CN204224267U - 一种金属硅炉外精炼吹氧装置 - Google Patents

Abstract

一种金属硅炉外精炼吹氧装置，包括耐火砖，耐火砖为圆台状，其中部以下的侧壁及底面外安装有耐热钢套，耐火砖内嵌于耐热钢套上，耐热钢套的底板中心连通有通气管，耐火砖的底部设有内陷的凹槽，该凹槽与耐热钢套的底板之间形成氧气缓冲室；耐火砖内还均匀分布有多个上下贯通的狭缝式气孔。本实用新型解决了金属硅传统炉外精炼吹氧装置存在的不足，使炉外吹氧精炼过程更加安全、稳定、经济，且能使精炼过程不漏气、不渗漏硅液、无死角、无污染，单个吹氧装置使用寿命长、更换简单、精炼效果好、能有效降低金属硅综合能耗，对我国金属硅行业的发展具有重大意义和较高的实用性。

Description

一种金属硅炉外精炼吹氧装置

技术领域

本实用新型涉及一种金属硅炉外精炼吹氧装置，具体为一种对熔融状态下的金属硅液进行吹氧以除去硅液中铝、钙、钛等金属杂质的装置。

背景技术

金属硅有“魔术金属”之美称，被广泛应用于化工、冶金、电子等行业，其生产方式是在矿热炉中以硅石和碳质还原剂原料冶炼制得，随炉料带入炉内的其他元素在还原硅元素的同时也被还原，并且融入硅液中，因此从矿热炉出来的金属硅液中存在着铝、钙、钛等多种金属杂质，这些杂质的存在严重影响金属硅的性能和使用，因此需要进行炉外氧化精炼处理，精炼过程直接影响金属硅的品质。

金属硅炉外精炼普遍的做法是“氧气加压缩空气底吹精炼法”，通过向金属硅液通入富氧气体，使杂质被氧化成渣来降低铝、钙、钛等杂质含量。传统的吹氧装置如图1-2所示，通气孔由铜管或石墨管制成，浇筑在耐火浇注料内，耐火材料浇筑在钢板做成的底座上，底座内有气体缓冲室，底座底部有一主通气管，用于连接至气源。

传统的吹氧装置存在以下缺点：

1）、气室高达150mm，体积大，压力小，通气的铜管有48根组合，单管粗达6mm，硅液易向铜管里渗，造成堵管；

2）、铜管穿过铁板，通过焊接固定、密封，但由于铜和钢板材质不同，焊缝容易脱落，造成焊缝处向硅包底部漏气，使精炼达不到效果；

3）、每次吹氧完成后，堵管20～30mm，需要打掉30～200mm浇注料、剪掉堵塞的铜管方可进行下一次吹氧作业，费时费力，也容易损坏铜管和浇注料整体，形成“穿包”隐患；

4）、浪费金属硅，由于每次都要打掉20～30mm浇注料，造成硅包底部逐渐形成20～200mm的死角，这部分硅液不能吹氧精炼，通常都和精炼之后的硅渣混在一起，造成1～15kg金属硅浪费，每次吹氧直接经济损失13～195元；

5）、使用寿命短，折旧损耗高：使用10～15次之后，当250mm高的浇注料被打掉还剩50mm，就需要更换新的“吹氧器”，单个造价800元以上，每次吹氧折旧53～80元，造成生产成本高；

6）、更换新“吹氧器”时，需将拆掉“包芯”，再在硅包底部重新浇筑焊有铜管、钢板的“吹氧器”，然后用木炭或木材进行烘烤养护，通常需要半个月之后才能投入使用，因此每个金属硅厂需储备大量的硅包，造成严重的资源浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种金属硅炉外精炼吹氧装置，以克服传统吹氧装置存在的不足，使吹氧精炼过程更加安全、稳定、经济，做到不漏气、不渗漏硅液、无死角、无污染，并达到使用寿命长、更换简单、精炼效果好、有效降低金属硅综合能耗的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种金属硅炉外精炼吹氧装置，包括耐火砖，耐火砖为圆台状，其中部以下的侧壁及底面外安装有耐热钢套，耐火砖内嵌于耐热钢套上，耐热钢套的底板中心连通有通气管，耐火砖的底部设有内陷的凹槽，该凹槽与耐热钢套的底板之间形成氧气缓冲室；耐火砖内还均匀分布有多个上下贯通的狭缝式气孔。

优选的方案中，所述耐火砖为采用锆刚玉砖、铬刚玉砖或白刚玉砖制成的砖体，但并不局限于以上材料。

优选的方案中，所述耐热钢套为采用耐热钢、碳钢或合金钢制成的钢套，其外壁与耐火砖的外壁处于同一个平滑的曲面上，但并不局限于以上材料。

所述耐火砖与耐热钢套一体成型。耐火砖与和耐热钢套以嵌套方式组合，也可将钢套的底板采用电焊、氩弧焊或其它机械方式固定。

所述狭缝式气孔宽0.1～2mm、长10～30mm。所述耐火砖经模压成型、高温烧制而成，可在耐火砖原料中混合植物纤维，使其在烧结过程中自行生成狭缝式气孔，贯通整个砖体。

