一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法与流程

发布时间：2025-01-11 04:15

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本技术涉及工业硅冶炼生产，特别是涉及一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法。

背景技术：

1、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。

2、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（炉底硅），矿热炉的炉底也随炉底硅渣逐步上涨，电流变大，为保护电极，电极需要上移，炉温上移，导致埋弧效果差，热量散失严重，且会导致产量降低，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个月至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。

3、现有技术中，需要停炉清理炉底硅渣，停炉清理炉底硅渣（如申请号为201510027125.8、名称为一种水汽清硅法的中国发明专利）后又需要重新启炉烘炉，延长了停炉的时间，且重新启炉烘炉导致能耗增大，致使生产成本上升，还会延迟生产进程，此外，清理炉底硅渣的成本也较高。但现有技术中仍没有一种在不停炉的情况下清理炉底硅渣的方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中需要停炉清理炉底硅渣，停炉清理炉底硅渣后又需要重新启炉烘炉，延长了停炉的时间，且重新启炉烘炉导致能耗增大，致使生产成本上升，还会延迟生产进程的问题。本技术提供一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法，能够在不停炉的情况下清理炉底硅渣，能够使得正常冶炼与炉底硅的清理无缝衔接，过程中无需停炉，能够避免在清理炉底硅后需要重新启炉烘炉，从而避免延长停炉的时间，且能够避免重新启炉烘炉而导致能耗增大，进而降低生产成本，加快生产进程，避免因停炉清理炉底硅而影响产能，能够解决现有技术中的上述问题。

2、一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法，包括以下步骤：

3、s10.正常冶炼阶段：获取电极与炉底之间的高度h，获取矿热炉的实时产量q1，所述矿热炉的额定产量为q2，当h＞1400mm或q1＜50%*q2的情况下，所述矿热炉停止进料，进入预清理阶段；

4、s20.预清理阶段：控制所述电极的初始电流为70ka至80ka，初始电压为200v至230v，并保持所述电极固定，继续冶炼所述矿热炉内的剩余料，待剩余料冶炼排出所述矿热炉后进入清理阶段；

5、s30.清理阶段：控制所述电极的空烧电流为30ka至40ka，空烧电压为290v至320v，并控制所述矿热炉以0.3r/h至0.5r/h的转速转动，开始空烧清理炉底硅，在空烧清理炉底硅的过程中，通过控制所述电极下降，以使所述电极的空烧电流保持在30ka至40ka，空烧电压保持在290v至320v；

6、s40.当h≤300mm的情况下，空烧清理炉底硅完成。

7、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，在所述s20步骤中，所述控制所述电极的初始电流为70ka至80ka的步骤具体包括以下步骤：

8、在正常冶炼阶段所述电极的电流＞80ka的情况下，保持所述矿热炉的电流参数档位不变，通过控制所述电极上升，以控制所述电极的初始电流为70ka至80ka；

9、在正常冶炼阶段所述电极的电流＜70ka的情况下，保持所述电极固定，通过控制所述矿热炉的电流参数档位，以控制所述电极的初始电流为70ka至80ka。

10、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，在所述s20步骤中，所述待剩余料冶炼排出所述矿热炉后进入清理阶段的步骤具体包括以下步骤：

11、控制所述矿热炉每间隔预设时间排出一次硅水；

12、在排出硅水的量小于0.3立方的情况下，进入所述清理阶段。

13、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，在所述s20步骤中，所述待剩余料冶炼排出所述矿热炉后进入清理阶段的步骤具体包括以下步骤：

14、控制所述矿热炉自停止进料起间隔预设时间第一次排出硅水，并检测硅水的排出量m；

15、控制所述矿热炉自第一次排出硅水起每间隔所述预设时间排出一次硅水，并检测每次硅水的排出量n；

16、当n＜20%*m的情况下，进入所述清理阶段。

17、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，所述预设时间为1h至2h。

18、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，在所述s30步骤中，所述控制所述电极的空烧电流为30ka至40ka的步骤具体包括以下步骤：

19、检测所述电极的电流，当所述电极的电流＞40ka的情况下，保持所述矿热炉的电流参数档位不变，通过控制所述电极上升，以控制所述电极的空烧电流为30ka至40ka；

