一種水汽清硅法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)硅生產中的硅渣利用領域，具體涉及一種水汽清硅法。
【背景技術】
[0002]工業(yè)硅的生產是將石英石、石油焦、煙煤等原料按一定比例配制后放入礦熱爐中進行高溫冶煉生產單質的液體硅的過程，高溫冶煉的過程是在電弧產生的熱能提供的高溫條件下，以石油焦中所含的碳作為還原劑，將石英石和煙煤等原料中含有的二氧化硅還原為單質的液體硅的過程。在高溫冶煉完成后，采用石墨棒將礦熱爐的爐眼燒穿，液體硅通過被燒穿的爐眼流出形成工業(yè)硅產品。
[0003]工業(yè)硅的整個生產過程，包括從原料配制到制成產品均系無渣法生產，由于無渣法生產的特性，在獲得工業(yè)硅產品的同時，高溫冶煉后形成的爐渣得不到很好的溶解，難以流出，進而殘留于礦熱爐的內部，大部分的爐渣沉積在礦熱爐的底部，一些難以流出的液體硅也會殘存于硅渣的內部，無法流出，也殘存于爐渣的內部，經冷卻后凝固在爐渣的內部，與爐渣融為一體形成含有硅的爐底硅渣，多次使用礦熱爐進行工業(yè)硅生產后，高溫冶煉后的爐底硅渣會在礦熱爐的底部不斷聚積形成較厚的爐底硅渣，礦熱爐的爐底也隨爐底硅渣逐步上漲，爐溫上移，對工業(yè)硅的生產產生不利影響。在實際生產過程中，一個礦熱爐在使用5~7個月后必須得停止使用，清理掉爐底硅渣后才能再次使用礦熱爐。
[0004]一臺12500KV的礦熱爐在使用5~7個月后，礦熱爐內的爐底硅渣包含約5~6噸殘存的液體硅。殘存的液體硅變成了難以清理的爐底硅渣的一部分，不僅浪費了資源，而且增加了爐底硅渣的厚度和密度，增加了清理爐底硅渣的難度，延長了停爐的時間，延遲了生產進程，此外，清理爐底硅渣的成本也較高。一種不僅能夠從爐底硅渣中分離出殘存的液體硅，還能夠簡單、快速、低成本清理爐底硅渣的方法對硅生產顯得尤為重要，但現(xiàn)有技術中仍沒有一種不僅能夠分離出爐底硅渣中的殘存的液體硅，還能夠簡單、快速、低成本清理爐底硅渣的方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提出一種水汽清硅法，解決了現(xiàn)有技術中工業(yè)硅生產中爐底硅渣中的液體硅難以分離出來，爐底硅渣清理難度大，清理時間長，清理成本高的問題，不僅能夠較容易地從爐底硅渣中分離出液體硅，而且清理爐底硅渣簡單易行，清理時間短，清理成本低。
[0006]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:一種水汽清硅法，包括如下步驟:A、在停爐后，提升礦熱爐內部的每個三相電極，將每個三相電極均提升至爐底硅渣的表面以上和礦熱爐頂部開口以內，同時在礦熱爐內部的爐底硅渣中形成與三相電極數(shù)目相同的電極坑洞，然后采用已從其它礦熱爐中清理出的爐底硅渣填滿每個電極坑洞；
B、自然冷卻礦熱爐8~10小時，將礦熱爐冷卻至400~500度，在冷卻礦熱爐的過程中，確定一個爐眼作為用于流出爐底娃洛內的液體娃的娃液出口，在娃液出口的流出口下方放置一個用來裝液體硅的液體硅收集運送裝置，預備3~5根注水管，將每個注水管的一端與供水設備連接，每個注水管與供水設備的連接處設置有注水開關；
C、待礦熱爐冷卻至400~500度時，將每個注水管的另一端分別從礦熱爐的不同方位放入礦熱爐的內部，注水管偏離硅液出口的距離均為1~2米；放置好注水管后，打開每個注水開關，通過每個注水管向礦熱爐內部注水，在25~30分鐘內將8000~9000公斤的水注向爐底硅渣；
在注水的同時，觀察礦熱爐內部的爐底硅渣頂部的低洼處是否有能夠觀察到的翻騰的沸水，當爐底硅渣頂部的低洼處出現(xiàn)能夠觀察到的翻騰的沸水時，保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，關閉其余注水管；打開硅液出口，硅液開始從打開的硅液出口快速流入液體硅收集運送裝置的內部；
D、繼續(xù)保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，同時觀察爐底硅渣頂部的低洼處的沸水的翻騰狀態(tài)，控制注水管向礦熱爐內部注水的速度，使爐底硅渣頂部的低洼處始終有能夠觀察到的翻騰的沸水，硅液從打開的硅液出口流出20~30分鐘后，關閉正在注水的注水管；當打開的硅液出口不再有硅液流出時，轉移液體硅收集運送裝置，收集液體硅收集運送裝置內的液體硅；
