专利名称：工业硅清渣除钙装置及其精制方法
技术领域：
本发明属于冶金精炼技术领域。
矿热炉熔炼工业硅是无排渣生产的，由于没有排渣技术，致使硅产品质量下降。因硅石、木炭，石油焦，烟煤和电极中的各种氧化物，在硅的熔炼过程中，大都不能完全被还原。未还原的氧化铝，氧化钙等便与氧化硅一起形成熔渣。这种熔渣有的可能积聚在一起冷凝后形成大小的熔渣块，破碎时很难清除;另一些熔渣则变成仅在显微镜下才能看到的颗粒，和硅混杂在一起，成为硅中的微粒杂质，降低了硅的质量。这种熔渣在正常情况下生产一吨工业硅的生成量约为25-30公斤，其组成列表。
熔渣的化学组成%
生成熔渣的数量和组成与熔炼过程所用的原料、还原剂、电极等的种类、数量及操作情况等密切相关，并随这些条件的变化而变化。
国家技术监督局于1991年10月5日发布GB2881-91《工业硅技术条件》1992年6月1日实施。例如A级硅产品要求含硅量不小于99.3%，含铁不大于0.4%，含铝不大于0.2%，含钙量不大于0.1%。但在实际生产过程中，铝与钙和其他氧化物很难得到控制和清除。这些熔渣严重影响硅的纯度和结晶结构。同时，对生产原材料来源也产生了局限性和约束性。
为了提高产品质量，提高一级品率，扩大原料来源，人们通常采用通氯气精炼法，向熔体硅中通入氯气可除掉硅中钙。具体做法是把炉内的熔体硅流入保温包中，当硅面高度达三分之一时，拧开氯气罐阀门，气压为2.5～3公斤，氯气经导管和中间钻有Φ200mm孔的石墨棒导入熔体硅中，氯气从石墨棒下孔喷出，以气泡的形式经过熔体硅后逸出，通气时间为20～40分钟左右，当认为氯化的产品达到要求时，就可以从熔体硅中提出石墨棒，然后关闭氯气罐阀门，将保温包的硅倒进锭模冷却，即完成精制过程。
这种通氯气除钙法有如下缺点氯气是剧毒品，使用不方便，不安全因素高;在氯化反应中造成空气污染;由于氯气与硅反应时间长，使硅液温度迅速下降，造成硅液凝固粘包，致使硅产品回收率下降8%左右;经过氯气除钙后的产品，如受潮之后产品则产生氧和变质;氯化设备投资大，每套投资需10万元左右;氯化成本高，吨产品需要费用40元左右;硅中其他氧化物不能得到清除。
本发明的任务是发明一种，不需氯气，不用保温，不会粘包，没有污染的精炼装置及其精制方法，达到清渣，除钙的效果，从而提高产品的纯度和结晶结构，提高了等级率。
本发明选用石墨坩埚或用碳素和耐火材料砌筑而成的一种硅液滤清包，这种滤清包其外壳是钢板或铸铁制成的，它是园桶型的，包内部上大下小倒园台型，包底部具有流水孔，它外壳中心偏上方二边各有半轴装置供上下翻转及抬杠之用。滤清包整体可以移动，它是除渣、除钙主要设备装置，是盛过滤剂和吸附剂(木炭、稳草灰)。其规格大小和技术要求，可根据冶炼炉的生产能力，产量而定。例如1800KVA电炉，使用400＃～500＃石墨坩埚即可。
本发明选用木炭作为吸附剂，而木炭显著的物理性质，就是能够吸附大量气体和微粒，它可以净化某些气体和液体。木炭是疏松多孔多管型的结构，它具有吸附硅液中的微粒和渣质物的功能。
本发明使用稻草灰作为吸渣剂，稻草灰具有弹性好、收缩力强、比重轻、能浮于硅液面部，而对硅没有化学反应，又能很好地使铝、钙和非金属夹渣物积聚成一团，它的吸渣聚结功能是自重1～2倍，是非常理想吸渣剂。
具体方法和流程为选择疏松多孔木炭，将木炭水份烤干，要求粒度30mm～100mm左右，将合格木炭装在滤清包底部五分之三高，再使用刚烧好的稻草灰把滤清包装十分之九满为好;将滤清包安装在冷却锭模面部支架上，将炉内的硅液流入滤清包中，在出硅水期间应连续不断地往滤清包中烧稻草，用木棍经常翻动包中稻草灰，硅液经稻草灰层和木炭层又从滤清包底部的流水孔流入冷却锭模中冷却。即完成精制过程。
采用上述装置和方法，在正常生产条件下使用单个滤清包，进行一道(次)过滤就可以达到产品的技术要求。但由于某种原因，产品含杂质增加，单个包一道(次)精制未能达到要求时，也可以一次同时使用二个同样的滤清包，将二个包进行上下串连以双层排列装置。硅液由上包过滤后再流入下包，进行双包二道(次)精制法，这样使产品更加纯洁。
利用本发明装置和精制方法，就可以大量地减少硅中的氧化物和杂微粒，从而同时减少硅中的钙和少量铝。由于采用过滤方法和使用木炭、稻草灰做吸渣剂，其设备投资仅2千多元，比用氯气方法每套可节省9万多元，精制成本每吨可省30多元，由于不用氯气操作方便，安全同时没有废气污染，由于不粘包可增加硅产品的回收率8%左右，从而提高企业经济效益和社会效益。
权利要求
1.一种工业硅清渣除钙精制装置的滤清包，由钢制外壳、耐温内衬和二支半轴组成，其特征在于内衬采用石墨坩埚、用耐火材料砌筑的，包缸内径上大下小，包底部有流水孔。
2.一种工业硅精制方法中所用的吸渣剂，其特征在于使用木炭，稻草灰作为吸渣剂。
3.根据权利要求1所说的滤清包，其特征在于外壳中心偏上方二边各有一支半轴装置，包整体可上下翻转。
4.根据权利要求1或3所说滤清包、和2所说的吸渣剂，其特征在于将木炭和稻草灰分别装进滤清包里，将硅液流入滤清包进行过滤，硅液经稻草灰层-木炭层经吸附后从包底流水孔流出。
全文摘要
一种用于工业硅除钙除渣的新装置和新方法，这种新技术不需氯气，不会粘包，不要二次浇铸，没有空气污染，操作方便、安全，具有投资省、精炼成本低，能提高产品回收率和等级品率。
文档编号C01B33/037GK1080264SQ93102178
公开日1994年1月5日 申请日期1993年3月1日 优先权日1993年3月1日
发明者吴旺河, 吴绍杰 申请人:吴旺河, 吴绍杰