工业硅生产技术操作规程.docx
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工业硅生产技术操作规程.docx
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工业硅生产技术操作规程
工业硅生产技术
操作规程
一基本原理
工业硅是以硅石作为原料,用油焦、煤等作为还原剂,在矿热炉内的高温下发生还原反应而制取的。
总反应式为:
SiO2+2C=Si+2COt=1650℃
在实际生产中,二氧化碳的还原是个十分复杂的过程,并分很多阶段进行。
其主要反应有:
SiO2+3C=SiC+2COt=1257℃
SiO2+C=SiO+COt=1810℃
SiO2+Si=2SiOt=1390℃
SiO+C=Si+COt=650℃
SiO+SiC=2Si+COt=1775℃
SiO2+2SiC=3Si+2COt=2158℃
上述各化学反应的程度,因操作条件的变化而变化。
适宜的温度和合理的配碳量是炉内化学反应顺利进行的基本条件,因此准确掌握配料比是搞好工业硅生产的关键。
炉料中配碳量的多少,影响炉料的电阻,从而影响电极埋入的深度,决定炉况的好坏。
当配碳量过剩时,炉料电阻小,导电性增加,电极间侧部电流增大,电极埋入炉料的深度减少,热损失增加,炉底温度降低,出炉困难,同时加快碳化硅生成结壳,坩埚缩小,炉料熔化量减少,生产效率降低;当配碳量过少时,炉料发粘,透气性差,容易刺火,化料慢,金属氧化物还原率低,炉料氧化物易形成渣堵塞炉眼,增加出炉困难,易涨炉底。
用碳还原二氧化硅,理论上每生产一吨硅相应的产生二吨一氧化碳。
这些气体由反应区逸出,带有大量热能。
因此正确捣炉、加料是增加炉料透气性,使料面冒火均匀“生料”充分预热,减少热损失,加快化料速度,提高产量、质量,降低消耗的有效方法。
二原材料及产品质量要求
(一)入炉原料技术条件
1硅石技术条件
级别
SiO2不少于%
杂质含量不大于%
粒度
(nm)
Fe2O3
Al2O3
CaO
一级品
99.5
0.10
0.06
0.05
10~100
二级品
99.0
0.12
0.12
0.05
三级品
98.5
0.15
0.20
0.10
注:
硅石破碎后必须用水洗涤洗净。
2油焦、煤技术条件
水分
<%
灰分
<%
挥发份
≥%
Fe2O3
≤%
Al2O3
≤%
CaO
≤%
粒度
(nm)
油焦
9.0
1.2
9.0
0.3
0.5
0.5
0~30
煤
9.0
7.0
28.0
0.3
2.0
0.5
0~30
(二)工业硅技术条件
(根据用户需求,制定本技术条件)
1化学成分
名称
牌号
化学成份%
Si不小于
杂质(不大于)
Fe
Al
Ca
一级硅
Si-1
99.35
0.25
0.30
0.10
二级硅
Si-2
99.35
0.30
0.30
0.05
三级硅
Si-3
99.00
0.30
0.44
0.10
四级硅
Si-4
98.50
0.40
—
0.10
五级硅
Si-5
98.00
0.50
—
0.30
六级硅
Si-6
97.50
0.80
—
0.50
注:
1、硅含量以100%减去规定分析成份铁、铝、钙之和确定。
2、表中用“—”表示的杂质铝是指该项不受单项限制,但要分析并在质量证明书中报告其分析结果。
2粒度
