本發(fā)明涉及硅渣的重復(fù)利用加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝。

背景技術(shù)：

硅渣一般是指原礦提煉之后的剩余部分，還含有一定量的硅。硅渣分很多種，工業(yè)硅渣，太陽能硅渣，半導(dǎo)體硅渣等等。硅渣可以用來回爐重新結(jié)晶、提純、現(xiàn)在硅料緊缺，價格不菲。硅錳渣也叫硅錳冶煉渣，是冶煉硅錳合金時排放的一種工業(yè)廢渣，其結(jié)構(gòu)疏松，外觀常為淺綠色的顆粒，由一些形狀不規(guī)則的多孔非晶質(zhì)顆粒組成。硅錳渣性脆易碎，通過破碎機可以將大塊的硅錳渣破碎成小塊，然后進入細碎機將粗碎后的物料進一步粉碎，確保進入料倉的物料能夠達到單體解離的程度，然后通過振動給料機和皮帶輸送機均勻的將物料給入梯形跳汰機進行分選。破碎的主要目的在于打破連生體結(jié)構(gòu)，跳汰的主要目的在于從硅錳渣中回收硅錳合金。硅錳渣和硅錳合金存在較大的比重差，通過跳汰機的重選作用可以將金屬和廢渣分離，獲得純凈的合金和廢渣，最后可以通過脫水篩的脫水作用分別將精礦和尾礦進行脫水。

感應(yīng)爐是利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻(50或60赫)、中頻(150～10000赫)和高頻(高于10000赫)3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。在感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達到加熱或著熔化的效果。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。熔煉爐分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐主要用于各種鑄鐵等金屬的熔煉和保溫，能利用廢爐料，熔煉成本低。無芯感應(yīng)爐分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感爐、發(fā)電機組中頻感應(yīng)爐、可控硅 中頻感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐。感應(yīng)爐根據(jù)頻率分為：工頻爐50赫、中頻爐(150～10000赫)和高頻爐(高于10000赫)3種。

目前的硅熔煉的主要設(shè)備是坩堝，利用坩堝來進行硅熔煉的技術(shù)也比較成熟，但是坩堝的最大缺點就是容量太小，單次熔煉的量小，量產(chǎn)困難的瓶頸一直制約了硅的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，通過建立新的工藝來提高硅熔煉的效率，從而大幅提高硅的產(chǎn)量，達到降低量產(chǎn)成本的目的。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，包括以下步驟：

(a)將硅塊或硅粉放入到感應(yīng)爐，同時向感應(yīng)爐中添加鐵塊；

(b)啟動感應(yīng)爐，并升溫至1480～1520℃；

(c)硅塊或硅粉熔化成硅液，取出鐵塊。

本發(fā)明的起爐工藝實際上是硅熔煉工藝中最重要的一部分，申請人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的硅熔煉技術(shù)都是采用坩堝進行的，坩堝的本身形狀、物理性質(zhì)決定了其尺寸不能太大，較小的尺寸限制了產(chǎn)量，申請人對熔煉技術(shù)中感應(yīng)爐做了詳細的研究，感應(yīng)爐都是用于金屬熔煉的，而硅是非金屬材料，不能使用感應(yīng)爐；為了利用感應(yīng)爐來進行硅熔煉，申請人對工藝做了改進，克服了技術(shù)上的偏見，通過在起爐的時候，將硅塊中添加鐵塊的方式，同時將溫度加熱到1480～1520℃，此時的溫度已經(jīng)達到硅的熔融溫度，但還沒有達到鐵的熔融溫度，鐵塊作為感應(yīng)爐的生熱部件產(chǎn)生大量的熱量，硅塊吸收熱量后達到溫度并熔化形成硅水，而鐵塊并沒有達熔點，保持固體的狀態(tài)，硅塊在融化后形成硅水，將鐵塊取出后，利用硅水的弱導(dǎo)電性也可以自身感應(yīng)生熱，達到熔煉硅塊的目的， 相對于坩堝的最大容量20KG而言，本發(fā)明利用感應(yīng)爐進行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對于現(xiàn)有技術(shù)的坩堝熔煉而言，大大提高了產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。

所述的感應(yīng)爐為中頻爐，其工作頻率為100～140HZ。申請人對現(xiàn)有的感應(yīng)爐進行了上萬次的實驗，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)了可以用于硅熔煉的感應(yīng)爐的類型：中頻爐，但是并不是所有的中頻爐都能使用，現(xiàn)有技術(shù)中，中頻爐都是指頻率為150～10000HZ的頻率，而本發(fā)明中雖然采用了中頻爐的結(jié)構(gòu)，但是，對于其運行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其運行參數(shù)調(diào)整為100～140HZ,此時,實際上是屬于中頻爐的非正常工作區(qū)間,利用病態(tài)的工作狀態(tài)來進行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認知范圍,同時也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點,對于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動了行業(yè)的發(fā)展。

所述中頻爐，其工作頻率為120～130HZ。優(yōu)選的，通過對中頻爐的參數(shù)進行不斷調(diào)整和修訂，最后確定了一個較為優(yōu)選的范圍，在此范圍內(nèi)，硅的熔煉速度快，效率高。

硅塊或硅粉的重量與鐵塊的重量比例為0.8～1.5：1。在起爐的過程中，對于鐵塊的重量和硅的重量比例進行了研究，如果鐵塊的重量比例過大，則熱能的利用率較低，如果過小，則起爐的時間延長，不利于快速地起爐生產(chǎn)。