所述氧气缓冲室的高度为20～100mm。

本实用新型具有以下优点：1、由于缝隙小（宽0.1～2mm、长10～30mm）、均匀分布于透气砖表面，精炼过程中不漏气、不渗漏硅液，通气均匀，无死角，精炼效果好，不浪费硅液；2、相比旧的氧气压力需要8～12Mpa，新的吹氧器只需4～5 Mpa即可作业，可省氧气30～40%；3、使用寿命长，折旧损耗低，使用寿命达170次以上，单个造价不到3300元，每次吹氧折旧不超过20元，节约生产成本；4、整砖经模压成型、高温烧制而成，批量生产，结构简单，更换方便，该透气砖需要更换的时候，只需卸下硅包底部的法兰，轻敲取下旧的透气砖，用耐火泥砌上新砖、法兰固定托住底部即可，无需烘烤养护即可投入使用；5、采用锆刚玉或铬刚玉为原料，热震性好，抗侵蚀性强，荷重软化温度均在1700℃以上，远高于硅包内硅液1500℃的温度，因此能有效避免耐火材料对硅液的污染；

本实用新型是一种金属硅炉外精炼吹氧装置，他解决了金属硅传统炉外精炼吹氧装置存在的不足，使炉外吹氧精炼过程更加安全、稳定、经济，且能使精炼过程不漏气、不渗漏硅液、无死角、无污染，单个吹氧装置使用寿命长、更换简单、精炼效果好、能有效降低金属硅综合能耗，对我国金属硅行业的发展具有重大意义和较高的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是背景技术中传统的吹氧装置的剖面图。

图2是背景技术中传统的吹氧装置的俯视图。

图3是实用新型的剖面图。

图4是实用新型的俯视图。

具体实施方式

如图3-4所示，本实用新型包括耐火砖1，耐火砖1为圆台状，其中部以下的侧壁及底面外安装有耐热钢套2，耐火砖1内嵌于耐热钢套2上，耐热钢套2的底板中心连通有通气管3，耐火砖1的底部设有内陷的凹槽，该凹槽与耐热钢套2的底板之间形成氧气缓冲室4；耐火砖1内还均匀分布有多个上下贯通的狭缝式气孔5。

所述耐火砖1为采用锆刚玉砖、铬刚玉砖或白刚玉砖制成的砖体。

所述耐热钢套2为采用耐热钢、碳钢或合金钢制成的钢套，其外壁与耐火砖1的外壁处于同一个平滑的曲面上。

所述耐火砖1与耐热钢套2一体成型。

所述狭缝式气孔5宽0.1～2mm、长10～30mm，其中的狭缝式气孔分布均匀，且数量较大，与硅液中能够形成面接触。

所述氧气缓冲室4的高度为20～100mm。

预先将外部气源与接入通气管，打开外部气源通气阀，富氧气体在氧气缓冲室内聚集，达到一定压力后，即通过贯穿耐火砖体的狭缝式气孔均匀渗透到金属硅硅液中，由于硅液中各主要元素与氧亲和力由大到小的顺序为Ca、Al、Si、Fe，因此硅液中的钙、铝杂质被优先氧化，生成氧化钙和三氧化二铝而成为熔渣漂浮于硅液表面，精炼完毕浇铸时，熔渣附着在硅包内壁(冷却后人工清除)，从而达到精炼除杂的目的。使用时，待精炼的硅业装于硅包中置于耐火砖的上方，由于耐火砖的中狭缝式气孔均匀分布，使得氧气能够通过狭缝式气孔与硅液充分接触，精炼效果好；而传统的装置中，硅液与氧气的接触是单个点式接触，接触不均匀，精炼效果差。

Claims (6)

1.一种金属硅炉外精炼吹氧装置，包括耐火砖（1），其特征在于：耐火砖（1）为圆台状，其中部以下的侧壁及底面外安装有耐热钢套（2），耐火砖（1）内嵌于耐热钢套（2）上，耐热钢套（2）的底板中心连通有通气管（3），耐火砖（1）的底部设有内陷的凹槽，该凹槽与耐热钢套（2）的底板之间形成氧气缓冲室（4）；耐火砖（1）内还均匀分布有多个上下贯通的狭缝式气孔（5）。

2.根据权利要求1所述的金属硅炉外精炼吹氧装置，其特征在于：所述耐火砖（1）为采用锆刚玉砖、铬刚玉砖或白刚玉砖制成的砖体。

3.根据权利要求1所述的金属硅炉外精炼吹氧装置，其特征在于：所述耐热钢套（2）为采用耐热钢、碳钢或合金钢制成的钢套，其外壁与耐火砖（1）的外壁处于同一个平滑的曲面上。

4.根据权利要求1所述的金属硅炉外精炼吹氧装置，其特征在于：所述耐火砖（1）与耐热钢套（2）一体成型。

5.根据权利要求1-4之一所述的金属硅炉外精炼吹氧装置，其特征在于：所述狭缝式气孔（5）宽0.1～2mm、长10～30mm。

6.根据权利要求1-4之一所述的金属硅炉外精炼吹氧装置，其特征在于：所述氧气缓冲室（4）的高度为20～100mm。