工业硅一般粒度为10~100mm,但粒度小于10mm,大于100mm的工业硅总和不超过10%,需方如有特殊要求,经供需方双方协商,可供其他规格粒度的产品。
3外观
产品表面和断面应清洁,不允许有夹沙、泥土、粉状硅粘结及其他非冶炼过程所带异物。
三生产工艺流程
四生产技术操作
(一)原料破碎工序
1原料
(1)原料中不得混有泥土及其他杂物;
(2)硅石采用颚式破碎机或人工破碎,圆筒筛筛分、水洗,破碎中应挑选出不合格硅石和杂物;
(3)油焦采用机械破碎,在上料过程中人工将大块料打碎到破碎机进料口所要求的粒度。
2破碎机
(1)开车前认真检查设备,如有故障或障碍物必须排除,并定期加油润滑;
(2)听到联络信号后,才能按顺序开、停车。
工作时不要对着飞轮,以防发生事故;
(3)在破碎中,勤检查轴瓦温度,防止温度上升;
(4)经常检查各部螺丝,如有松动,必须紧固;
(5)当输送机停转或破碎机发生故障时,必须立即停止给料,及时处理;
(6)认真检查,严防铁器等杂物进入破碎机;
(7)保持机械设备及工作场地整齐、清洁。
3皮带输送机
(1)开、停车必须给信号;
(2)经常检查设备运行状况,应保持括板良好,托辊灵活,皮带不能跑偏;
(3)集中精力,注意从皮带上选出混入原料中的杂物;
(4)保持设备和工作场地清洁。
4圆筒筛
(1)开、停车必须先给信号;
(2)勤检查轴瓦、轴承,防止发热,定期加油。
勤检查各部螺丝,不能有松动;
(3)保持设备及工作场地清洁。
(二)电炉工序
1电炉启动
新砌的炉体和长时间停产的冷炉在投产时要进行启动。
启动包括烤炉和初期投料生产两个阶段。
电炉启动的好坏,将直接影响炉体的寿命和经济技术指标。
启动前,车间按照既合理又经济的原则,制定电炉启动进度计划表,报公司生产部,在启动过程中,炉台班组应严格按照进度表规定认真执行。
(1)新砌炉的启动
①烤炉
烤炉的目的是将炉衬水份逐渐烘干,提高炉体温度,使筑炉所用打结料、细缝糊等随着温度的升高完成烧结过程。
因此要求烤炉时间和耗能要适度,若过短过少,加料时炉温低,容易涨炉底,炉眼不易烧开。
但过长过急,则造成碳砖过份氧化损害,炉体翘裂并浪费电能。
烤炉前应对机、电、水冷系统及配料等设备进行检查,试运行,各处绝缘电阻应在1000Ω/V以上,确认设备正常后方可进行烤炉。
烤炉可分三步进行:
木柴烤木柴、焦炭混烤通电烤。
A:
木柴烤炉:
时间:
半天左右,用柴量30吨。
烤炉前将电极放入炉底,以防加入大木棒时打坏电极。
柴烤过程中,一次加量不能过多,要求火焰均匀。
B:
焦炭烤炉:
时间约5天,用柴量30吨,用焦量(冶金焦)约20吨。
炉内径半天左右的木柴烘烤后,在木柴烧旺时,可往炉内添加焦炭,加入量为盖住侧部炭砖。
以后根据炉内木炭、焦炭燃烧情况及时添加木柴和焦炭,使其焦炭盖住侧部炭砖。
若焦炭燃烧不好,应用高压风助燃,保证焦炭大面积燃烧。
在木柴、焦炭混烤第二天起,应经常用高压风将炉底积灰吹起,使其从烟囱排走。
C:
通电烤炉:
木柴、焦炭混烤结束后,对炉内进行适当清理,每根电极下放一块长约500mm的废碳块,再垫上一层约300mm焦粒,在机、电、水冷等设备无异常情况下,经公司生产部同意,可合闸送电,进行通电烤炉。
在烤炉初期,采用低压电、低电流、间歇送电,随着炉体温度的逐渐提高,适当提高电流、减少停电时间,直至连续送电。
连续送电过程中,每隔1小时不停电抬高电极,在电极下适当添加废电极或油焦,保持其厚度不低于300mm。
电烤中,炉内设备处于极其恶劣的环境下工作,容易发生各种事故,炉台操作人员和技术人员必须精心操作,严格管理。
