本發明涉及硅渣的重復利用加工領域，具體涉及一種運用感應爐熔硅的石墨起爐方法。

背景技術：

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，工業硅渣，太陽能硅渣，半導體硅渣等等。硅渣可以用來回爐重新結晶、提純、現在硅料緊缺，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廢渣，其結構疏松，外觀常為淺綠色的顆粒，由一些形狀不規則的多孔非晶質顆粒組成。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構，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。

感應爐是利用物料的感應電熱效應而使物料加熱或熔化的電爐。感應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。感應爐的主要部件有感應器、爐體、電源、電容和控制系統等。在感應爐中的交變電磁場作用下，物料內部產生渦流從而達到加熱或著熔化的效果。感應爐通常分為感應加熱爐和熔煉爐。熔煉爐分為有芯感應爐和無芯感應爐兩類。有芯感應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。無芯感應爐分為工頻感應爐、三倍頻感爐、發電機組中頻感應爐、可控硅中頻感應爐、高頻感應爐。感應爐根據頻率分為：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備是坩堝，利用坩堝來進行硅熔煉的技術也比較成熟，但是坩堝的最大缺點就是容量太小，單次熔煉的量小，量產困難的瓶頸一直制約了硅的發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種運用感應爐熔硅的石墨起爐方法，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量，達到降低量產成本的目的。

本發明通過下述技術方案實現：

(a)將硅塊或硅粉放入到感應爐，同時向感應爐中添加石墨塊；

(b)啟動感應爐，并升溫至1800～1900℃；

(c)硅塊或硅粉熔化成硅液，取出石墨塊。

本發明的起爐工藝實際上是硅熔煉工藝中最重要的一部分，申請人發現現有的硅熔煉技術都是采用坩堝進行的，坩堝的本身形狀、物理性質決定了其尺寸不能太大，較小的尺寸限制了產量，申請人對熔煉技術中感應爐做了詳細的研究，感應爐都是用于金屬熔煉的，而硅是非金屬材料，不能使用感應爐；為了利用感應爐來進行硅熔煉，申請人對工藝做了改進，克服了技術上的偏見，通過在起爐的時候，將硅塊中添加石墨的方式，同時將溫度加熱到1800～1900℃，此時的溫度超過硅的熔融溫度，但還沒有達到石墨塊的熔融溫度，石墨塊具有導電性，利用其感應生熱的原理，作為感應爐的生熱部件產生大量的熱量，硅塊吸收熱量后達到溫度并熔化形成硅水，而石墨塊并沒有達熔點，保持固體的狀態，硅塊在融化后形成硅水，將石墨塊取出后，利用硅水的弱導電性也可以自身感應生熱，達到熔煉硅塊的目的，相對于坩堝的最大容量20KG而言，本發明利用感應爐進行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對于現有技術的坩堝熔煉而言，大大提高了產量和生產效率。

所述的感應爐為中頻爐，其工作頻率為100～140HZ。申請人對現有的感應爐進行了上萬次的實驗，經過實驗發現了可以用于硅熔煉的感應爐的類型：中頻爐，但是并不是所有的中頻爐都能使用，現有技術中，中頻爐都是指頻率為150～10000HZ的頻率，而本發明中雖然采用了中頻爐的結構，但是，對于其運行的參數做出了重大調整，將其運行參數調整為100～140HZ,此時,實際上是屬于中頻爐的非正常工作區間,利用病態的工作狀態來進行硅的熔煉,大大超出了本領域技術人員的認知范圍,同時也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優點,對于硅熔煉領域而言,具有突破性的進步,將硅熔煉的量產極大的提高,推動了行業的發展。

所述中頻爐，其工作頻率為105～115HZ。優選的，通過對中頻爐的參數進行不斷調整和修訂，最后確定了一個較為優選的范圍，在此范圍內，硅的熔煉速度快，效率高。

硅塊或硅粉的重量與石墨塊的重量比例為0.6～1.2：1。在起爐的過程中，對于石墨塊的重量和硅的重量比例進行了研究，如果石墨的重量比例過大，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。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明一種運用感應爐熔硅的石墨起爐方法，通過在起爐的時候，將硅塊中添加石墨的方式，同時將溫度加熱到1800～1900℃，此時的溫度超過硅的熔融溫度，但還沒有達到石墨塊的熔融溫度，石墨塊具有導電性，利用其感應生熱的原理，作為感應爐的生熱部件產生大量的熱量，硅塊吸收熱量后達到溫度并熔化形成硅水，而石墨塊并沒有達熔點，保持固體的狀態，硅塊在融化后形成硅水，將石墨塊取出后，利用硅水的弱導電性也可以自身感應生熱，達到熔煉硅塊的目的，相對于坩堝的最大容量20KG而言，本發明利用感應爐進行硅熔煉的方式，可以將單體的熔煉量提升至5噸，相對于現有技術的坩堝熔煉而言，大大提高了產量和生產效率；

2、本發明一種運用感應爐熔硅的石墨起爐方法，對于其運行的參數做出了重大調整，將其運行參數調整為100～140HZ,此時,實際上是屬于中頻爐的非正常工作區間,利用病態的工作狀態來進行硅的熔煉,大大超出了本領域技術人員的認知范圍,同時也滿足硅熔煉的條件,取得了意料不到的優點,對于硅熔煉領域而言,具有突破性的進步,將硅熔煉的量產極大的提高,推動了行業的發展。

具體實施方式

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

實施例

本發明一種運用感應爐熔硅的石墨起爐方法，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石墨，硅塊的重量與石墨的重量是0.6:1；

(b)啟動中頻爐，調整中頻爐的工作頻率為110HZ，石墨開始升溫，并對硅進行加熱，硅塊達到熔點開始并升溫至1800～1900℃；

(c)硅塊熔化成硅液，取出石墨，完成起爐，向硅水內添加硅粉或硅塊，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。

實施例中，中頻爐的單次容量為3.5噸，根據中頻爐的規格和現有技術，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，相對于坩堝的生產方式，大大提高了生產效率。

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