一种水汽清硅法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业硅生产中的硅渣利用领域，具体涉及一种水汽清硅法。
【背景技术】
[0002]工业硅的生产是将石英石、石油焦、烟煤等原料按一定比例配制后放入矿热炉中进行高温冶炼生产单质的液体硅的过程，高温冶炼的过程是在电弧产生的热能提供的高温条件下，以石油焦中所含的碳作为还原剂，将石英石和烟煤等原料中含有的二氧化硅还原为单质的液体硅的过程。在高温冶炼完成后，采用石墨棒将矿热炉的炉眼烧穿，液体硅通过被烧穿的炉眼流出形成工业硅产品。
[0003]工业硅的整个生产过程，包括从原料配制到制成产品均系无渣法生产，由于无渣法生产的特性，在获得工业硅产品的同时，高温冶炼后形成的炉渣得不到很好的溶解，难以流出，进而残留于矿热炉的内部，大部分的炉渣沉积在矿热炉的底部，一些难以流出的液体硅也会残存于硅渣的内部，无法流出，也残存于炉渣的内部，经冷却后凝固在炉渣的内部，与炉渣融为一体形成含有硅的炉底硅渣，多次使用矿热炉进行工业硅生产后，高温冶炼后的炉底硅渣会在矿热炉的底部不断聚积形成较厚的炉底硅渣，矿热炉的炉底也随炉底硅渣逐步上涨，炉温上移，对工业硅的生产产生不利影响。在实际生产过程中，一个矿热炉在使用5~7个月后必须得停止使用，清理掉炉底硅渣后才能再次使用矿热炉。
[0004]一台12500KV的矿热炉在使用5~7个月后，矿热炉内的炉底硅渣包含约5~6吨残存的液体硅。残存的液体硅变成了难以清理的炉底硅渣的一部分，不仅浪费了资源，而且增加了炉底硅渣的厚度和密度，增加了清理炉底硅渣的难度，延长了停炉的时间，延迟了生产进程，此外，清理炉底硅渣的成本也较高。一种不仅能够从炉底硅渣中分离出残存的液体硅，还能够简单、快速、低成本清理炉底硅渣的方法对硅生产显得尤为重要，但现有技术中仍没有一种不仅能够分离出炉底硅渣中的残存的液体硅，还能够简单、快速、低成本清理炉底硅渣的方法。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种水汽清硅法，解决了现有技术中工业硅生产中炉底硅渣中的液体硅难以分离出来，炉底硅渣清理难度大，清理时间长，清理成本高的问题，不仅能够较容易地从炉底硅渣中分离出液体硅，而且清理炉底硅渣简单易行，清理时间短，清理成本低。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:一种水汽清硅法，包括如下步骤:A、在停炉后，提升矿热炉内部的每个三相电极，将每个三相电极均提升至炉底硅渣的表面以上和矿热炉顶部开口以内，同时在矿热炉内部的炉底硅渣中形成与三相电极数目相同的电极坑洞，然后采用已从其它矿热炉中清理出的炉底硅渣填满每个电极坑洞；
B、自然冷却矿热炉8~10小时，将矿热炉冷却至400~500度，在冷却矿热炉的过程中，确定一个炉眼作为用于流出炉底娃洛内的液体娃的娃液出口，在娃液出口的流出口下方放置一个用来装液体硅的液体硅收集运送装置，预备3~5根注水管，将每个注水管的一端与供水设备连接，每个注水管与供水设备的连接处设置有注水开关；
C、待矿热炉冷却至400~500度时，将每个注水管的另一端分别从矿热炉的不同方位放入矿热炉的内部，注水管偏离硅液出口的距离均为1~2米；放置好注水管后，打开每个注水开关，通过每个注水管向矿热炉内部注水，在25~30分钟内将8000~9000公斤的水注向炉底硅渣；
在注水的同时，观察矿热炉内部的炉底硅渣顶部的低洼处是否有能够观察到的翻腾的沸水，当炉底硅渣顶部的低洼处出现能够观察到的翻腾的沸水时，保留一根注水管向矿热炉的内部注水，关闭其余注水管；打开硅液出口，硅液开始从打开的硅液出口快速流入液体硅收集运送装置的内部；
D、继续保留一根注水管向矿热炉的内部注水，同时观察炉底硅渣顶部的低洼处的沸水的翻腾状态，控制注水管向矿热炉内部注水的速度，使炉底硅渣顶部的低洼处始终有能够观察到的翻腾的沸水，硅液从打开的硅液出口流出20~30分钟后，关闭正在注水的注水管；当打开的硅液出口不再有硅液流出时，转移液体硅收集运送装置，收集液体硅收集运送装置内的液体硅；