为防止烧坏炉底,应经常翻动电极下的焦粒,及时补充新焦,保持焦层厚度。
在正常情况下,采用柴烤木柴、焦炭混烤电烤三步烤炉,电烤时间为1~2天。
通过上述烤炉,炉膛侧部碳砖呈现暗红色,炉壳外壁与炉膛底高度相对于温度大于60℃时,即可进行清炉加料。
②电烤结束后,应尽快热清炉。
清出炉内余灰、余焦及一切杂物,用炭头和煤泥球堵好炉眼,并在炉膛炉眼处堆放300~400公斤木炭头,便于出炉时打开炉眼。
在确认各设备无异常的情况下,经公司生产部同意,方可送电起弧加料。
启动加料料比按正常生产配炭量计算,电压可比正常生产时低1~2级。
加料不可过急,当料面盖住侧部碳砖后,应控制料面慢速上升,经4~5个班后,料面可升至平炉口。
加料后,应将出炉和备用台包放置炉嘴下方,检查氧化和烧穿机构是否正常,为出炉做好准备。
加料后三个班可第一次出炉。
(2)冷炉的启动
冷炉启动是指经较长时间停产,炉体温度大幅度下降的硅炉在重新投产时烤炉和加料的过程。
①不论是经干烧还是突然事故停电未经干烧的炉子,启动前均应将炉内余料、碳化硅等凝固物打掉清出,扩大反应范围。
②认真检查机、电、水冷、导电、加料、绝缘等系统,作试运转,使其具备送电烤炉条件。
③送电前适当抬高电极,经公司生产部同意后方可合闸送电,在熔炼操作人员现场指挥下,缓慢下降电极,当三根电极均接触炉底仍不起弧时,应向电极底部和周围适当添加油焦,经反复升降电极仍不起弧,可用Φ100mm电极短路起弧。
④冷炉电阻大,电流小,弧光短,既不易起弧,又容易发生电极短路和被初始低温熔物粘住,可适当提高电压烤炉,当有一定炉温后,可降低电压。
⑤烤炉过程中应经常观察电极工作状况和机、电、水冷等设备,防止电极短路、粘住,若电极快烧到炉底位置时,应适时添加油焦以保护炉底。
⑥冷炉烤炉用电量不可过急,炉内余料、凝固物热传导性能差,过急过高的负荷热效率低,浪费电能。
除事故停电外,烤炉时间为40小时左右。
⑦加料前必须彻底烧通炉眼,烤炉结束后应尽快清出炉内余灰、余焦及一切杂物,堵好炉眼,在设备无异常情况下,经公司生产部同意可送电加料。
因炉体温度不高,吸收热量大,加料速度不宜加快,加料后将备用和出炉台包放置炉前,检查氧化及烧穿设备是否完好,为出炉作好准备。
⑧加料后16~24小时可出第一炉。
2配料
(1)经常检查磅称及料车皮重,清除障碍物,确保称量准确,及时打卡。
(2)在规定范围内准确配料,挑出混入原料中的杂物,放料做到均匀干净
(3)交班时要求设备、仪表整洁,工器具摆放整齐,场地干净。
3配电
(1)严格按照公司要求,服从炉长及班长指挥,选择合理的电压、电流配电,严禁变压器超温生产,力求三相电极电流平衡。
(2)正常送电时必须抬高电极,使电流降到额定电流三分之二以下,一般停送电必须由班长或炉长指挥,对需停电处理的紧急事故,配电工有权立即停电。
升降电极时,转换开关必须在零位上停5秒钟后才能向相反方向旋转。
(3)发生过电流跳闸时,必须查清原因,排除故障后方可送电。
(4)电炉热停电在一个小时以上时,应适当抬高电极,严防电极粘住。
(5)事故停送电,应及时报公司生产部。
(6)正确、真实作好配电记录,严禁涂改,交班时设备、仪表要整洁,场地干净。
4电炉熔炼
(1)在电极顶端距电极平台500mm时应停电接电极,停电前做好接电极的准备工作,尽量减少停电时间,接电极由班长指挥,把电极孔和接头吹干净,电极接好后,轻轻起吊一下,察看电极间是否有缝隙,若有再重新加力拧紧。