20、当所述电极的电流＜30ka的情况下，保持所述电极固定，通过控制所述矿热炉的电流参数档位，以控制所述电极的空烧电流为30ka至40ka。

21、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，所述s40具体包括以下步骤：

22、s41.当h≤300mm的情况下，获取所述电极在前1h内的下移量l1；

23、s42.当l1≤20mm的情况下，空烧清理炉底硅完成；

24、s43.当l1＞20mm的情况下，继续空烧清理炉底硅，获取所述电极在每半小时内的下移量l2，当l2≤5mm的情况下，空烧清理炉底硅完成。

25、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，还包括以下步骤：

26、s51.控制所述矿热炉的电流参数档位归零，所述电极的电流和电压均降至零，并控制所述电极的起弧距离为200mm至250mm，再向所述矿热炉内添加炉料；

27、s52.待炉料添加完成后，通过逐步控制所述矿热炉的电流参数档位，以控制所述电极的电流提高至80ka至90ka，电压提高至200v至220v，以重新进入正常冶炼阶段。

28、优选地，上述一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，还包括以下步骤：

29、s53.控制所述电极的起弧距离为200mm至250mm，并通过所述矿热炉的电流参数档位控制所述电极的电流为2ka至7ka，再向所述矿热炉内添加炉料；

30、s54.待炉料添加完成后，通过逐步控制所述矿热炉的电流参数档位，以控制所述电极的电流提高至80ka至90ka，电压提高至200v至220v，以重新进入正常冶炼阶段。

31、本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：

32、本技术实施例公开的一种工业硅冶炼过程中炉底硅的清理控制方法中，适用于33.0mva的矿热炉，当h＞1400mm或q1＜50%*q2时，表面需要清理掉炉底硅，此时控制矿热炉停止进料，进入预清理阶段，在预清理阶段，控制电极100的初始电流为70ka至80ka，初始电压为200v至230v，通过该冶炼电参数冶炼剩余料，随着预清理阶段的进行，炉内剩余料逐渐被冶炼，并排出矿热炉，炉内剩余料的料位逐渐下降，直至将剩余料冶炼完成排出矿热炉，以使炉底硅暴露出来，方便下一步干烧（空烧）清理炉底硅，待剩余料冶炼结束后进入清理阶段，在清理阶段，控制电极100的空烧电流为30ka至40ka，并控制矿热炉以0.3r/h至0.5r/h的转速转动，在清理阶段初期，电极100放弧首先在炉底硅上融化出一个凹坑，并随着矿热炉炉体的转动，凹坑向着转动方向扩展，待矿热炉炉体转动一周后，能够清理炉底硅的上层，以此类推，逐层清理炉底硅，直至将炉底硅清理完成并排出矿热炉，直至h≤300mm时，空烧清理炉底硅完成，然后在不停炉的情况下，也就是在炉温保持的情况下添加炉料一重新进入正常冶炼阶段。

33、通过此种方式能够使得正常冶炼与炉底硅的清理无缝衔接，过程中无需停炉，能够避免在清理炉底硅后需要重新启炉烘炉，从而避免延长停炉的时间，且能够避免重新启炉烘炉而导致能耗增大，进而降低生产成本，加快生产进程，避免因停炉清理炉底硅而影响产能。同时，通过此种方式清理炉底硅无需人工清理，能够降低人工劳动强度和工作量，提高自动化程度，降低人工清理炉底硅而存在的安全风险，还能够降低清理炉底硅所需要的成本。

34、附图说明

35、图1为本技术实施例中所公开s10步骤的示意图；

36、图2为本技术实施例中所公开s20步骤的示意图；

37、图3为本技术实施例中所公开剩余料冶炼排出矿热炉后的示意图；

38、图4为本技术实施例中所公开s30步骤中通过上升电极控制电流的示意图；

39、图5为本技术实施例中所公开清理阶段的示意图；

40、图6为本技术实施例中所公开空烧清理炉底硅完成的示意图；

41、图7为本技术实施例中所公开清理炉底硅的过程示意图；

42、图8为图7在另一视角下的示意图；

43、图9为本技术实施例中所公开清理炉底硅时，通过矿热炉转动达到全面清理炉底硅的示意图；

44、图8和图9中大圆实线表示炉底硅已经被清理而形成的凹坑，小圆实线表示电极；

45、图9中大圆虚线表示炉底硅正在被清理而形成的凹坑，箭头表示矿热炉的转动方向。