Получение технического кремния в электропечах

Подобные работы

Получение технического кремния в электропечах
echo "Шихтовые материалы Балансовая реакция, характеризующая процесс восстановления кремния из кремнезема углеродом при получении кристаллического кремния, может быть представлена в следующем виде:

Характеристика стали 30ХРА
echo "Конструкционной сталью называется сталь, применяемая для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими,

Сталь и чугун
echo "Методы широкого производства стали были открыты в середине Х IX в. В это же время были уже проведены и первые металлографические исследования железа и его сплавов. Стали сочетают высокую жесткос

Участок восстановления и дистилляции четыреххлористого титана
echo "Высокотемпературная модификация ( -титан) имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Плотность чистого -титана при 25° C равна 4,507г/см 3 , -титана при 900° C – 4,32г/см 3 , жидкого (тех

Организация производства на предприятиях черной металлургии
echo "Систематическое и целенаправленное изменение количественных и качественных характеристик указанных комплексов под воздействием труда людей и используемых ими сил для получения заданных программо

Получение технического кремния в электропечах

Шихтовые материалы Балансовая реакция, характеризующая процесс восстановления кремния из кремнезема углеродом при получении кристаллического кремния, может быть представлена в следующем виде:

(1)

где

– изменение свободной энергии (энергии Гиббса), T – равновесная температуре реакции, К. Кремнезем (

табл. 7.6 стр. 219]. Углерод вносится в составе углеродистых восстановителей. К ним предъявляются высокие требования по чистоте. Чем выше содержание твердого углерода и ниже содержание золы, тем выше качество восстановителя. К основным типам восстановителей относятся: 1. 2. 3. 4. Сводные данные о химическом составе минеральной части восстановителей представлены в таблице 1.

Химический состав шихтовых материалов	Таблица 1
Шихтовой материал	Химический состав кварцита и минеральной части восстановителей, %

Кварцит	98,3	0,5	0,2	0,9	-	-	-	-	-	-
Древесный уголь	17,3	1,5	57,0	4,4	6,3	-	70	9,5	1,5	19
Нефтяной кокс	55,0	11,2	17,0	3,6	6,0	-	85	3,0	0,5	11,5
Каменный уголь	40,9	15,9	1,8	32,3	0,44	-	55	4,5	4,22	36,3
Древесная щепа	17,3	1,5	57,0	4,4	6,3	-	10	36,9	1,7	54,1

где

– содержание влаги в рабочей массе,

– содержание летучих компонентов.

Электротермические агрегаты в технологии кремния Основным агрегатом для выплавки технического кремния является дуговая рудотермическая одно-трехфазная электропечь мощностью от 8 до 25 МВА. Печь представляет собой круглый стальной кожух с днищем, футерованные огнеупорной кладкой.

Подина (днище) и часть высоты стен футеруются графитовыми блоками, следующий слой магнезитовым кирпичом и внешний слой – шамотом (пористый кирпич из специальной огнеупорной глины). Подача энергии в рабочее пространство печи осуществляется с помощью одного, двух или трех электродов, выполненных из графита.

Самоспекающиеся электроды в технологии кремния не применяются по причине возможно загрязнения продукта компонентами кожуха электрода и электродной массы (железо, кальций, алюминий). Электрические параметры восстановительного процесса обеспечиваются с помощью печного трансформатора, соединенного с электродами высокоамперной короткой сетью, в которой сила тока составляет 40-80 кА, при этом напряжение электрод-ноль составляет 60-90В. По мере торцевого расхода электродов они периодически удлиняются с помощью механизмов перепуска.

Регулировка заданной силы тока в электроде осуществляется путем перещения электрода по вертикальной оси. Для повышения тока электрод опускают, для понижения тока электрод понимают.

Выпуск кремния осуществляется через ледку (отверстие в футеровке) практически непрерывно в стальную футерованную изложницу.

Завалка шихты на колошник производится через труботечки, в верхней части которых находятся приемные бункера шихты. Схема электропечи РКО-25 представлена в приложении 1. Описание процесса В печи с шунтированной дугой происходит восстановление кремния из кремнезема кварцита углеродом восстановителя.

Теоретическая температура начала процесса по формуле 1: SiO ) кремния. В свою очередь реакционная способностью определяется величиной удельной поверхности восстановителя, доступной для проникновения газа ( SiO ). Иными словами реакция идет на поверхности восстановителя. В начале с образованием карбида кремния:

(2)

По мере погружения шихты в зону дуги при температурах выше 1750 o C реализуется лимитирующая (определяющая скорость процесса) стадия реакции:

(3)

с образованием целевого продукта – кремния.

Попутно с кремнием образуется шлак, в котором концентрируются и , и . В газах над колошником конденсируется и разлагается по реакции:

(4)

следствием чего является увеличение содержания пыли в газах.

Современные печи оборудуются системами сухой газоочистки.