若两电极右径误差大,造成两电极间有台阶,应取下另换电极重新接紧,记录所接电极长度。
吊运电极前要检查天车,确认完好后才能使用,吊运时不能斜吊,以免钢丝绳绞乱。
(2)移电极:
导电夹距离料面50~100mm时,必须移电极,每次所移动电极长度不能超过100mm。
(3)炉料送至电炉旁平台后,应及时拌料,使其混合均匀。
(4)正确判断炉况,及时调整配料比,若需外加料,必须征得炉长同意,外加料应记录重量、时间和外加位置。
(5)当料面开始发亮,接近塌料时应及时捣炉,捣炉应迅速、准确,一次只能捣一根电极,由两台捣炉机配合操作,严禁碰撞电极。
若遇停电接电极时可三台捣炉机同时运行。
捣炉前应检查捣炉机,不得带病运转,捣完炉后捣炉机应退回原位置。
操作时防止捣炉棒掉入炉内,若遇掉入炉内,应及时停电取出,做好记录,若捣炉棒熔化,硅坨要单独堆放,单独取样分析。
(6)捣炉后将电极四周的熟料推至电极周围形成坡型,若遇大块粘料,应捣碎或推至炉心再加生料,料面高度不得超过平台300毫米。
(7)炉料透气性差有严重刺火时,可采取局部捣炉或扎眼,禁止跑白光。
(8)密切注意导电系统设备,若有导电夹打火、接点打弧等应及时停电处理好后方可送电。
(9)密切注意水冷系统,若遇设备漏水、管道堵塞、变压器温度高等,应及时处理,若遇停水,必须立即停电并抬高电极。
(10)在生产过程中若出现滑电极,应立即停电处理。
应检查油压系统和抱闸部分。
事故处理好后方可送电。
5出炉
(1)接班后应认真检查烧穿器、台包,把设备故障排除在出炉前之外。
(2)正常生产时规定每班出两炉,每次出炉时间不得超过1.5小时。
(3)烧穿炉眼前,应先清除炉嘴上的积渣,烧穿器必须在无负荷条件下切、合电源。
(4)烧穿炉眼时,操作者不得离开烧穿器,以防短路及坼断电极,若遇电极折断必须立即取出。
在出炉过程中,常用木棒疏通炉眼,利于排渣。
(5)严禁用潮湿的工具和铁管捅炉眼或插入硅水中,以免发生人身事故。
(6)认真堵炉,堵好炉眼后应及时将备用台包送至炉嘴下方。
(7)地埚必须干净、干燥,并均匀地垫上一层硅粉。
当铁砖损坏严重时应及时更换。
(8)严格掌握硅坨起吊时间。
硅坨未凝固而过早起吊将产生硅坨破碎、硅水流出而烧坏铁砖及发生人身事故。
堆放硅坨场地四周必须干燥。
(9)用耐火泥修补炉嘴或台包后,应及时将现场清扫干净,不得有耐火泥等混入硅渣中回炉。
(10)交班时现场清洁,工具齐全。
(11)工作场地要清洁,发现铁器、耐火材料等影响产品质量的杂物要及时清出。
6电极焙烧技术操作规程
(1)若遇电极断裂,应尽快拔出所断电极,将新下放电极进行焙烧。
(2)拔出电极后,尽量将电极下的料拨到四周,将电极下放到料中,进行焙烧送电后,断电极相若无电流,可适当添加石油焦,并用热料盖住。
(3)焙烧电极采取低电压(15档以上)、低压电流操作。
开始电流为30~50A左右,其他两相可略高20%(切忌超过太多),以后每小时可升高10A,电流达到额定值三分之二后,可逐渐提高电压。
(4)焙烧电极过程中,严禁裸露电极焙烧,捣炉时远离电极。
(5)查看电极下降情况,每次移电极后10~20分钟注意电流不宜上升太快。
(6)电极焙烧时间控制在10~12小时电流可达到额定值,断电极后4小时可安排出炉,但8小时内不宜在断电极炉眼出炉。
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