硅铬
2017-06-06 17:50:12
硅铬，硅铬合金90％以上用作电硅热法冶炼中、低、微碳铬铁的还原剂。此外，硅铬合金还作炼钢的脱氧剂与合金剂。随着氧气炼钢的发展，用硅铬合金还原钢渣中的铬和补加部分的铬量得到了日益广泛的应用。据统计，平均每吨钢消耗硅铬合金0.5kg左右。硅铬合金的性质硅铬合金系铬、铁的硅化物，是含有足够硅量的铬铁。铬的硅化物较碳化物稳定，因此当Fe－Cr－Si合金中的硅含量增高时，碳含量下降冶炼工艺硅铬合金的冶炼方法有一步法和二步法两种。一步法又叫有渣法；二步法又名无渣法。一步法是将铬矿、硅石和焦炭一起加入炉内，冶炼硅铬合金。二步法的第一步是将铬矿和焦炭加入第一台电炉内，冶炼出高碳铬铁；第二步是将高碳铬铁破碎，把它与硅石、焦炭一起加入另一台电炉内，冶炼硅铬合金。目前，我国在工业生产中采用二步法冶炼硅铬合金，少部分使用一步法。 冶炼原理一步法冶炼硅铬合金是用碳同时还原铬矿中的三氧化二铬和硅石中的二氧化硅。电炉内的主要反应有还原和精炼脱碳反应两部分。还原反应与冶炼高碳铬铁和硅铁的还原反应差不多。所不同的是一步法冶炼硅铬合金使用了难还原铬矿，铬矿的块度也较大，从而确保了Cr2O3的还原和SiO2的还原在温度相差不多的条件下同时进行。二步法冶炼硅铬合金使用的原料有高碳铬铁（再制铬铁）、硅石、焦炭和钢屑。高碳铬铁的成分应符合国家标准；粒度不能太大，采用12500kV.A电炉时要求高碳铬铁粒度小于20mm，采用3000kV.A电炉时要求高碳铬铁粒度小于13mm。对硅石、焦炭和钢屑的要求与冶炼硅铁的技术条件基本相同。二步法冶炼硅铬合金是在高碳铬铁的存在下，由碳还原硅石中的SiO2，被还原出来的硅破坏铬的碳化物，排除合金中的碳而制硅铬合金。冶炼过程与冶炼45％硅铁的过程基本相同。想要了解更多关于硅铬的资讯，请继续浏览上海
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硅冶炼
2017-06-06 17:50:12
近年来，工业硅冶炼的新工艺，新技术不断出现，我国工业硅的生产和技术有了很大的发展。现在工业硅的发展和出口量，在世界上均居于首位。2000年以来，工业硅年出口量实际以达30万吨以上，但是，出口
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严重偏低，效益低下。这虽然与我国工业硅出口体制，各工业硅厂家竞相降价，外商有意压价有关外，其核心的问题还是我们的产品质量不高，化学用硅比例小，出口价值低。如2002年上半年日本从中国进口工业硅的到岸价平均
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是每吨865美元，而同期挪威的是1764美元，法国的是1260美元，中国的工业硅
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低了近一半，严重制约着我国工业硅的发展。所以，我国的工业硅要进一步扩大出口，要增加效益，进一步提高产品质量，扩大产品品种，是必须重视的一个重要方面。扩大和提高化学用硅生产比例，大力发展化学用硅生产是提高工业用硅
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竞争力的途径。一、高温冶炼冶炼工业硅与硅铁相比，需要更高的炉温，生产硅含量大于95%以上的工业硅，液相线温度在1410℃以上，需要在1800℃以上高温冶炼，此外，由于炉料不配加钢屑，所以SiO2还原热力学条件恶化，破坏SiC的条件也变得更加不利。由此产生三个结果：其一是炉料更易烧结；其二是上层炉料中生成的片状SiC积存后容易使炉底上涨；其三是Si和SiO高温挥发的现象更加显著。为此，在冶炼过程中必须做到：1）控制较高的炉膛温度。2）控制Si和SiO挥发。3）使SiC的形成和破坏相对平衡。为了提高炉温，减少Si和SiO的挥发损失，基本上应保持SiC在炉内平衡。在具体操作中必须千方百计地减少热损失，基本上保持或扩大坩埚。 在工业硅生产中，采用烧结性良好的石油焦，有利于炉内热量集中，但料面难以自动下沉。与小电炉生产75硅铁相比，可以采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法。二、正确的配加料正确的配加料是炉况稳定的先决条件。对于小电炉生产工业硅来说，更应强调这一点。正确配比应根据炉料化学成分、粒度、含水量及炉况等因素确定，其中应该特别注意还原剂使用比例和使用数量，正确的配比应使料面松软又不塌料，透气性良好，能保证规定的焖烧时间。炉料配比确定后，炉料应进行准确称量，误差应不超过0.5%，均匀混合后入炉。 炉料配比不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象，影响电极下插，缩小“坩埚”，破坏正常冶炼进行。三、沉料捣炉在工业硅生产中采用烧结性良好的石油焦，以自动下沉，一般需要强制沉料。当炉内炉料焖烧到规定的时间时，料面料壳下面的炉料基本化清烧空，料面也开始发白发亮，火焰短而黄，局部地区出现刺火塌料，此时应该立刻进行强制沉料操作。