生产工业硅对原材料的要求

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1、生产工业硅对原材料的要求对硅石的技术要求：工业硅冶炼对硅石的要求是：杂质含量少，机械强度大，吸水率低和有足 够的热稳定性。1、对硅石化学成份的要求：SiO299.55%Fe2030.10%A1203W0.20% CaO 0.15%2、除化学成份外不能混有泥土、杂石，尤其铁质夹杂物和严重超标的硅石 等。硅石在破碎、水洗后要严格进行手选、清除不应有的夹杂物和不合 格的矿石，以到达工业硅质量的要求。3、对硅石物理性质的要求：1硅石要有足够的热稳定性。如果热稳定性不好，在料面上部受热 时会很快破裂，易使炉料粘结、料层透气性差，出现刺火、SiO2 粉尘增加从而使物料单耗增加导致产量下降，所以没有化验认证

2、 的硅石不能投入使用。2硅石吸水率要低，否则将带入炉内大量水份，水份受热蒸发要吸 收大量的热量，使电耗增加。3硅石的机械强度要大，不然在破碎、搬运、碰撞时容易碎裂，达 不到所需的粒度，不但影响炉子的正常运行而且使硅石的损耗增 加。4、对硅石的粒度要求在28mm,大于或小于不能超过5%，反之会给生产带来很大的影响。1硅石粒度过大，在料层中与复原剂接触的面积变小，降低反应速度，使部分硅石来不及反应就下沉炉底形成粘渣，增加出炉困难，使 炉底上涨。另一部分因炭量过剩，生成过量的碳化硅使坩锅壁结壳过 厚。2硅石粒度过小，不易洗净，杂质增多，降低产量，并且使耐火性能差，使料面粘度大，透气性不好，影响反应速

3、度，造成“刺火”产 量下降。建设工业硅厂的主要影响因素1、电电量和电价是工业硅生产的最主要因素，吨耗电12000度以上，因此建设工业硅 装置必须在有充足电量保证并且电价较低的地方进行，如云南大关，或者雅安石 棉。2、硅石 硅石是硅质原料的统称，有石英砂岩、石英岩、脉石英、交代硅质角岩和石英砂 等。在工业硅生产中使用的硅石应符合以下要求:二氧化硅含量不小于97%，最好的98%以上，最好为98%以上。形成炉渣的杂质三氧化二铁、氧化铝、氧化镁、氧化钙等的数量尽可能少;五氧化二磷、氧化钛等含量不大于0.02%； 硅石中不应带有黏土杂质，粒度为25-150mm； 当破碎或加热时，硅石应有足够的强度，含碳

4、高的硅石不适合冶炼含有0.5-0.7%，由于加热时它们产生爆裂，从而影响炉料的透气性, 要求硅石抗爆性要好。硅石中的三氧化二铝是一种有害物质，含三氧化二铝高的硅石会使炉料烧结，渣 量增加且难以排除，同时工业硅中含铝量增高，含铝量高的工业硅不利于多晶硅 的生产。磷和钛同样是有害杂质，原料中的三氧化二磷、氧化钛大部分80%进入工业 硅，使产品易于粉化，并对下游产品生产的催化剂有害。三氧化二铁、氧化钙、氧化镁也是成渣氧化物，同样影响产品质量，影响炉况运 行。对硅石中氧化铁的复原使电耗略有增加，原料中有多少铁就带进产品多少铁， 并且无法除去，所以硅石中的铁需要严格控制。产地不同的硅石配合使用可以提高硅

5、石的反应活性，降低单耗，增加产量，同时 可控制硅石中各种金属成分含量。3、碳质复原剂碳质复原剂石油焦、半焦低温焦、低灰分烟煤、木炭或木块、玉米芯、 甘蔗渣、椰子壳、松塔等，是生产工业硅的主要复原剂。碳质复原剂的物理化学性质和粒度大小，对工业硅的熔炼指标和质量影响很大。1化学成分在碳质复原剂化学成分中，主要应该考虑的是固定碳，灰分、挥发份、和水分。 固定碳要高。固定碳越高，复原同样数量的硅石消耗的复原剂就越少，由复原剂 带入炉内的杂质就越少。但太高时碳质复原剂活性的降低不利于冶炼反应。如固 定碳很高的无烟煤不是理想的工业硅复原剂。灰分要低。灰分主要由三氧化二铝、氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁等氧化

