专利名称：工业硅塔式吹气精炼炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于脱除工业硅中杂质的精炼设备，特别是一种工业硅塔式吹气精炼炉。
背景技术：
工业硅的生产方式是在矿热炉中以硅石和炭质还原剂为原料冶炼制得。工业硅中存在着多种金属杂质，这些杂质的存在严重影响其性能和使用，需采取炉外精炼的方法除去；目前冶金工业中应用的炉外精炼吹气设备大体上有三类钢包、转炉型容器和专用设备等。
工业硅的精炼方法有氧化精炼和氯化精炼，通常是使用石墨管插入硅水包内吹入氧气或氯气进行。氯气精炼法比氧气精炼法的杂质脱除率要高，氯气精炼法可使杂质降低较多，但由于目前大多使用熔池深度H与直径D之比为1左右的硅包炉进行精炼，氯气利用率低，吹氯后排出的尾气毒性大，难于处理，对环境污染严重，净化处理流程复杂，给操作带来许多困难，造价高，因此，氯气精炼法至今未在工业上得到广泛的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可提高氯气的利用率，使尾气中有害气体浓度下降，并便于收集、处理和利用，对环境污染小的工业硅塔式吹气精炼炉，以克服现有技术的不足。
本实用新型是这样构成的它包括炉体(1)和炉盖(2)，炉体(1)的炉膛(5)深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2～10。
所述的精炼炉为硅包炉、直流电弧精炼炉或中频无芯感应精炼炉。
具体说，本实用新型的工业硅塔式吹气直流电弧精炼炉为它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2～10，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的下部设有进气口(8)和出硅流槽(9)，在炉体底部装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
准确说，上述工业硅塔式吹气直流电弧精炼炉为它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝6，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的下部设有进气口(8)和出硅流槽(9)，在炉体底部装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
本实用新型的工业硅塔式吹气中频无芯感应精炼炉为它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2.5～10。
准确说，上述工业硅塔式吹气中频无芯感应精炼炉为它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝8。
本实用新型的工业硅“塔式”吹气精炼炉，系针对目前工业硅生产中存在的问题，根据火法冶金高温的特点，引入化工中拌有化学反应的塔吸收等原理、设备，进行学科间的“移植”、“稼接”、“交叉”、“互融”等理念，将现有技术的熔池深度H与熔池内径D之比值为1左右的“硅水包”式炉外精炼设备改为“塔式”精炼炉，中频无芯感应精炼炉的H与D的比值一般在2.5～10，直流电孤精炼炉的H与D的比值一般在2～10之间，具体比值以便于炉子加工为准，越大为好。通过增大熔池深度H与熔池内径D之比值，从而增大气、液之间面的接触，加长气、液接触时间和气、液接触历程，有利于化学反应的充分进行，提高杂质的脱除率和硅的质量，并可降低电耗，从而降低生产成本。同时还具有可减少废气排放和环境污染、改善劳动条件和工作环境等优点，具有良好的经济效益、环保效益和可持续发展性。
生产时，可将出炉的工业硅熔体直接注入“塔式”精炼炉内，或是将固态工业硅块加入精炼炉内通过直流电孤或可控硅静止变频电源加热熔化吹气精炼，在液态硅注入之前或是块状硅熔化前通入一定压力的氧气，边注入或边熔边通氧，待液态硅注完或块状硅全熔后换吹氯气精炼，氯气呈微小气泡与硅中钙、铝等杂质充分接触，进行化学反应，从而达到脱除杂质，提高硅纯度的目的，残余尾气升到炉顶，后经抽风机收集，并经过回收余热、除尘等处理后，达标排放。
本实用新型也可用于钢、铁以及有色金属、合金的吹气精炼工艺中。
本实用新型可采用直流电孤加热，也可采用可控硅静止变频为中频电源进行感应加热，精炼后与现有技术的同容量的包式交流电孤炉(钢包炉)相比，氯气利用率高，反应速率加快，反应周期缩短，产品质量大幅提高，而且石墨电极、耐火材料消耗大幅度降低，炉内金属熔化快、均匀，熔化时间短，降低了熔炼单位电耗、成本降低，并且产生的有害气体浓度下降，便于收集、处理和利用，在生产现场噪音小，电压波动和闪变小，对电极电网冲击小，只需一套电极系统，电极升降控制装置结构大大简化。
附图1为本实用新型的工业硅塔式吹气直流电弧精炼炉的结构示意图；附图2为本实用新型的工业硅塔式吹气中频无芯感应精炼炉的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的实施例1它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉盖罩气管(4)与车间烟气处理和回收系统相连，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝6，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的侧壁下部设有进气口(8)，在炉体(1)的底部一侧开有出硅流槽(9)，在炉体的底部中央装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接水冷电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