E、将每个注水管移出矿热炉，待炉底硅渣冷却至室温至100度时，清理出矿热炉内部的炉底硅渣。
[0007]在上述技术方案的基础上，步骤C中通过每个注水管向矿热炉内部注水，在25~30分钟内将8000~9000公斤的水注向炉底娃洛具体包括以逐渐渐小注水速度的方式进行注水，所述逐渐渐小注水速度的方式的初始注水速度包括所有注水管一起每分钟注入的水量为300~400公斤。
[0008]在上述技术方案的基础上，步骤C中述当炉底硅渣顶部的低洼处出现能够观察到的翻腾的沸水时，保留一根注水管向矿热炉的内部注水，关闭其余注水管具体包括当炉底硅渣顶部的低洼处出现明显较多的翻腾的沸水时，保留一根注水管向矿热炉的内部注水，关闭其余注水管。
[0009]在上述技术方案的基础上，步骤D中控制注水管7向矿热炉I内部注水的速度，使炉底硅渣3顶部的低洼处始终有能够观察到的翻腾的沸水具体包括控制注水管7向矿热炉I内部注水的速度，使炉底硅渣3顶部的低洼处始终有明显较多的翻腾的沸水。
[0010]在上述技术方案的基础上，步骤C中保留一根注水管向矿热炉的内部注水具体包括保留距离硅液出口最远的一根注水管向矿热炉的内部注水。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述注水管偏离硅液出口的距离均为1.2-1.5米。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述注水管均采用橡胶制成。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述液体硅收集运送装置包括一台内部设置有一个硅锅的台包车，所述台包车放置于硅液出口的流出口下方，所述硅锅也位于硅液出口的下方。
[0014]在上述技术方案的基础上，步骤C中还包括若存在有浸入水中的三相电极，则将每个浸入水中的三相电极的工作端提升至水面以上的步骤。
[0015]在上述技术方案的基础上，步骤D中还包括若存在有浸入水中的三相电极，则将每个浸入水中的三相电极的工作端提升至水面以上的步骤。
[0016]本发明的有益效果如下:
(O本发明中，在停炉后，提升矿热炉内部的每个三相电极，将矿热炉冷却至400~500度，将每个注水管的另一端分别从矿热炉的不同方位放入矿热炉的内部，放置好注水管后，打开每个注水管与供水设备的注水开关，通过每个注水管向矿热炉内部注水，在25~30分钟内将8000~9000公斤的水注向炉底硅渣；在注水的同时，观察矿热炉内部的炉底硅渣顶部的低洼处是否有能够观察到的翻腾的沸水，当炉底硅渣顶部的低洼处出现能够观察到的翻腾的沸水时，保留一根注水管向矿热炉的内部注水，关闭其余注水管；打开硅液出口，硅液开始从打开的硅液出口快速流入液体硅收集运送装置的内部。继续保留一根注水管向矿热炉的内部注水，同时观察炉底硅渣顶部的低洼处的沸水的翻腾状态，控制注水管向矿热炉的内部注水速度，使炉底硅渣顶部的低洼处始终处于有可观察到的翻腾的沸水状态，硅液从打开的硅液出口流出20~30分钟后，关闭正在注水的注水管。当打开的硅液出口不再有硅液流出时，转移液体硅收集运送装置，收集液体硅收集运送装置。
[0017]被注入的水流入炉底硅渣的内部，注入炉底硅渣的水被炉底硅渣加热至沸点，当水注满炉底硅渣的内部后，加热至沸点的水溢出到炉底硅渣顶部的低洼处，在炉底硅渣顶部的低洼处沸腾。被注入的水在炉底硅渣内部和炉底硅渣的上方产生较大的蒸汽压，通过蒸汽压将液体硅从炉底硅渣的内部挤向硅液出口，然后液体硅从硅液出口流出来。
[0018]本发明正是通过利用停炉后的较高的温度，在矿热炉中加入适量的水，通过控制注水的位置、注水量的大小、注水的时间和打开硅液出口的时间，使注入矿热炉内部的水在炉底硅渣的内部和炉底硅渣的顶部形成较大的蒸汽压力，进而将将液体硅从炉底硅渣的内部挤向硅液出口。在将液体硅从炉底硅渣的内部分离的同时，也提高了炉底硅渣的松散度，使炉底硅渣较容易地被挖动，从而被清理出来，较大减轻了清理炉底硅渣的工作量，使得清理炉底硅渣的工作变得简单易行，而且清理炉底硅渣所需的时间短，有利于加快工业硅生产的进程。