專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)爐外精煉的抬包，特別涉及一種在礦熱爐生產(chǎn)工業(yè)硅過(guò)程中，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)硅爐外加熱精煉的抬包，屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于對(duì)能源、環(huán)境問(wèn)題，使得可作為太陽(yáng)能電池材料的硅需要迅速增加。純度為98 99%的工業(yè)硅，工業(yè)上一般采用碳還原二氧化硅大量地制造，對(duì)于太陽(yáng)能電池使用來(lái)說(shuō)，用這種方法制造的硅純度太低，因工業(yè)硅中存在多種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)嚴(yán)重影響其性能和使用，為了擴(kuò)大硅品種和應(yīng)用范圍，一般將從礦爐來(lái)的硅熔體進(jìn)行爐外精煉，采用底部通入氧化性氣體，將雜質(zhì)氧化后通過(guò)進(jìn)入氣相或渣相而除去。而目前冶金工業(yè)中應(yīng)用的爐外精煉吹氣設(shè)備大體上有三類(lèi):抬包、轉(zhuǎn)爐型容器和專(zhuān)用設(shè)備等。申請(qǐng)?zhí)枮?00910094737.3《一種底吹精煉抬包》專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種底吹精煉抬包設(shè)備:由抬包包體、精煉吹氣系統(tǒng)、氣體均壓器構(gòu)成，抬包包體為倒錐形，通氣管與氣體均壓器連接，精煉吹氣系統(tǒng)有至少三根鋼管，每根鋼管連接至少一個(gè)噴嘴，以氣體均壓器為圓心呈放射狀等距排列的多噴嘴的底吹精煉抬包。申請(qǐng)?zhí)枮?01110127717.9《工業(yè)硅爐外精煉的方法》專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種方法:將硅液置于抬包內(nèi)，通入壓縮空氣和氧氣，附加精煉脫雜劑鈣石，使硅液中的鋁得于加速氧化，形成氧化渣，利用脫雜劑鈣石在高溫硅液中發(fā)生分解反應(yīng)，從而有利于鋁氧化除去，生成的含鋁渣在硅液中易于上浮，達(dá)到渣液分離脫出的目的。申請(qǐng)?zhí)枮?00620200173.9《工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐》專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種工業(yè)硅塔式吹氣精煉爐:主要包括爐體和爐蓋,爐體的爐膛深度與爐膛的直徑之比為2-10。綜上所述，爐外精煉提純工業(yè)技術(shù)已非常成熟了，且目前常用的精煉方法為氧化吹氣精煉，通常是在抬包底部安裝低吹系統(tǒng)往熔體內(nèi)吹富氧空氣或氧氣。但是，目前這種常用的方法存在一個(gè)問(wèn)題就是隨著精煉氣體通入和精煉時(shí)間的延長(zhǎng)，抬包內(nèi)工業(yè)硅熔體的溫度會(huì)發(fā)生明顯的降低，甚至在爐外精煉過(guò)程中由于工業(yè)硅熔體較低出現(xiàn)“粘包”的情況，制約了現(xiàn)有爐外精煉工藝的發(fā)展 ，也限制了工業(yè)硅產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決工業(yè)硅爐外精煉過(guò)程中，抬包中熔體溫度降低而制約了長(zhǎng)時(shí)間精煉的現(xiàn)有生產(chǎn)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種污染小、容易操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種具有外加熱功能的抬包裝置。實(shí)現(xiàn)工業(yè)硅爐外精煉過(guò)程中邊出硅水、邊加熱、邊精煉。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，包括包體、吹氣系統(tǒng)和等離子體加熱系統(tǒng)，所述等離子體加熱系統(tǒng)包括等離子體電源、電源線(xiàn)、等離子體支架和等離子體發(fā)生器，等離子體電源通過(guò)電源線(xiàn)與等離子體發(fā)生器連接，等離子體發(fā)生器由等離子支架固定置于包體正上方(距離抬包內(nèi)硅熔體表面的距離為10 100cm)，包體底部或側(cè)壁安裝吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)包括吹氣元件、儲(chǔ)氣裝置和通氣管，吹氣元件通過(guò)通氣管與儲(chǔ)氣裝置相連。[0006]所述包體外壁設(shè)抬包支撐架和不銹鋼拉桿，用于連接固定抬包的底部和上臺(tái)面，起到穩(wěn)定抬包包體不易變形的目的。所述包體內(nèi)壁和底部砌筑耐火材料，抬包內(nèi)空間為倒錐體狀，用于盛放硅熔體，且便于硅熔體的傾倒。