一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，包括以下步驟：

(a)將硅塊或硅粉放入到感應(yīng)爐，同時向感應(yīng)爐中添加鐵塊；

(b)啟動感應(yīng)爐，并升溫至1600～1700℃；

(c)硅塊或硅粉熔化成硅液，鐵塊熔化形成鐵液；

(d)通過向步驟(c)制得的混合液體中逐漸添加硅塊或者硅粉，提高硅 鐵混合液體中硅的含量，當感應(yīng)爐中的混合溶液滿量時，傾倒85％～90％的混合液體，重新加入逐漸添加硅塊或者硅粉；

(e)重復(fù)步驟(d)，使得混合溶液中的硅含量達到標準時，完成起爐。

基于同樣的生產(chǎn)需求，申請人還研制出了另外一種起爐的工藝，采用將鐵與硅熔化成為混合液體，利用混合液體的高導(dǎo)電性，可以快速地熔硅，然后利用稀釋的原理進行多次的稀釋，可以得到符合要求的硅水，從而快速的起爐，達到量化生產(chǎn)的要求。

所述的感應(yīng)爐為中頻爐，其工作頻率為100～140HZ。申請人對現(xiàn)有的感應(yīng)爐進行了上萬次的實驗，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)了可以用于硅熔煉的感應(yīng)爐的類型：中頻爐，但是并不是所有的中頻爐都能使用，現(xiàn)有技術(shù)中，中頻爐都是指頻率為150～10000HZ的頻率，而本發(fā)明中雖然采用了中頻爐的結(jié)構(gòu)，但是，對于其運行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其運行參數(shù)調(diào)整為100～140HZ,此時,實際上是屬于中頻爐的非正常工作區(qū)間,利用病態(tài)的工作狀態(tài)來進行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認知范圍,同時也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點,對于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動了行業(yè)的發(fā)展。

所述中頻爐，其工作頻率為110～120HZ。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，通過在起爐的時候，將硅塊中添加鐵塊的方式，同時將溫度加熱到1480～1520℃，此時的溫度已經(jīng)達到硅的熔融溫度，但還沒有達到鐵的熔融溫度，鐵塊作為感應(yīng)爐的生熱部件產(chǎn)生大量的熱量，硅塊吸收熱量后達到溫度并熔化形成硅水，而鐵塊并沒有達熔點，保持固體的狀態(tài)，硅塊在融化后形成硅水，將鐵塊取出后，利用硅水的弱導(dǎo)電性 也可以自身感應(yīng)生熱，達到熔煉硅塊的目的，相對于坩堝的最大容量20KG而言，本發(fā)明利用感應(yīng)爐進行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對于現(xiàn)有技術(shù)的坩堝熔煉而言，大大提高了產(chǎn)量和生產(chǎn)效率；

2、本發(fā)明一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，對于其運行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其運行參數(shù)調(diào)整為100～140HZ,此時,實際上是屬于中頻爐的非正常工作區(qū)間,利用病態(tài)的工作狀態(tài)來進行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認知范圍,同時也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點,對于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動了行業(yè)的發(fā)展。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例一

本發(fā)明一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，按照以下步驟進行：

(a)將硅塊或硅粉放入到中頻爐，同時向中頻爐中添加鐵塊，硅塊的重量與鐵塊的重量是1:1；

(b)啟動中頻爐，調(diào)整中頻爐的工作頻率為120HZ，鐵塊開始升溫，并對硅進行加熱，硅塊達到熔點開始并升溫至1480～1520℃；

(c)硅塊熔化成硅液，取出鐵塊，完成起爐，向硅水內(nèi)添加硅粉或硅塊，可以開始硅熔煉，當單次熔煉完成后，傾倒出硅液，同時在中頻爐中保留部分硅液，用于下一次熔煉。

實施例二

一種利用感應(yīng)爐熔硅的起爐工藝，包括以下步驟：

(a)將硅塊或硅粉放入到中頻爐，同時向中頻爐中添加鐵塊，硅塊的重量與鐵塊的重量是1.5:1；

(b)啟動中頻爐，調(diào)整中頻爐的工作頻率為110HZ，鐵塊開始升溫，并對硅進行加熱，并升溫至1600～1700℃；

(c)硅塊或硅粉熔化成硅液，鐵塊熔化形成鐵液；

(d)通過向步驟(c)制得的混合液體中逐漸添加硅塊或者硅粉，提高硅鐵混合液體中硅的含量，當感應(yīng)爐中的混合溶液滿量時，傾倒85％～90％的混合液體，重新加入逐漸添加硅塊或者硅粉；

(e)重復(fù)步驟(d)，使得混合溶液中的硅含量達到標準時，完成起爐，向硅水內(nèi)添加硅粉或硅塊，可以開始硅熔煉，當單次熔煉完成后，傾倒出硅液，同時在中頻爐中保留部分硅液，用于下一次熔煉。

以上兩個實施例中，中頻爐的單次容量為3.5噸，根據(jù)中頻爐的規(guī)格和現(xiàn)有技術(shù)，可以將容量提高至5噸，單次的起爐時間為12至15分鐘，單次的熔煉時間是80～100分鐘，相對于坩堝的生產(chǎn)方式，大大提高了生產(chǎn)效率。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。