沉料时，先用捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压，使料层下塌。然后用捣炉机捣松锥体下脚，捣松熟料就地推在下塌的料层上，捣出的大块黏料和死料推向炉心，同时铲净电极上的黏料。沉料时高温区外露，热损失很大，因而，沉料捣炉操作必须快速进行。四、炉料形状和焖烧提温沉料捣炉完毕后，应将混合炉料迅速集中加于电极周围炉心地区，使炉料在炉内形成一平顶锥体，并保持一定的料面高度。不准偏加料，一次加入新料数量相当于1h左右的用料量。 新料加完后，进行焖烧，焖烧时间控制1h左右，焖烧和定期沉料的操作方法，有利于减少热损失，提高炉温和扩大：“坩埚”。五、扎透气眼集中加料时，大量生料加入炉内，可能使反应区温度下降。因而在加料前期，炉温较低，反应进行得缓慢，气体生成量不会太多，在焖烧一段时间后，炉温迅速上升，反应趋于激烈，气体生成量也将急剧增加，此时为了帮助炉气均匀外逸，有必要在锥体下脚“扎眼透气”。石油焦具有良好的烧结性能，集中加料焖烧一段时间后，容易在料面形成一层硬壳，炉内也容易出现块料，为了改善炉料的透气性，调节炉内电流分布，扩大“坩埚”，除扎眼氧气外，还应用捣炉机或钢棒松动锥体下脚严重的部分炉料。至于彻底的捣炉，则在沉料时进行。六、炉况正常的标志及不正常炉况的处理电炉生产工业硅，炉况容易波动，较难控制，因此必须正确判断炉况并及时处理。和生产75%硅铁一样，影响炉况的因素是很多的，但是在实际生产中，影响炉况最主要的因素还是还原剂用量，还原剂用量不当会使炉况发生急剧变化。一般来说，炉况变化通常反应在电极插入深度、电流稳定程度、炉子表面冒火情况，出铁情况及产品质量波动情况等几方面。1）炉况正常的标志是电极深而稳地插入炉料，电流电压稳定，炉内电弧响声稳而低，料面冒火区域广而均匀；炉料透气性好，料面松软而且有一定的烧结性，各处炉料烧结程度相关不大，焖烧时间稳定，基本上无刺火塌料现象；出铁时炉眼好开，流头开始较大，而后均匀变小，产品质量稳定。2）不正常炉况的处理。原料含水量波动，还原剂质量变化，称量准确程度较差，操作不当等各种因素，均会影响实用碳量，炉子出现还原剂不足或过剩现象。 炉子还原剂过剩的特征是料层松散，火焰变长，火头大多集中于电极周围，电极周围下料快，炉料不烧结，“刺火”塌料严重，电极消耗慢，炉内显著生成SiC，锥体边缘发硬，电流上涨，电极上抬，当还原剂过剩严重时，在电极周围窄小区域内频繁“刺火”塌料，其他地区的料层发硬，不吃料，坩埚大大缩小，热量高度集中于电极周围，电极高抬，热损失严重，电弧声很响，炉底温度严重下降，假炉底很快上涨，铁水温度低，炉眼缩小，有时甚至烧不开炉眼，被迫停炉。更多有关硅冶炼请详见于上海
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锰硅合金冶炼工艺操作(二)
2019-01-08 09:52:46
五、炉渣中的A12O3含量对炉况的影响 炉渣中的A12O3具有增高炉渣熔点、稠化炉渣的作用，在同一温度条件下，增加Al2O3含量，将降低炉渣的导电性，如图6所示。 A12O3-CaO-MnO-SiO2系粘度图(图2)说明，等温条件下，提高A12O3含量，将增大炉渣粘度。某研究所实测的锰硅炉渣粘度和A12O3含量及温度关系图(图7)表明，在同样温度条件下炉渣粘度随A12O3含量的增加而增加。高铝渣与低铝渣的低温粘度相差很大，高温粘度差别不大；炉渣温度超过1500℃时，含A12O312%~21%的炉渣粘度相差不到1Pa·S.挪威埃肯公司和我国上海铁合金厂的生产实践表明，炉渣温度足够高时，炉渣粘度不再成为反应趋近于平衡的障碍。由于硅酸钙、硅酸镁和硅酸铝比硅酸更稳定，提高碱度和A12O3含量有增大MnO活度的作用，适当提高炉渣碱度和A12O3含量有利于MnO的还原、降低渣中MnO含量，提高锰的回收率。上海铁合金厂以此为理论依据组织进行了低渣法锰硅合金的生产，特别是生产含硅较高的锰硅合金(Sil7%~23%)取得了较好的冶炼指标。[next] 六、炉缸温度 SiO2是较难还原的氧化物，它的还原程度与还原剂用量，特别是炉缸温度有关。因此，冶炼含硅量较高的锰硅合金除了要适当增加焦炭量外，关键是设法提高炉缸温度。在连续式操作过程中，炉渣的熔点对炉温有很大影响。冶炼锰硅合金时，炉渣中SiO2和MnO在1240℃形成低熔点的硅酸锰，而从MnSiO3中还原得到含Si20%的合金液的开始还原温度是1490℃，因此冶炼含硅较高的锰硅合金的主要困难也是炉温问题。 由于炉内的冶炼过程是连续进行的，出炉时熔池溶液在上层炉料的重压下，几乎全部被挤出炉外，低密度的SiC等高熔点物质直接接触并凝结在炉底上，增高了炉缸的位置，缩小了反应区面积，部分熔化但还没有来得及充分还原的炉料也被排出炉外。这可从出炉间隔较短的锰硅合金炉渣MnO含量较高得到证实。 当炉眼堵实后，新的一炉开始的初期，炉内由于缺少液相溶液的帮助，不能够通过液相溶液把电极脚下的电热能及时传递开，传到整个炉膛熔池界面，以至由于反应区狭小，形成局部的超高温，使锰元素过量挥发而损失。 稳定和提高反应区面积的措施有： (1)提高炉体内衬的蓄热能力。锰硅合金电炉内衬采用碳质材料制作，其导热、蓄热性能良好，由于蓄热量和砖体体积成正比，通常选择2~3倍于炉墙内衬厚度的炉底碳质内衬，以便尽量减小出炉前后炉缸温度的波动范围。 (2)延长出炉时间间隔。在堵眼后的1h内，液相熔液明显不足，不能适应平衡炉膛单位面积电热分布的需要，反应区的面积不够；随着冶炼时间的延续，熔池逐渐加深，反应区的MnO·SiO2还原反应近于合理，若能长期保持即可以取得理想的技术经济指标；然而，由于受炉前设备容量的限制，必须按规定要求定时出炉，以避免不必要的炉前事故。在炉前设备容量允许的前提下，有意识地降低产品冶炼的渣铁比，延长出炉时间间隔，在许多铁合金厂已经明显地改善了产品的技术经济指标。 (3)采用留渣或留铁操作法。留渣法冶炼是日本首先提出来的，它利用炉渣电阻热代替常规法的电弧热，使炉内形成广泛的反应区，以此提高电炉的生产能力，降低冶炼电耗。留渣或留铁操作法的优点是:①在熔池中能量转换稳定;②放出的液体的温度稳定;③扩大了反应区，逸出气体分布均匀，热利用率高。 (4)减少热停炉次数。经常地热停炉，对电极在炉料中的插入深度影响极大，生产中宁愿一次停炉30min，也不愿分两次停炉20min.频繁地升吊电极对炉况综合利用维护不利，经常停炉势必造成高温区上移，炉底温度降低。 锰矿石的品位和粒度对炉温也有一定影响。矿石含锰量越高，渣铁比就越低，可以相应地延长出炉时间，均匀提高炉温。如果矿石粒度合适，粉末率低，则炉料透气性良好，整个炉口均匀冒火、下沉，炉料预热效果好，带入下部反应区的显热较多，生产技术指标较好；如果矿石粒度较大，则熔化速度减慢，成渣温度提高，有助于提高炉温，但是塌料现象会有所增加。 提高合金含硅量，需要有合适的炉渣成分，炉渣成分是影响炉况及各项技术经济指标的重要因素。冶炼锰硅合金所用原材料不是固定不变的，原料成分稍有变化，炉渣成分也随之改变。实践经验表明，炉渣碱度n(CaO+MgO)/n(SiO2)控制在0.6~0.8是合适的，此时合金含量较高，渣中含锰量在6%左右。如果炉渣含有5%~7%的MgO，将大大改善炉渣的流动性，有利于炉温的提高，促进SiO2的还原。 电极工作端长度对于炉温有着直接的影响。9000~12500kVA电炉冶炼锰硅合金时电极的正常插入深度为1.2~1.4m,工作电压130~145V;3000~6000kVA的电炉冶炼锰硅合金时电极的正常插入深度为0.6~0.8m。 此外，如果骑马碳砖受到侵蚀变薄，炉眼太大会造成出炉时淌料严重，也将妨碍炉温的提高，从而影响合金中硅含量的提高。 七、锰的回收率 锰的回收率是生产锰硅合金的一项重要指标。提高锰的回收率就是要减少进入炉渣和随同炉气逸出的锰。表1 渣中锰含量与炉渣碱度的关系碱度n(CaO)/ n(SiO2)0.21～0.30.24～0.40.41～0.50.51～0.60.61～0.70.71～0.80.81～0.9渣中含锰量/%10.39.68.358.417.255.764.88
炉渣中锰含量与炉渣碱度有关，如表1所示。炉渣碱度越高，其锰含量也就越低。但是这并不是结论。因为随着炉渣碱度的增高，渣量相应增大，虽然渣中锰的百分比下降，炉渣中总的跑锰量却不一定下降。实践经验证明，当碱度由0.2增大到0.7~0.8时，锰的回收率随着碱度的增加而提高，当碱度进一步提高时，锰的回收率反而降低。[next] 八、炉膛压力和炉气成分 全封闭炉冶炼锰硅合金时，判断炉况除了要根据原料情况(粒度、成分)、电极位置，炉渣碱度、合金成分、渣量(与敞口炉相同)等分析外，还要考虑炉气成分、炉膛各部位温度变化等情况，对冶炼过程进行全面分析，综合判断。例如： (1)炉气出口压力波动，炉盖温度局部升高说明炉膛内局部翻渣或刺火。 (2)炉气出口压力增大，炉盖温度未升高，二次电流下降，说明炉内有塌料现象。 (3)炉气出口压力增大，炉盖温度升高，电极波动，出炉压力显著下降，是炉膛内翻渣的象征。 (4)炉气中氢含量急剧上升，在原料温度不变的情况下，说明炉内设备有严重漏水现象，应立即停电处理。如果氧含量增加，说明密封不好，应搞好密封。 为了减少随炉气逸出的锰损失，需要避免高温区过于集中，减少锰的挥发，因此，二次电压不宜过高，如果电极插得深，料柱厚，炉气外逸有比较长的路径，炉料能够吸附一部分挥发锰，减少锰的挥发损失。 近年来国内外一些大型电炉推行低渣比操作法，减少料批中的熔剂配入量，延长出炉时间间隔，提高炉缸热容量，提高炉温，借此提高硅的利用率，降低渣铁比。随着渣铁比的降低，炉渣中的A12O3含量也大幅度地提高，尽管高铝渣的熔点比低铝渣高一百多度，当炉况良好，炉缸温度真正地提高时，在上层炉料的压力作用下，高A12O3含量的炉渣是可以顺利地排出炉外的，并与金属液很好地分离。某厂自1984年以来一直推行低渣比配料计算法，在同样的原材料条件下将渣铁比由1.35降到1.1左右，电耗从4650kWh/t左右降至4400kWh/t左右。 冶炼锰硅合金时的出炉程序和铁水浇铸程序与电炉高碳锰铁冶炼相同。 冶炼一吨锰硅合金的消耗大致为： 锰矿(含Mn28.5%) 2000~2100kg 富锰渣(含Mn36%) 700~850kg 硅石 250~180kg 焦炭 550~650kg 锰的回收率 75%~80% 硅的回收率 40%~50kg 某厂锰硅合金冶炼的主要技术经济指标如表2所示。表2 某厂锰硅合金治炼的主要技术经济指标主要原料锰硅合金牌号Mn64Si18Mn64Si23锰矿(Mn33%)/(kg·t-1)1340～15201400～1540富锰矿(Mn38%)/(kg·t-1)400～600400～490硅石(kg·t-1)150～160180～200石灰(kg·t-1)150～170 白云石(kg·t-1) 130～170萤石(kg·t-1)60～7060～70锰铁返回渣(kg·t-1)500～600 硅铁炉渣(kg·t-1)60～7010～20电耗(kWh·t-1)3300～35004000～4200锰的回收率/%80～8385～87[next]