所述等離子體發(fā)生器包括陰極、陽(yáng)極、槍筒和后座，且其加熱功率通過(guò)等離子體電源進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述等離子體支架能自動(dòng)升降，用于調(diào)整等離子體發(fā)生器與熔體表面距離。等離子體發(fā)生器置于熔體上方，直接對(duì)熔體表面加熱，同時(shí)實(shí)現(xiàn)抬包內(nèi)熔體的攪動(dòng)。吹氣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通入精煉氣體對(duì)工業(yè)硅熔體進(jìn)行吹氣精煉，也可以實(shí)現(xiàn)精煉劑從吹氣系統(tǒng)的加入，或者精煉氣和精煉劑同時(shí)通過(guò)吹氣系統(tǒng)加入，并實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)硅熔體的吹氣和造渣精煉同時(shí)進(jìn)行。在往抬包中倒入硅熔體時(shí)，接通等離子體電源、氣源、水源(防止等離子體發(fā)生器局部過(guò)熱)對(duì)工業(yè)硅熔體進(jìn)行加熱，同時(shí)控制加熱電源的功率和電流等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)硅熔體精煉溫度范圍的調(diào)節(jié)。另外等離子支架上安裝一個(gè)自動(dòng)升降裝置，實(shí)現(xiàn)在出硅水的過(guò)程中等離子體發(fā)生器對(duì)硅熔體的持續(xù)加熱。本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn):(I)實(shí)現(xiàn)了邊出硅水、邊精煉、邊加熱的長(zhǎng)時(shí)間的爐外精煉，充分利用了熔體本身的熱量，節(jié)約了能耗；是一種加熱效率高、精煉效果好、環(huán)境污染小、生產(chǎn)效率高的工業(yè)硅熔體精煉裝置；(2)采用本實(shí)用新 型對(duì)工業(yè)硅進(jìn)行等離子體加熱，具有溫度高、加熱穩(wěn)定、輸出功率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)；另外，等離子體氣氛與底吹氣體形成對(duì)流，對(duì)熔體有攪拌作用，從而加速了工業(yè)硅氧化精煉，提高生產(chǎn)效率。(3)從具體結(jié)構(gòu)來(lái)看，等離子體支架安裝自動(dòng)升降裝置，實(shí)現(xiàn)了硅熔體連續(xù)加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。另外，等離子體電源裝置中有功率控制裝置，通過(guò)對(duì)功率、電流大小的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅熔體溫度的控制。(4)采用本實(shí)用新型只是在現(xiàn)有的抬包基礎(chǔ)上安裝外置等離子體加熱裝置，基建投資少，節(jié)約成本。(5)利用本實(shí)用新型進(jìn)行工業(yè)硅爐外精煉，即等離子體加熱，此生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)環(huán)境負(fù)荷小，能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，符合綠色冶金的要求，實(shí)現(xiàn)工業(yè)硅爐外精煉的節(jié)能減排。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-等離子體電源，2-電源線(xiàn)，3-等離子體支架，4-等離子體發(fā)生器，5-不銹鋼拉桿，6-抬包支撐架，7-包體，8-底吹元件，9-儲(chǔ)氣裝置，10-通氣管。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1[0022]如圖所示，用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，包括包體7、吹氣系統(tǒng)和等離子體加熱系統(tǒng)，所述等離子體加熱系統(tǒng)包括等離子體電源1、電源線(xiàn)2、等離子體支架3和等離子體發(fā)生器4，等離子體電源I通過(guò)電源線(xiàn)2與等離子體發(fā)生器4連接，等離子體發(fā)生器4由等離子支架3固定置于包體7正上方(距離抬包內(nèi)硅熔體表面的距離為10 50cm)，包體底部安裝吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)包括吹氣元件8、儲(chǔ)氣裝置9和通氣管10，吹氣元件8通過(guò)通氣管10與儲(chǔ)氣裝置9相連；包體7外壁設(shè)抬包支撐架6和不銹鋼拉桿5，用于連接固定抬包的底部和上臺(tái)面，起到穩(wěn)定抬包包體不易變形的目的；包體7內(nèi)壁和底部砌筑耐火材料，抬包內(nèi)空間為倒錐體狀，用于盛放硅熔體，且便于硅熔體的傾倒；等離子體發(fā)生器4包括陰極、陽(yáng)極、槍筒和后座，且其加熱功率通過(guò)等離子體電源I進(jìn)行調(diào)節(jié)；等離子體支架3能自動(dòng)升降，用于調(diào)整等離子體發(fā)生器與熔體表面距離。