浅析国内大工业硅炉的冶炼操作
102页1、.word格式, 33000kv.A工业硅冶炼的基本原理和一、二氧化碳在冶炼反应中的作用是什么?一、为什么用硅石、碳质材料在矿热炉中经过高温加热后,能冶炼出工业硅?要想知道这个道理首先就要了解冶炼硅工业所用的各种原料,在各种高温条件下的变化规律。冶炼工业硅主要原料是硅石,硅石中含二氧化硅约98.二氧化硅很稳定,硅和氧之间的亲和力很强,不易分离。生产上为了把氧从二氧化硅分离除去,采用在矿热炉内高温条件下,以碳质材料中的碳夺取二氧化碳中的氧,而且温度越高,碳夺取氧的能力随之增强。这是因为在高温条件下,碳对氧的结合能力比硅对氧的结合力大。可见高温时有了碳,二氧化硅就不稳定了,这时二氧化硅中的氧和碳进行反应,生成气态的一氧化碳,通过料层从炉口逸出。二氧化硅中的氧被碳夺走后,剩下的形成硅。其中有一定数量的硅与铁、铝、钙生成化合物。二氧化硅与碳作用其反应如下:SiO2+2C=Si+2CO上式是吸热反应,从反应式中可知,为了加速反应的进行,应把电极往炉料中插的深些,以提高炉温,扩大坩埚区,同时应增加料面的透气性,使一氧化碳气体尽快逸出。如果取扎透气眼,捣炉等措施,均有利于二氧化碳与硅的反应加速进行,
2、使硅较快地生成。由于冶炼工业硅中的矿热炉原材料中有微量的铁,使二氧化硅的还原反应较容易进行,这是因为被还原出来的硅与铁形成硅铁,于是改善了还原过程的条件,所以铁越多二氧化硅的还原反应越容易进行,生产也证明这点,冶炼含硅越低的硅铁,则其单位电耗越低。如冶炼每吨45硅铁的电耗,约为45004800度,每公斤硅耗电约为11度。冶炼每吨75硅铁的电耗约为82009000度,每公斤硅耗电约为12度。冶炼每吨硅的电耗约为1200013000度,每公斤硅耗电约13度。从化学反应上说一般认为,氧化物中的氧被其他物质夺去的反应,叫还原反应。夺取氧的物质,叫还原剂,如碳质材料等。依上述工业硅冶炼原理是还原过程。反应过程中,硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外,其他杂质和碳质材料带入的灰分,如氧化钙CaO,五氧化二磷P2O5和三氧化二铝AI2O3等也被碳还原,其中五氧化二磷绝大部分被还原。各反应如下:CaO+C=Ca+COP2O5+5C=2P+5COAI2O3+3C=2AI+3CO反应中生成的一氧化碳气体,从炉口逸出,其他生成物如钙、铝和磷等进入硅铁中,因此,要求原料中的杂质尽量少,以保证硅铁的质量。在冶炼
3、过程中有少部分的二氧化硅,三氧化二铝和氧化钙等未被还原,而形成炉渣。炉渣成分约含 SiO2:3040;AI2O3:4560;CaO:1020。此种炉渣熔点约为16001700.渣量大时,消耗电量增加,同时过粘的炉渣,不易从炉内排除,引起炉况恶化。故要采用较好的原料,以减少渣量,降低单位电耗。正常情况下,渣量控制在不大于硅量的百分之五为宜。以上是硅铁冶炼基本原理,工业硅冶炼的基本反应如下:SiO2+2C=Si+2CO实际炉内的化学反应比这复杂.实验证明氧化物的还原,是由高价氧化物逐步还原成低价氧化物.二氧化硅的还原,在高温情况下,首先被还原成一氧化硅(SiO),而后再被还原成硅(Si),其顺序是SiO2 SiO Si冶炼工业硅,在17001800时,将发生如下反应:SiO2+C=SiO+CO也就是说二氧化碳硅首先被碳还原成一氧化碳,然后再被还原成硅,其反应式如下:SiO+C=Si+CO被还原出来的硅,部分的将和二氧化硅作用,又产生一氧化硅,其反应式如下:SiO2+Si=2SiO从上述的三个反应式中,可以看到一氧化硅对促进冶炼反应的进行是个重要环节。一氧化硅在高温情况下是以气体状态存在,低
4、温时不稳定。因此,一氧化硅在炉内坩埚中是气体,少量的一氧化硅从炉口逸出后,被空气氧化SiO+12O2= SiO2而成为二氧化硅,冷却后呈灰白色,部分凝结在电极,筒瓦等处。在约为1700以上高温时,大部分的一氧化硅挥发到碳质材料的气孔中,广泛地和碳接触并作用,按第二个反应式,还原成硅,少部分的硅在高温区与二氧化硅作用,按最后反应式又生成一氧化硅,然后又和碳进行反应,结果反应连续不断地进行。由此可知,一氧化硅不但是反应的中间产物,同时,它可促进反应加速进行。由于一氧化硅在高温下是气体,易挥发而损失掉,尤其当塌料或大刺火时,逸出或喷出白色气体多是一氧化硅。因此,要求及时处理“塌料或大刺火”的现象,否则,将造成一氧化硅的大量损失,减少产量,增高单位耗电。二、反应中碳化硅的产生和破坏的原因是什么?冶炼工业硅时在反应中的二氧化硅首先破坏被还原成一氧化硅。部分的一氧化硅气体在上升过程中与料层中碳质材料接触并作用后,较易生成碳化硅。其反应如下:SiO+2C=SiC+CO冶炼过程中,碳质材料加入量过多时,更易产生碳化硅。其反应式如下:SiO2+3C=SiC+2CO往往在修炉时于料层内部发现大量碳化硅冷却
《浅析国内大工业硅炉的冶炼操作》由会员xmg****18分享,可在线阅读,更多相关《浅析国内大工业硅炉的冶炼操作》请在金锄头文库上搜索。
高中地理课件地理统计图表与景观图
领导科学与领导艺术XXXX81
项目采购案例分析
项目管理失败经验谈
项目七配合套件的工艺设计、编程与加工
组织结构报告(奥康)
软件项目管理-Plan-V200
统计学贾俊平第3章数据的图表展示
西环五大街项目营销思路
组织行为学[教材]
美的巡展策划案初稿
王志刚(香蜜湖熙园策划定位报告)
管理学第2章_管理思想的演进简明教程PPT课件
滨州黄河十六路渤海二路项目初步发展报告(终稿)
科龙容声冰箱XXXX年品牌策划实用
现代管理学(推荐PPT154)
赢在执行【余世维精典讲义】
蓝裕平教授融资策划之一(蓝裕平)
组织行为学教学课件
生产与运作管理第2章产品、服务设计和技术选择
2023-07-23 18页
2022-09-20 25页
2022-09-01 17页
2023-05-12 2页
2022-09-26 11页
2023-06-10 46页
2022-09-23 9页
2022-08-31 14页
2023-05-15 22页
2023-03-05 6页