九、配料计算 根据以下条件进行配料计算： 按品种要求混合锰矿m(Mn)/m(Fe)≥4.5,m(P)/m(Mn)＜0.0025.原材料化学成分如表3所示。表3 原材料化学成分（%）名称MnPFeOSiO2CaOMgOAl2O3混合锰矿300.061323.991.14.3焦碳固定碳灰分挥发分 821520 灰分组成 64541.23硅石 0.0080.597
注：焦炭含水量约10% 元素分配如表4所示。表4 元素分配（%）元素入合金入渣挥发Mn781012Fe9550Si405010P85510
锰硅合金化学成分为:Mn70%,Si20%,C1%,Fe8%,P0.18%. 出铁口排炭及炉口燃烧损失10%。 以100kg混合锰矿为计算基础，求需焦炭、硅石量，并计算出炉渣碱度。 (1)合金质量的计算
[next]
(2)焦炭用量的计算 焦炭用量如表5所示。 考虑出铁口排炭，炉口烧损折合成含水10%计，则焦炭量： 13.584÷0.82÷0.9÷0.9=20.4(kg) (3)硅石用量的计算 以上炉渣碱度稍低，可加适量石灰调整，合适的炉渣碱度为0.6~0.7。如采用碱度为0.698，则加石灰(石灰含CaO85%)量为： 每批料的组成为：混合锰矿100kg;硅石12.4kg;焦炭20.4kg；石灰3.3kg。
锰硅合金冶炼工艺操作(一)
2019-01-08 09:52:46
锰硅合金的生产与电炉高碳锰铁一样都是在矿热炉内进行的，采用有渣法冶炼。主要采用焦炭作还原剂，锰矿石、富锰渣和硅石作原料，石灰或白云石作熔剂在电炉内连续生产，操作方法与高碳锰铁相同；渣铁比受锰矿的金属含量波动影响较大，锰矿品位高，渣量则少，反之渣量就多，波动范围一般为0.8~1.5。 炉况掌握比冶炼高碳锰铁困难一些，为此在操作上更要求精心细致，正确地判断炉况并及时处理。为保证冶炼过程正常进行，在操作中需要特别重视还原剂的用量和炉渣成分。 一、炉况正常的标志和熔池结构 正常炉况的标志是:电极的插入深度合适，炉料均匀下沉，炉口冒火均匀，产品和炉渣成分稳定，各项技术经济指标良好。生产中密切观察炉况，及时正确地调整配料比例是保证正常炉况的关键。 锰硅合金矿热炉熔池是由炉料区、焦炭区、冶炼区和合金池四个不同区域构成。如图1所示，在炉料区锰和铁的高价氧化物被还原成低价氧化物，MnO与SiO2结合成复合硅酸盐，并在1250~1300℃熔化，锰和硅的还原主要是在焦炭区和冶炼区之间进行的。 二、焦炭层的作用 焦炭层对锰硅合金的冶炼是否正常起着关键的作用。焦炭层处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间，其厚度和部位决定了电极工作端的位置和电炉操作的稳定性，不同容量或不同工艺参数的锰硅电炉都有着各自的最佳焦炭层厚度和部位。最佳焦炭层部位保证了电极能够在炉料中插入足够的深度和炉况的顺行；最佳的焦炭层厚度则保证MnO,SiO2等氧化物的直接还原反应得以顺利进行及其还原过程的稳定性。选择合适的焦炭粒度，适当的配炭量是维持焦炭层一定的厚度和部位的主要方式之一。[next] 三、配炭量对焦炭层和炉况的作用与影响 当炉料中的配炭量过量时，炉料电阻率减小，导电性增强，电表电流上涨，电极上抬，焦炭层增厚，焦炭层的部位上移，炉膛熔池坩埚缩小，刺火塌料现象增多，合金含硅量偏高。这种现象如果持续下去，则会由于电极插入深度不够，使高温区上移，炉口温度升高，电极上抬严重，炉内塌料增多，炉底温度降低SiO2得不到充分还原，合金中含硅量反而下降，同时出铁排渣不畅。对于封闭炉则会出现炉气压力升高且不稳定的现象。当炉况出现上述特征时，就可以判断为还原剂过剩，必须在料批中减碳，必要时配入不带焦炭的料批。 当炉料中焦炭量不足时，就会引起焦炭层减薄，此时虽然电极插入较深，但负荷会不足，炉料消耗速度慢，炉口翻渣频繁，炉口火焰低、发暗。由于还原剂不足，人炉SiO2还原率降低，炉渣中的SiO2和MnO含量增高。合金中的锰、硅含量偏低，磷含量升高，这时料批中应增加焦炭的配入量，或者单独附加焦炭。 因此，计算配料比，特别是还原剂焦炭的用量直接关系到合金的质量和炉况的顺行。焦炭层的厚度和部位不仅决定于配碳量，还决定于锰矿和焦炭的性质及粒度，以及电炉容量的大小和其他一些因素。在某一特定电炉和同样的原材料条件下，就主要决定于焦炭粒度和出铁工艺。 配碳量是先使用公式计算，再综合考虑炉子上的一些实际情况，进行具体修正后确定。例如炉渣碱度高时渣液较稀，出炉时带走的生料较多，配碳量可以稍多些；又比如炉眼较大时，出炉带走的残余焦炭较多，配碳量也应适当多一些。 四、矿渣碱度对炉况的作用与影响 在冶炼原理中已经介绍了锰和硅都是从液态硅酸锰中还原出来的。