實(shí)施例2如圖所示，用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，包括包體7、吹氣系統(tǒng)和等離子體加熱系統(tǒng)，所述等離子體加熱系統(tǒng)包括等離子體電源1、電源線(xiàn)2、等離子體支架3和等離子體發(fā)生器4，等離子體電源I通過(guò)電源線(xiàn)2與等離子體發(fā)生器4連接，等離子體發(fā)生器4由等離子支架3固定置于包體7正上方(距離抬包內(nèi)硅熔體表面的距離為50 100cm)，包體側(cè)壁安裝吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)包括吹氣元件8、儲(chǔ)氣裝置9和通氣管10，吹氣元件8通過(guò)通氣管10與儲(chǔ)氣裝置9相連；包體7外壁設(shè)抬包支撐架6和不銹鋼拉桿5，用于連接固定抬包的底部和上臺(tái)面,起到穩(wěn)定抬包包體不易變形的目的；包體7內(nèi)壁和底部砌筑耐火材料，抬包內(nèi)空間為倒錐體狀，用于盛放硅熔體，且便于硅熔體的傾倒；等離子體發(fā)生器4包括陰極、陽(yáng)極、槍筒和后座，且其加熱功率通過(guò)等離子體電源I進(jìn)行調(diào)節(jié)；等離子體支架3能自動(dòng)升降，用于調(diào)整等離子體發(fā)生器與熔·體表面距離。
權(quán)利要求1.一種用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，其特征在于:包括包體、吹氣系統(tǒng)和等離子體加熱系統(tǒng)，所述等離子體加熱系統(tǒng)包括等離子體電源、電源線(xiàn)、等離子體支架和等離子體發(fā)生器，等離子體電源通過(guò)電源線(xiàn)與等離子體發(fā)生器連接，等離子體發(fā)生器由等離子支架固定置于包體正上方，包體底部或側(cè)壁安裝吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)包括吹氣元件、儲(chǔ)氣裝置和通氣管，吹氣元件通過(guò)通氣管與儲(chǔ)氣裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，其特征在于:所述包體外壁設(shè)抬包支撐架和不銹鋼拉桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，其特征在于:所述包體內(nèi)壁和底部砌筑耐火材料,抬包內(nèi)空間為倒錐體狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，其特征在于:所述等離子體發(fā)生器包括陰極、陽(yáng)極、槍筒和后座，且其加熱功率通過(guò)等離子體電源進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，其特征在于:所述等離子體支架能自動(dòng)升降。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種用于工業(yè)硅爐外精煉的抬包，包括包體、吹氣系統(tǒng)和等離子體加熱系統(tǒng)，所述等離子體加熱系統(tǒng)包括等離子體電源、電源線(xiàn)、等離子體支架和等離子體發(fā)生器，等離子體電源通過(guò)電源線(xiàn)與等離子體發(fā)生器連接，等離子體發(fā)生器由等離子支架固定置于包體正上方，包體底部或側(cè)壁安裝吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)包括吹氣元件、儲(chǔ)氣裝置和通氣管，吹氣元件通過(guò)通氣管與儲(chǔ)氣裝置相連。利用本實(shí)用新型進(jìn)行工業(yè)硅爐外精煉，即等離子體加熱，此生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)環(huán)境負(fù)荷小，能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，符合綠色冶金的要求，實(shí)現(xiàn)工業(yè)硅爐外精煉的節(jié)能減排。
文檔編號(hào)C01B33/037GK203095624SQ201320030009
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者魏奎先, 馬文會(huì), 黃淑萍, 謝克強(qiáng), 王統(tǒng), 周陽(yáng), 伍繼君, 楊斌, 劉大春, 戴永年 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)