E、將每個注水管移出礦熱爐，待爐底硅渣冷卻至室溫至100度時，清理出礦熱爐內部的爐底硅渣。
[0007]在上述技術方案的基礎上，步驟C中通過每個注水管向礦熱爐內部注水，在25~30分鐘內將8000~9000公斤的水注向爐底娃洛具體包括以逐漸漸小注水速度的方式進行注水，所述逐漸漸小注水速度的方式的初始注水速度包括所有注水管一起每分鐘注入的水量為300~400公斤。
[0008]在上述技術方案的基礎上，步驟C中述當爐底硅渣頂部的低洼處出現(xiàn)能夠觀察到的翻騰的沸水時，保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，關閉其余注水管具體包括當爐底硅渣頂部的低洼處出現(xiàn)明顯較多的翻騰的沸水時，保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，關閉其余注水管。
[0009]在上述技術方案的基礎上，步驟D中控制注水管7向礦熱爐I內部注水的速度，使爐底硅渣3頂部的低洼處始終有能夠觀察到的翻騰的沸水具體包括控制注水管7向礦熱爐I內部注水的速度，使爐底硅渣3頂部的低洼處始終有明顯較多的翻騰的沸水。
[0010]在上述技術方案的基礎上，步驟C中保留一根注水管向礦熱爐的內部注水具體包括保留距離硅液出口最遠的一根注水管向礦熱爐的內部注水。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述注水管偏離硅液出口的距離均為1.2-1.5米。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述注水管均采用橡膠制成。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述液體硅收集運送裝置包括一臺內部設置有一個硅鍋的臺包車，所述臺包車放置于硅液出口的流出口下方，所述硅鍋也位于硅液出口的下方。
[0014]在上述技術方案的基礎上，步驟C中還包括若存在有浸入水中的三相電極，則將每個浸入水中的三相電極的工作端提升至水面以上的步驟。
[0015]在上述技術方案的基礎上，步驟D中還包括若存在有浸入水中的三相電極，則將每個浸入水中的三相電極的工作端提升至水面以上的步驟。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
(O本發(fā)明中，在停爐后，提升礦熱爐內部的每個三相電極，將礦熱爐冷卻至400~500度，將每個注水管的另一端分別從礦熱爐的不同方位放入礦熱爐的內部，放置好注水管后，打開每個注水管與供水設備的注水開關，通過每個注水管向礦熱爐內部注水，在25~30分鐘內將8000~9000公斤的水注向爐底硅渣；在注水的同時，觀察礦熱爐內部的爐底硅渣頂部的低洼處是否有能夠觀察到的翻騰的沸水，當爐底硅渣頂部的低洼處出現(xiàn)能夠觀察到的翻騰的沸水時，保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，關閉其余注水管；打開硅液出口，硅液開始從打開的硅液出口快速流入液體硅收集運送裝置的內部。繼續(xù)保留一根注水管向礦熱爐的內部注水，同時觀察爐底硅渣頂部的低洼處的沸水的翻騰狀態(tài)，控制注水管向礦熱爐的內部注水速度，使爐底硅渣頂部的低洼處始終處于有可觀察到的翻騰的沸水狀態(tài)，硅液從打開的硅液出口流出20~30分鐘后，關閉正在注水的注水管。當打開的硅液出口不再有硅液流出時，轉移液體硅收集運送裝置，收集液體硅收集運送裝置。
[0017]被注入的水流入爐底硅渣的內部，注入爐底硅渣的水被爐底硅渣加熱至沸點，當水注滿爐底硅渣的內部后，加熱至沸點的水溢出到爐底硅渣頂部的低洼處，在爐底硅渣頂部的低洼處沸騰。被注入的水在爐底硅渣內部和爐底硅渣的上方產生較大的蒸汽壓，通過蒸汽壓將液體硅從爐底硅渣的內部擠向硅液出口，然后液體硅從硅液出口流出來。
[0018]本發(fā)明正是通過利用停爐后的較高的溫度，在礦熱爐中加入適量的水，通過控制注水的位置、注水量的大小、注水的時間和打開硅液出口的時間，使注入礦熱爐內部的水在爐底硅渣的內部和爐底硅渣的頂部形成較大的蒸汽壓力，進而將將液體硅從爐底硅渣的內部擠向硅液出口。在將液體硅從爐底硅渣的內部分離的同時，也提高了爐底硅渣的松散度，使爐底硅渣較容易地被挖動，從而被清理出來，較大減輕了清理爐底硅渣的工作量，使得清理爐底硅渣的工作變得簡單易行，而且清理爐底硅渣所需的時間短，有利于加快工業(yè)硅生產的進程。