由于SiO2比MnO难还原得多，当SiO2能够被大量还原时，MnO的还原也是比较充分的。 为促使SiO2充分还原，需要提高SiO2的活度系数，炉渣碱度选择似乎应该越低越好；但是当碱度小于0.5时，虽然SiO2的活度大，但其炉渣的粘度也大(图2)，熔液中SiO2的传质速度低；沪渣的导电性变差。炉内温度梯度大，距离电极稍远的一些区域渣液温度降低；还原SiO2所需的温度不够SiO2还原困难，硅的回收率降低；粘稠炉渣中的一些高熔点物质如SiC等在炉内积存结瘤，难以排出炉外。具体表现为：渣液粘稠，出炉排渣困难，排渣不彻底，熔池坩埚缩小，化料速度趋缓，生产效率低，合金中的硅低碳高，炉渣跑锰损失增大。 向炉料中添加适量的石灰或白云石等碱性物质，有利于改善炉渣的流动性和导电性，提高SiO2的还原率，改善炉况，提高产品冶炼的技术经济指标。[next] 当碱度小于0.75时,锰的回收率随碱度的提高而提高,硅的回收率也随着碱度的提高也有所提高(图3和图4).这说明在规定的限度范围内提高碱度可以改善炉渣的导电性和流动性，使输往炉内的电能可以在较大的范围内均匀分布，减小炉内反应区的温度梯度，有利于加快SiO2的传质速度，而不会由于碱度的提高SiO2活度下降而恶化SiO2还原的热力学条件。需要特别指出的是，为了提高炉渣碱度，不能只靠增加碱性物质来实现，重要的是要提高SiO2还原率。只有在提高SiO2还原率的前提下，炉渣跑锰量才低。单凭增加炉料中CaO，MgO的含量来提高炉渣碱度，往往限制了SiO2还原，也不能提高锰的回收率。通过增加炉料中的n(CaO+MgO)/n(SiO2)比值来提高炉渣碱度，其增加值是有限的，并且在这种情况下不但炉渣跑锰不低，渣量增大，而且由于SiO2活度随着碱度的提高而越来越小，SiO2还原的热力学条件严重恶化，导致硅的回收率迅速降低。分析图5可以得出如下结论：在生产锰硅合金时较高或合适的炉渣碱度是凭SiO2的还原度来达到的，只有SiO2的还原率得到提高，锰的回收率才能得到真正提高。 碱度过高时，成渣温度降低，炉内温度提不高，加上CaO与SiO2结合成硅酸钙，这些都造成SiO2还原的困难，合金含硅量上不去。此外，碱度过高，渣液过稀，不仅出炉时带走的生料多，而且出铁口容易烧坏，炉眼不好堵，因此，碱度太高不好。
工业硅冶炼
2017-06-06 17:50:12
为了提高工业硅冶炼的高度和精度，需要特别注意控制冶炼过程中的几步环节：一、高温冶炼冶炼工业硅与硅铁相比，需要更高的炉温，生产硅含量大于95%以上的工业硅，液相线温度在1410℃以上，需要在1800℃以上高温冶炼，此外，由于炉料不配加钢屑，所以SiO2还原热力学条件恶化，破坏SiC的条件也变得更加不利。由此产生三个结果：其一是炉料更易烧结；其二是上层炉料中生成的片状SiC积存后容易使炉底上涨；其三是Si和SiO高温挥发的现象更加显著。为此，在冶炼过程中必须做到：1）控制较高的炉膛温度。2）控制Si和SiO挥发。3）使SiC的形成和破坏相对平衡。为了提高炉温，减少Si和SiO的挥发损失，基本上应保持SiC在炉内平衡。在具体操作中必须千方百计地减少热损失，基本上保持或扩大坩埚。 在工业硅生产中，采用烧结性良好的石油焦，有利于炉内热量集中，但料面难以自动下沉。与小电炉生产75硅铁相比，可以采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法。二、正确的配加料正确的配加料是炉况稳定的先决条件。对于小电炉生产工业硅来说，更应强调这一点。正确配比应根据炉料化学成分、粒度、含水量及炉况等因素确定，其中应该特别注意还原剂使用比例和使用数量，正确的配比应使料面松软又不塌料，透气性良好，能保证规定的焖烧时间。炉料配比确定后，炉料应进行准确称量，误差应不超过0.5%，均匀混合后入炉。 炉料配比不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象，影响电极下插，缩小“坩埚”，破坏正常冶炼进行。三、沉料捣炉在工业硅生产中采用烧结性良好的石油焦，以自动下沉，一般需要强制沉料。当炉内炉料焖烧到规定的时间时，料面料壳下面的炉料基本化清烧空，料面也开始发白发亮，火焰短而黄，局部地区出现刺火塌料，此时应该立刻进行强制沉料操作。沉料时，先用捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压，使料层下塌。然后用捣炉机捣松锥体下脚，捣松熟料就地推在下塌的料层上，捣出的大块黏料和死料推向炉心，同时铲净电极上的黏料。沉料时高温区外露，热损失很大，因而，沉料捣炉操作必须快速进行。四、炉料形状和焖烧提温沉料捣炉完毕后，应将混合炉料迅速集中加于电极周围炉心地区，使炉料在炉内形成一平顶锥体，并保持一定的料面高度。不准偏加料，一次加入新料数量相当于1h左右的用料量。 新料加完后，进行焖烧，焖烧时间控制1h左右，焖烧和定期沉料的操作方法，有利于减少热损失，提高炉温和扩大：“坩埚”。五、扎透气眼集中加料时，大量生料加入炉内，可能使反应区温度下降。因而在加料前期，炉温较低，反应进行得缓慢，气体生成量不会太多，在焖烧一段时间后，炉温迅速上升，反应趋于激烈，气体生成量也将急剧增加，此时为了帮助炉气均匀外逸，有必要在锥体下脚“扎眼透气”。