6、物构 成，其中二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙占相当大的比例，灰分过高，易使炉内 料面渣化烧结，影响料面透气性。灰分过高还是电炉渣量增加，炉渣变黏的重要 原因。炉内渣量增加，炉渣变黏，难以排除，将使炉况恶化，电能和原料消耗增 加。同时工业硅中相当一部分铁、铝、磷，来源于灰分中的氧化物，因此碳质复 原剂的灰分高低将严重影响工业硅的质量和技术经济指标，要求碳质复原剂灰分 越低越好。挥发份适中。碳质复原剂中的碳元素除以固定碳形式存在外，尚有部分以碳氢化 合物挥发份形式存在。挥发份高的碳质复原剂，一般来说机械强度较低，同 时在加热过程中易于挥发外逸，从保证有高的固定碳和一定的机械强度考虑，应 要求挥发份较

7、低，但考虑到挥发份高的碳质复原剂，比电阻通常较高，而这一点 对工业硅的冶炼是相当重要的，有利的，因此，对碳质复原剂的挥发份不做过分 限制，以适中为好。水分要低。水分取决于复原剂的种类、结构、运输条件和储存条件。碳质复原剂 水分含量波动，是造成炉况波动和恶化的重要原因，为此，要求碳质复原剂水分 含量稳定并小于6%。2电阻率和反应能力电阻率要高在冶炼过程中，炉内保持足够大的高温区是炉况顺利运行和取得良好技术经济指 标的重要条件。炉料电阻，特别是碳质复原剂的电阻是影响电极插入深度的一个 重要原因。电阻率大，电极插得深而稳，可扩大坩埚区，热损失少，有利于提高 电炉的生产能力和降低电耗。为了保证电极有足

8、够的插入深度，必须使用电阻率 大的碳质复原剂。碳质复原剂的电阻率除与复原剂的粒度有关外，主要与复原剂的种类和本身的结 构有关，木炭、烟煤的电阻率较咼。气孔率是碳质复原剂结构的重要标志。气孔率大的复原剂电阻率大、外表积大、 吸附气体的能力强，化学活性好，因此，要求复原剂具有较大的气孔率。木炭气 孔率高达70%以上，石油焦为30-35%，烟煤为1-20%反应能力要强碳质复原剂的反应能力与气孔率和碳化程度、高温下是否易石墨化有关，气孔率 大、碳化程度不咼，咼温下不易石墨化的碳质复原剂，具有较强的反应能力。木 炭、烟煤，半焦的反应能力强，石油焦的反应能力较弱。粒度组成合适粒度组成是影响炉料比电阻和透气

9、性的重要因素。粒度大的碳质复原剂比电阻小, 加入炉内时，炉料的导电性强，电极下插困难，电炉热损失增加。此外，粒度大， 则反应外表小，复原能力相应较低。因此，将粒度过大的复原剂加入炉内是极其 有害的。粒度小的碳质复原剂比电阻高，反应外表大，加入炉内有利电极深插， 有利于复原反应进行。但粒度过小或粉状复原剂加入炉内时,碳吹损、烧损严重， 造成原料因素的缺碳状态，易使料面烧结，料面透气性变坏。机械强度机械强度低不但由于破碎损失大，使产品成本增加，而且入炉后继续破裂，会影 响料面透气性。根据工业硅生产对碳质复原剂的要求，结合碳质复原剂本身的特 点，可以看出木炭是最理想的碳质复原剂，但由于价格、来源、固

10、定碳低、机械 强度差的原因，因而常与化学纯度较高的石油焦、低灰分煤配合用于冶炼高纯的难复原的工业硅。低灰分煤、半焦等碳质复原剂，具有较好的物理化学性能，但 机械强度较差，石油焦、低灰分煤很少单独使用，通常配有木块、玉米芯、甘蔗 渣、松塔等增加炉料的透气性。木炭是一种优质的碳质复原剂。机制木炭含有很低的灰分通常小于3%，具 有很高的反应能力和极大的比电阻。炉料中木炭的存在减少了炉料的烧结。通常 木炭的成分包括13%水分、18%挥发份、68%固定碳和1%灰分。但由于木炭成本高， 所以木炭只在生产电子级工业硅的企业大量使用。碳质复原剂成分粒度要求名称挥发份%灰分%固定碳低灰分烟煤V35V3粒度mm60石油焦12-16V15-2085木块、玉米芯等26-450-1330-6520X20X50木炭25-3060-7510X10X50各复原剂的配比应根据复原剂来源和操作情况而定。4、电极石墨电极是工业硅生产应用较早的电极，在小电炉上使用较多，但由于制造规格 在600mm以内，限制了大电炉的发展，8000KVA以上电炉均采用碳素电极。与石 墨电极相比，直径较大，炉内弧带宽，弧线稳定，熔炼效率高，可增大产量，降 低电耗。碳素电极是以低灰分的无烟煤，冶金焦、石墨碎粒、沥青焦和石油焦为原料，按 一定比例和粒度组成，混合时加入粘结剂沥青和焦油，在适当温度下搅拌压制成 型，最后在焙烧炉中缓慢焙烧制得。