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)爐熔硅的鋁錠起爐工藝。

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(yáng)能硅渣，半導(dǎo)體硅渣等等。硅渣可以用來(lái)回爐重新結(jié)晶、提純、現(xiàn)在硅料緊缺，價(jià)格不菲。硅錳渣也叫硅錳冶煉渣，是冶煉硅錳合金時(shí)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(guò)破碎機(jī)可以將大塊的硅錳渣破碎成小塊，然后進(jìn)入細(xì)碎機(jī)將粗碎后的物料進(jìn)一步粉碎，確保進(jìn)入料倉(cāng)的物料能夠達(dá)到單體解離的程度，然后通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)和皮帶輸送機(jī)均勻的將物料給入梯形跳汰機(jī)進(jìn)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(guò)跳汰機(jī)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(guò)脫水篩的脫水作用分別將精礦和尾礦進(jìn)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(chǎng)作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)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(wú)芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐主要用于各種鑄鋁等金屬的熔煉和保溫，能利用廢爐料，熔煉成本低。無(wú)芯感應(yīng)爐分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感爐、發(fā)電機(jī)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(lái)進(jìn)行硅熔煉的技術(shù)也比較成熟，但是坩堝的最大缺點(diǎn)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(shí)現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用感應(yīng)爐熔硅的鋁錠起爐工藝，包括以下步驟：

(a)將硅塊或硅粉放入到感應(yīng)爐，同時(shí)向感應(yīng)爐中添加鋁錠；

(b)啟動(dòng)感應(yīng)爐，并升溫至700～800℃，鋁錠熔化形成鋁水；

(c)繼續(xù)升溫至1700～1800℃，硅塊或硅粉熔化成硅液；

(d)通過(guò)向步驟(c)制得的混合液體中逐漸添加硅塊或者硅粉，提高硅鋁混合液體中硅的含量，當(dāng)感應(yīng)爐中的混合溶液滿量時(shí)，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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，完成起爐。

本發(fā)明的起爐工藝實(shí)際上是硅熔煉工藝中最重要的一部分，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的硅熔煉技術(shù)都是采用坩堝進(jìn)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(qǐng)人對(duì)熔煉技術(shù)中感應(yīng)爐做了詳細(xì)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(lái)進(jìn)行硅熔煉，申請(qǐng)人對(duì)工藝做了改進(jìn)，克服了技術(shù)上的偏見(jiàn)， 通過(guò)在起爐的時(shí)候，將硅塊中添加鋁錠的方式，同時(shí)將溫度加熱到700～800℃，此時(shí)的溫度已經(jīng)達(dá)到鋁的熔融溫度，鋁錠熔化形成鋁水，鋁錠作為感應(yīng)爐的生熱部件產(chǎn)生大量的熱量，繼續(xù)升溫至1700～1800℃，硅塊吸收熱量后達(dá)到熔化溫度并熔化形成硅水，利用硅水的弱導(dǎo)電性也可以自身感應(yīng)生熱，達(dá)到熔煉硅塊的目的，采用將鋁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(jìn)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(dá)到量化生產(chǎn)的要求。相對(duì)于坩堝的最大容量20KG而言，本發(fā)明利用感應(yīng)爐進(jìn)行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對(duì)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(qǐng)人對(duì)現(xiàn)有的感應(yīng)爐進(jìn)行了上萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)于其運(yùn)行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其運(yùn)行參數(shù)調(diào)整為100～140HZ,此時(shí),實(shí)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(lái)進(jìn)行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認(rèn)知范圍,同時(shí)也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進(jìn)步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。

所述中頻爐，其工作頻率為110～120HZ。優(yōu)選的，通過(guò)對(duì)中頻爐的參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整和修訂，最后確定了一個(gè)較為優(yōu)選的范圍，在此范圍內(nèi)，硅的熔煉速度快，效率高。

所述步驟(a)中，硅塊或硅粉的重量與鋁錠的重量比例為1.2～2：1。在起爐的過(guò)程中，對(duì)于鋁錠的重量和硅的重量比例進(jìn)行了研究，如果鋁錠的重量 比例過(guò)大，則熱能的利用率較低，如果過(guò)小，則起爐的時(shí)間延長(zhǎng)，不利于快速地起爐生產(chǎn)。

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

1、本發(fā)明一種利用感應(yīng)爐熔硅的鋁錠起爐工藝，通過(guò)在起爐的時(shí)候，將硅塊中添加鋁錠的方式，同時(shí)將溫度加熱到700～800℃，此時(shí)的溫度已經(jīng)達(dá)到鋁的熔融溫度，鋁錠熔化形成鋁水，鋁錠作為感應(yīng)爐的生熱部件產(chǎn)生大量的熱量，繼續(xù)升溫至1700～1800℃，硅塊吸收熱量后達(dá)到熔化溫度并熔化形成硅水，利用硅水的弱導(dǎo)電性也可以自身感應(yīng)生熱，達(dá)到熔煉硅塊的目的，采用將鋁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(jìn)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(dá)到量化生產(chǎn)的要求。相對(duì)于坩堝的最大容量20KG而言，本發(fā)明利用感應(yīng)爐進(jìn)行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對(duì)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)爐熔硅的鋁錠起爐工藝，對(duì)于其運(yùn)行的參數(shù)做出了重大調(diào)整，將其運(yùn)行參數(shù)調(diào)整為100～140HZ,此時(shí),實(shí)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(lái)進(jìn)行硅的熔煉,大大超出了本領(lǐng)域技術(shù)人員的認(rèn)知范圍,同時(shí)也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于硅熔煉領(lǐng)域而言,具有突破性的進(jìn)步,將硅熔煉的量產(chǎn)極大的提高,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例

本發(fā)明一種利用感應(yīng)爐熔硅的鋁錠起爐工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(a)將硅塊或硅粉放入到中頻爐，同時(shí)向中頻爐中添加鋁錠，硅塊的重量與鋁錠的重量是2:1；

(b)啟動(dòng)感應(yīng)爐，調(diào)整中頻爐的工作頻率為120HZ，鋁錠開(kāi)始升溫，升溫至700～800℃，鋁錠熔化形成鋁水；

(c)繼續(xù)升溫至1700～1800℃，硅塊或硅粉熔化成硅液；

(d)通過(guò)向步驟(c)制得的混合液體中逐漸添加硅塊或者硅粉，提高硅鋁混合液體中硅的含量，當(dāng)感應(yīng)爐中的混合溶液滿量時(shí)，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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，完成起爐，向硅水內(nèi)添加硅粉或硅塊，可以開(kāi)始硅熔煉，當(dāng)單次熔煉完成后，傾倒出硅液，同時(shí)在中頻爐中保留部分硅液，用于下一次熔煉。

本實(shí)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(shí)間為12至15分鐘，單次的熔煉時(shí)間是80～100分鐘，相對(duì)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(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。