石油焦具有良好的烧结性能，集中加料焖烧一段时间后，容易在料面形成一层硬壳，炉内也容易出现块料，为了改善炉料的透气性，调节炉内电流分布，扩大“坩埚”，除扎眼氧气外，还应用捣炉机或钢棒松动锥体下脚严重的部分炉料。至于彻底的捣炉，则在沉料时进行。六、炉况正常的标志及不正常炉况的处理电炉生产工业硅，炉况容易波动，较难控制，因此必须正确判断炉况并及时处理。和生产75%硅铁一样，影响炉况的因素是很多的，但是在实际生产中，影响炉况最主要的因素还是还原剂用量，还原剂用量不当会使炉况发生急剧变化。一般来说，炉况变化通常反应在电极插入深度、电流稳定程度、炉子表面冒火情况，出铁情况及产品质量波动情况等几方面。1）炉况正常的标志是电极深而稳地插入炉料，电流电压稳定，炉内电弧响声稳而低，料面冒火区域广而均匀；炉料透气性好，料面松软而且有一定的烧结性，各处炉料烧结程度相关不大，焖烧时间稳定，基本上无刺火塌料现象；出铁时炉眼好开，流头开始较大，而后均匀变小，产品质量稳定。2）不正常炉况的处理。原料含水量波动，还原剂质量变化，称量准确程度较差，操作不当等各种因素，均会影响实用碳量，炉子出现还原剂不足或过剩现象。 炉子还原剂过剩的特征是料层松散，火焰变长，火头大多集中于电极周围，电极周围下料快，炉料不烧结，“刺火”塌料严重，电极消耗慢，炉内显著生成SiC，锥体边缘发硬，电流上涨，电极上抬，当还原剂过剩严重时，在电极周围窄小区域内频繁“刺火”塌料，其他地区的料层发硬，不吃料，坩埚大大缩小，热量高度集中于电极周围，电极高抬，热损失严重，电弧声很响，炉底温度严重下降，假炉底很快上涨，铁水温度低，炉眼缩小，有时甚至烧不开炉眼，被迫停炉。更多有关工业硅冶炼请详见于上海
有色
网
金属硅冶炼
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金属
硅冶炼介绍：金属
硅（也叫工业硅）是由石英石(二氧化硅)提炼出来的一种工业用硅，可广泛用于电子、光纤、太阳能产品、建筑、医疗、化工、机械和冶金、橡胶以及绝缘材料、高温涂料等工业和民用方面。可以说,硅是继煤炭、石油后能源替代品——太阳能产品不可或缺的原材料。据英国?
金属
导报?报道：未来世界
金属
硅消费量将平均每年增长3.9%以上。日本、美国等西方国家是用硅大户，我国是工业硅生产和出口大国。目前我国虽然有300多家的生产企业，但普遍是6300KVA以下的小型电炉，能耗高、效率低，产能大于２万吨的企业也不过十几家.90年代以前，人们对矿产资源的关注主要集中在稀有
金属
、
有色金属
、煤炭和建筑原料等方面。随着工业和科技的发展，半导体、太阳能、合成
金属
等材料的大量普及使用，使得工业硅的需求逐步上升，特别是硅铝合金、混凝土、防火材料以及硬玻璃加工使用的等外硅需求量更是巨大！目前工业硅的年需求量大于120万吨,出口在60万吨以上,而全国的年生产能力不到100万吨，且大部分是私营小企业生产，加上受电价以及其他因素影响，实际
产量
不足80万吨；高纯度的多晶硅绝大部分还依靠进口（韩国从我们国家进口工业硅，炼成99.9999％的多晶硅后再出口卖给我们）。在“2007循环经济与可持续发展中日研讨会”上，中国光电技术发展中心主任昌金铭教授表示，我国太阳能光伏
产业
虽然发展迅速，但仍将面临硅材料短缺局面。自2004年至今，太阳能光伏
产业
在德国光伏
市场
的带动下呈现超常规发展，
市场
容量快速扩大，2006年世界光伏电池
产量
增加了42％，这导致对多晶硅原料的需求飞速增长。在此期间，高品位的太阳光能级硅材料直接供应
价格
增长了２－５倍，
市场
采购
价格
更是增长了８－10倍左右。由于硅原料
产业
投资大，建设周期长，目前计划中的产能需要相当时间才能实现。因此，当前硅原料短缺的情况还将持续数年。更多有关
金属
硅冶炼请详见于上海
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工业硅冶炼
2017-06-06 17:50:02
为了提高工业硅冶炼的高度和精度，需要特别注意控制冶炼过程中的几步环节：一、高温冶炼冶炼工业硅与硅铁相比，需要更高的炉温，生产硅含量大于95%以上的工业硅，液相线温度在1410℃以上，需要在1800℃以上高温冶炼，此外，由于炉料不配加钢屑，所以SiO2还原热力学条件恶化，破坏SiC的条件也变得更加不利。由此产生三个结果：其一是炉料更易烧结；其二是上层炉料中生成的片状SiC积存后容易使炉底上涨；其三是Si和SiO高温挥发的现象更加显著。为此，在冶炼过程中必须做到：1）控制较高的炉膛温度。2）控制Si和SiO挥发。3）使SiC的形成和破坏相对平衡。为了提高炉温，减少Si和SiO的挥发损失，基本上应保持SiC在炉内平衡。在具体操作中必须千方百计地减少热损失，基本上保持或扩大坩埚。 在工业硅生产中，采用烧结性良好的石油焦，有利于炉内热量集中，但料面难以自动下沉。与小电炉生产75硅铁相比，可以采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法。二、正确的配加料正确的配加料是炉况稳定的先决条件。对于小电炉生产工业硅来说，更应强调这一点。