本实用新型的实施例2它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉盖罩气管(4)与车间烟气处理和回收系统相连，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的侧壁下部设有进气口(8)，在炉体(1)的底部一侧开有出硅流槽(9)，在炉体的底部中央装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接水冷电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
本实用新型的实施例3它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉盖罩气管(4)与车间烟气处理和回收系统相连，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝10，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的侧壁下部设有进气口(8)，在炉体(1)的底部一侧开有出硅流槽(9)，在炉体的底部中央装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接水冷电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
本实用新型的实施例4它包括炉体(1)和可旋转的炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，其炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝8。
本实用新型的实施例5它包括炉体(1)和可旋转的炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，其炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2.5。
本实用新型的实施例6它包括炉体(1)和可旋转的炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，其炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝10。
本实用新型的实施例7它包括炉体(1)和炉盖(2)，其余结构与现有技术的硅包炉相同，其炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝3。
本实用新型的实施例8它包括炉体(1)和炉盖(2)，其余结构与现有技术的硅包炉相同，其炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝10。
权利要求1.一种工业硅塔式吹气精炼炉，它包括炉体(1)和炉盖(2)，其特征在于炉体(1)的炉膛(5)深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2～10。
2.按照权利要求1所述的工业硅塔式吹气精炼炉，其特征在于所述的精炼炉为硅包炉、直流电弧精炼炉或中频无芯感应精炼炉。
3.按照权利要求1或2所述的工业硅塔式吹气精炼炉，其特征在于它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2～10，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的下部设有进气口(8)和出硅流槽(9)，在炉体底部装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
4.按照权利要求3所述的工业硅塔式吹气精炼炉，其特征在于它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方装有炉盖罩(3)，在炉盖罩(3)中设有炉盖罩气管(4)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝6，石墨电极(6)插入炉膛(5)内，在炉体(1)的侧壁上部设有排气口(7)，在炉体(1)的下部设有进气口(8)和出硅流槽(9)，在炉体底部装有多极触针气冷式底电极(10)和触针(11)，多极触针气冷式底电极(10)连接电缆(13)，导电板(12)固定在多极触针气冷式底电极(10)上，触针(11)固定在导电板(12)上。
5.按照权利要求1或2所述的工业硅塔式吹气精炼炉，其特征在于它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝2.5～10。
6.按照权利要求5所述的工业硅塔式吹气精炼炉，其特征在于它包括炉体(1)和炉盖(2)，在炉盖(2)的上方有排气罩(19)，在炉体(1)的炉衬(14)中埋有进气管(15)，进气管(15)的一端连接进气口(16)，另一端与炉膛(5)相通；在炉体(1)的侧壁中装有感应圈(17)，感应圈(17)连接电源线(18)，炉膛(5)的深度H与炉膛(5)的直径D之比为H∶D＝8。
专利摘要本实用新型公开了一种工业硅塔式吹气精炼炉，它包括炉体和炉盖，炉体的炉膛深度与炉膛的直径之比为2～10。与现有技术相比，本实用新型能提高氯气利用率、缩短反应周期，降低能耗和生产成本。减少废气排放，有利于废气的净化处理和环境保护，具有良好的经济效益、环保效益和可持续发展性。本设备亦可用于钢、铁、有色金属及合金的吹气精炼工艺中，以除去被精炼物的杂质，提高产品纯度和质量。
文档编号F27B1/00GK2890804SQ20062020017
公开日2007年4月18日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者罗余光 申请人:贵州明美进出口贸易有限责任公司