ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технология производства кремния из "Высококремнистые ферросплавы " Производство кремния в СССР было освоено, в 1937 г. в однофазных печах мощностью 600 кет. Печи питались током до 18 ка при напряжении 47 в. Коэффициент мощности (созф) был низок (падал до 0,71). Исследованием было установлено, что при полной силе тока печи работали за максимумом полезной мощности. Глубина ванны составляла около 1 м. Каждая печь имела один подвесной электрод диаметром 600 мм, угольный, прессованный и обожженный, с нарезкой для наращивания. Иногда электрод погружался в шихту на всю глубину ванны, что приводило к порче проводящей подины [69]. Показатели работы печей значительно улучшились при повышении их мощности до 900 кет, путем повышения напряжения до 70 в. [c.64] В 1939 г. была построена новая типовая печь для производства кремния. Эта печь была также однофазная, но с двумя подвесными электродами (рис. 23). Печь питалась от многоступенчатого трансформатора. Вначале работали при сравнительно низких напряжениях, а затем напряжение было повышено до 140 в. Фактическая мощность типовой печи в первые годы составляла около 2000 кет, а затем была значительно увеличена. [c.64] Ванна печи — овальная. Внизу шахта имеет длину 3200 мм. ширину 2000 мм, глубина ванны 1700 мм. На высоте 850 мм от подины ванна начинает расширяться. Расстояние между осями электродов 1250 мм. Электроды — угольные, обожженные, диаметром 500 или 600 мм с удельным электрическим сопротивлением 30—70 ом mm Im и допустимой плотностью тока 6—7 а/с.и-. Ток к каждому электроду подводится шестью стальными щеками, охлаждаемыми водой, поступающей через токоведущие медные трубы. Глубина погружения электродов 1500 мм, что обеспечивает уменьшение потерь с газами до 8—10% и высокие технические показатели работы. Выпускное отверстие расположено между электродами на уровне подины. Чем ближе расположены электроды, тем горячее и производительнее идет печь. [c.64] Электрическая характеристика трехфазной печи приведена на рис. 24. [c.66] Как известно, х = 2п[Ь, где / — частота тока и Ь — коэффициент самоиндукции с учетом взаимоиндукции, зависящей от расположения проводников. [c.67] При выборе электрического режима следует ориентироваться на наибольшее значение осщ. что означает работу с меньшими по возможности токами и большими напряжениями. [c.67] Различные технологические процессы производства ферросплавов требуют разного уровня полезного напряжения [71]. Трехфазные печи, работающие при вторичном напряжении 130 в, имели наиболее высокие значения коэффициента полезного. действия г з=0,85 и os ф = 0,89. [c.68] В трехфазной печи мощностью 6000 кет расход электроэнергии снизился до 12 200 квт-ч/т. По другим данным, в печах мощностью 8000 кет расход электроэнергии на тонну сплава, содержащего 97% Si, составляет 14 000 кег-ч [16]. Кроме мощности печей, удельный расход электроэнергии зависит от многих других факторов количества и характера тепловых потерь, величины теплоотдающей поверхности, поверхности ванны и др. При увеличении мощности печей, выплавляющих кремний, обслуживание их затрудняется. Для некоторого облегчения работающих фирма Лектромелт при.менила подачу шихты на колошник через загрузочные трубы. Вся печь укрыта защитным колпаком с вырезами для обслуживания колошника, плавильщики пользуются защитными масками. [c.68] Во враш.ающейся печи мощностью 7250 ква, работавшей на древесном угле (выплавляли сплав, содержащий 98% 51), удалось снизить удельный расход электроэнергии до 12 000 квт-ч/т. На отечественной трехфазной печи при повороте ее на 60° удалось уменьшить расход древесного угля, одновременно снизив на 5% удельный расход электроэнеогии. [c.69] При составлении теплового баланса стационарной трехфазной печи, выплавлявшей технический кремний, установлено, что электрический к. п. д. составлял 84,9%. Следует отметить, что для печи, работающей при не слишком сильных токах, такие потери высоки. [c.69] Электрические потери складываются из следующих статей потери в трансформаторе—19,3%, в ошиновке и контактных щеках — 56,7%, в электродах — 24%. Для снижения расхода электроэнергии контактная поверхность щек должна быть точно обработана по диаметру электрода. Для предохранения контактной поверхности от загрязнения выше контактных щек электрод заключен в железную рубашку, принудительно продуваемую незапыленным воздухом. [c.69] В печах, выплавляющих кре.мний, контактные щеки, токоведущие трубы, электрододержатели и вытяжной зонт находятся в особенно тяжелых условиях — температура колошниковых газов в среднем равна 1063°, а в отдельных случаях достигает 1700°. Поэтому вдоль каждого электрододержателя устраивают водяное охлаждение. На печах мощностью 6000 кет токоведущие трубы и гибкие кабели размещают над зонтами. [c.69] Тепловые потери через стенки и подину печи составляют около 6% подведенной электрической мощности. Наиболее интенсивная теплоотдача ванны наблюдается в районе выпускного отверстия, так как здесь температура при открытой летке составляет в среднем 1660°, а при закрытой—618°. [c.69] Выпускное отверстие закрывают деревянными пробками, огнеупорной глиной, пробками из электродной массы. Капитальный ремонт печи с полной сменой футеровки проводится через 1—2 года. Материалы тепловых балансов дают возможность оценить степень совершенства печи и технологического процесса выплавки кремния. В приводимом ниже тепловом балансе процесса нет иных статей прихода тепла кроме электроэнергии, поскольку углерод восстановителя и электродов в печи для получения кремния не является топливом и без дугового нагрева его невозможно окислить кислородом кварцита. [c.70] В соответствии с законом Гесса в тепловом балансе учтены лишь суммарные эндотермические реакции восстановления. Горение избытка углерода и сжигание СО оставлены за балансом , так как тепло при этом выделяется вне ванны, над колошником. [c.70] Известно, что в случае устройства закрытой печи могут быть использованы в качестве топлива колошниковые газы, содер-жаш,ие СО, Hj и СН4. В закрытых печах предотвращается сгорание углерода шихты в кислороде воздуха, вынуждающее вводить так называемый избыток восстановителя. Если учесть в приходной части баланса эти непроизводительные затраты топлива, то устройство закрытой печи позволит повысить к. п. д. в 1,2—1,5 раза. Удаление газов в закрытых печах должно обеспечивать соблюдение санитарных норм содержание СО не более 0,03 мгЦ и пыли Si02 не более 2 мг/м . [c.71] Вернуться к основной статье