正确配比应根据炉料化学成分、粒度、含水量及炉况等因素确定，其中应该特别注意还原剂使用比例和使用数量，正确的配比应使料面松软又不塌料，透气性良好，能保证规定的焖烧时间。炉料配比确定后，炉料应进行准确称量，误差应不超过0.5%，均匀混合后入炉。 炉料配比不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象，影响电极下插，缩小“坩埚”，破坏正常冶炼进行。三、沉料捣炉在工业硅生产中采用烧结性良好的石油焦，以自动下沉，一般需要强制沉料。当炉内炉料焖烧到规定的时间时，料面料壳下面的炉料基本化清烧空，料面也开始发白发亮，火焰短而黄，局部地区出现刺火塌料，此时应该立刻进行强制沉料操作。沉料时，先用捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压，使料层下塌。然后用捣炉机捣松锥体下脚，捣松熟料就地推在下塌的料层上，捣出的大块黏料和死料推向炉心，同时铲净电极上的黏料。沉料时高温区外露，热损失很大，因而，沉料捣炉操作必须快速进行。四、炉料形状和焖烧提温沉料捣炉完毕后，应将混合炉料迅速集中加于电极周围炉心地区，使炉料在炉内形成一平顶锥体，并保持一定的料面高度。不准偏加料，一次加入新料数量相当于1h左右的用料量。 新料加完后，进行焖烧，焖烧时间控制1h左右，焖烧和定期沉料的操作方法，有利于减少热损失，提高炉温和扩大：“坩埚”。五、扎透气眼集中加料时，大量生料加入炉内，可能使反应区温度下降。因而在加料前期，炉温较低，反应进行得缓慢，气体生成量不会太多，在焖烧一段时间后，炉温迅速上升，反应趋于激烈，气体生成量也将急剧增加，此时为了帮助炉气均匀外逸，有必要在锥体下脚“扎眼透气”。石油焦具有良好的烧结性能，集中加料焖烧一段时间后，容易在料面形成一层硬壳，炉内也容易出现块料，为了改善炉料的透气性，调节炉内电流分布，扩大“坩埚”，除扎眼氧气外，还应用捣炉机或钢棒松动锥体下脚严重的部分炉料。至于彻底的捣炉，则在沉料时进行。六、炉况正常的标志及不正常炉况的处理电炉生产工业硅，炉况容易波动，较难控制，因此必须正确判断炉况并及时处理。和生产75%硅铁一样，影响炉况的因素是很多的，但是在实际生产中，影响炉况最主要的因素还是还原剂用量，还原剂用量不当会使炉况发生急剧变化。一般来说，炉况变化通常反应在电极插入深度、电流稳定程度、炉子表面冒火情况，出铁情况及产品质量波动情况等几方面。1）炉况正常的标志是电极深而稳地插入炉料，电流电压稳定，炉内电弧响声稳而低，料面冒火区域广而均匀；炉料透气性好，料面松软而且有一定的烧结性，各处炉料烧结程度相关不大，焖烧时间稳定，基本上无刺火塌料现象；出铁时炉眼好开，流头开始较大，而后均匀变小，产品质量稳定。2）不正常炉况的处理。原料含水量波动，还原剂质量变化，称量准确程度较差，操作不当等各种因素，均会影响实用碳量，炉子出现还原剂不足或过剩现象。 炉子还原剂过剩的特征是料层松散，火焰变长，火头大多集中于电极周围，电极周围下料快，炉料不烧结，“刺火”塌料严重，电极消耗慢，炉内显著生成SiC，锥体边缘发硬，电流上涨，电极上抬，当还原剂过剩严重时，在电极周围窄小区域内频繁“刺火”塌料，其他地区的料层发硬，不吃料，坩埚大大缩小，热量高度集中于电极周围，电极高抬，热损失严重，电弧声很响，炉底温度严重下降，假炉底很快上涨，铁水温度低，炉眼缩小，有时甚至烧不开炉眼，被迫停炉。国内工业硅冶炼还有许多其他工艺。
金属硅冶炼
2017-06-06 17:49:50
金属硅冶炼需求增大，金属硅广泛应用于日常及工业生产中。 90年代以前，人们对矿产资源的关注主要集中在稀有金属、有色金属、煤炭和建筑原料等方面。随着工业和科技的发展，半导体、太阳能、合成金属等材料的大量普及使用，使得工业硅的需求逐步上升，特别是硅铝合金、混凝土、防火材料以及硬玻璃加工使用的等外硅需求量更是巨大！目前工业硅的年需求量大于120万吨,出口在60万吨以上,而全国的年生产能力不到100万吨，且大部分是私营小企业生产，加上受电价以及其他因素影响，实际产量不足80万吨；高纯度的多晶硅绝大部分还依靠进口（韩国从我们国家进口工业硅，炼成99.9999％的多晶硅后再出口卖给我们）。 金属硅（也叫工业硅）是由石英石(二氧化硅)提炼出来的一种工业用硅，可广泛用于电子、光纤、太阳能产品、建筑、医疗、化工、机械和冶金、橡胶以及绝缘材料、高温涂料等工业和民用方面。可以说,硅是继煤炭、石油后能源替代品——太阳能产品不可或缺的原材料。 更多关于金属硅冶炼的咨询，请登录上海有色网查询。
锰硅合金冶炼原理
2019-01-25 15:50:04
在炉料的冶炼受热过程中，炉料中的锰和铁的高价氧化物在炉料区被高温分解或被CO还原成低价氧化物，到1373~1473K时，高价氧化锰逐渐被充分还原为MnO,全部的FeO进一步还原成Fe;MnO比较稳定，只能用碳进行直接还原，由于炉料中SiO2较高，MnO还没来得及还原就与之反反应结合成了低熔点的硅酸锰。因此，MnO的还原反应实际上是在液态炉渣的硅酸锰中进行的，硅酸锰的状态和熔点为 MnO+SiO2===MnSiO3 t熔=1250℃ 2MnO+SiO2===Mn2SiO4 t熔=1345℃ 由于锰与碳能生成稳定的化合物Mn3C，用碳直接还原得到的是锰的碳化物Mn3C。其反应式是 MnO•SiO2+4/3C===1/3Mn3C+SiO2+CO↑ 炉料中的氧化铁比氧化锰容易还原,预先出来的铁与锰形成共熔体(MnFe)3C,极大地改善了MnO的还原条件。 随着温度的增高。硅也被还原出来，其反应式是 SiO2+2C===Si+2CO↑ 由于硅与锰能生成比Mn3C更稳定的化合物MnSi，当还原出来的Si遇到Mn3C时，Mn3C中的碳就被置换出来，造成合金中碳量下降，其反应式为 1/3Mn3C+Si===MnSi+1/3C 随着还原出来的硅含量的提高，碳化锰受到破坏，合金中的碳含量进一步降低。 用碳从液态炉渣中还原生产锰硅合金的总反应式为 其开始反应温度为773℃。炉料中的磷约有75%进入合金。 在锰硅合金的冶炼过程中，为了改善硅的还原条件，炉料中必须有足够的SiO2,以保证冶炼过程始终处在酸性渣下进行；但是，如果渣中SiO2过量，又会造成排渣困难，通常冶炼锰硅合金的炉渣成分为 w(SiO2)=34%~42% n(CaO+MgO)/nSiO2=0.6~0.8 w(Mn)＜8%
电硅热法生产工艺及冶炼操作
2019-01-25 15:49:34
1.热装法生产中低碳锰铁 1974年我国某厂的3500KVA精炼炉上进行国热装法生产中低碳锰铁试验，获得国成功，后来在充分完善工艺制备之后转入正规化生产。该厂采用16500KVA封闭式矿热炉与3500KVA旋转式精炼炉相配合，用矿热炉生产的锰硅合金热兑入精炼炉生产中低碳锰铁，副产的中锰渣冷凝后破碎用于锰硅合金生产。 实际操作中为保护好炉衬，提高电热能利用效率，上一炉出铁完毕炉眼堵实后，就要旋转炉体，迅速捣除炉墙周边结料。然后调好转速，开动给料机向炉内布料，布向炉墙边缘的炉料以石灰为主，布向中心区域的炉料以锰矿为主。布料结束后，电极与炉墙之间的料面应呈凹形环。在等待液态锰硅合金兑入的时间里，利用炉体余热预热炉料。 待到液态锰硅合金称量后，就旋转炉体，兑入合金液，使合金液在凹形环中对流均匀。然后放下电极送电，补加入调整料，待极心圆附近炉料基本熔清后，再次旋转炉体，在外加的机械搅拌作用下加速周边炉料的熔化，加速脱硅反应；待周边炉料基本熔清后，取样判断合金含硅量，认定合格后出炉。中锰渣的炉渣碱度宜控制在1.1~1.3，此时的渣中含锰量在22%左右。 与冷装法相比，热装法具有以下一些优点： (1)冶炼时间缩短，冶炼电耗降低。由于锰硅合金以液态形式兑入，省去了重熔锰硅合金所需时间，通过预热炉料又减少了炉料升温所需要的电能，热装法比冷装法缩短冶炼用电时间15min以上，降低冶炼电耗50%左右。 (2)炉台日产量可比冷装法提高25%左右。 (3)采用液态锰硅合金热装入炉，简化了锰硅合金出炉后的推渣、浇铸、精整、加工等工序，提高了锰硅合金的金属收率，减轻了工人劳动强度，降低了生产成本。 热装法的优眯显而易见，不足之处是不能解决渣中残锰量高的问题，即使采用高碱度炉渣操作，入渣锰也在12%~18%之间。通常采用略低的炉渣碱度，副产不粉化的中锰渣应用于锰硅合金生产。 2.冷装法生产中低碳锰铁 冷装法是生产中低碳锰铁的传统方法，它采用的精炼炉多由炼钢电弧炉改造而成，即倾动式的石墨电极精炼炉，中低碳锰铁的冶炼过程分补炉、引弧、加料、精炼和出炉铸锭五个环节。 前一炉铁出完，堵好出铁口，补完炉后，借助炉内残留的渣铁液引弧，然后将混合料加入炉内，用满负荷熔化炉料。待炉料熔化60%~70%后，用工具将炉墙四周未熔化的炉料推到炉心及电极周围，待炉料基本熔清后，冶炼进入精炼期。为了加速脱硅，缩短精炼时间，需要对熔池进行搅拌，并定时从熔池中取样判断合金含硅量，待合金合格后即可出炉。 出炉接铁采用容积较大的铁水包，将炉渣和铁水一次全部装入，利用铁水后倒入铁水包时与炉渣冲兑形成的良好动力学条件进一步脱硅，降低产品硅含量。炉内渣铁不要出净，应留一部他，以方便下一炉引弧，起到保护炉底耐火砖衬的作用。 由于中低碳锰铁冷却过程中有多次的固态相变和相应的真密度变化，为了减少快速降温过大的内部应力造成产品严重碎裂，需要采用盖渣方式浇铸；浇铸用锭模深度不宜超过300mm，否则中心部位的合金将会因降温过慢，凝固偏析造成杂质富集，严重时造成产品报废。 冶炼使用的炉渣碱度多与入炉锰矿的品位相关。当入炉锰矿含锰量低于40%时，常采用n(CaO)/n(SiO2)=1.4~1.6的炉渣碱度操作，此时渣中含锰量在15%~18%；当入炉锰矿含Mn量较高，在40%~50%范围时，常采用略低一点的炉渣碱度n(CaO)/n(SiO2)=1.0~1.3，以便使中锰渣不至于低温粉化，渣中锰含量也获得相应提高，能够用于锰硅合金生产。 用石墨电极精炼炉生产中低碳锰铁具有工艺控制过程简单，生产制备投资较小，操作容易掌握，电极故障易于处理，对产品质量影响较小，对合金渗碳量低等特点，适合中小企业使用。使用较高炉渣碱度生产中低碳锰铁的电耗为1400~1800KWh/t，使用略低炉渣碱度炼不粉化中锰渣方法生产中低碳锰铁的单位电耗约为1100~1200KVh/t. 配料计算时，考虑锰硅合金中的Mn,Fe,P,C100%入合金，Si入合金6%，Si的利用率为75%；锰矿中的Mn35%~40%入合金，10%挥发，P70%入合金。矿耗约为1100~1300kg/t,锰硅合金耗量为950~1100kg/t,石灰耗量约为800~1200kg/t.
锑锭冶炼工艺
