一種工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)爐外精煉的吹煉爐，特別涉及一種在礦熱爐生產(chǎn)工業(yè)硅過程中，能實現(xiàn)工業(yè)硅熔體直接爐外精煉的吹煉爐，屬于冶金設備技術領域。
【背景技術】
[0002]工業(yè)硅的質(zhì)量直接關系到后續(xù)冶金法制備太陽能級多晶硅產(chǎn)品的質(zhì)量。為了提升工業(yè)硅產(chǎn)品的質(zhì)量，工業(yè)硅生產(chǎn)的企業(yè)普遍采用抬包這一精煉設備對從礦熱爐內(nèi)放出的工業(yè)硅熔體進行氧氣和空氣底部混吹精煉，該方法對Al和Ca的去除效果較好，但是對雜質(zhì)B和P的去除效果較差。傳統(tǒng)的抬包采用包底單噴嘴設計，氣-液接觸的均勻性差并造成硅熔體的死角，嚴重影響了工業(yè)硅爐外精煉效果。另外，由于上端敞開，抬包中硅熔體散熱快，溫度降低很快，只能依靠硅的氧化放熱反應維持，精煉溫度過低，雜質(zhì)不能有效的去除。為了防止硅水的粘包而造成更大的經(jīng)濟損失，只能在較短的時間內(nèi)結(jié)束精煉，影響工業(yè)硅產(chǎn)品質(zhì)量的提高。此外，敞口抬包精煉過程煙塵的排空，對車間生產(chǎn)環(huán)境帶來影響?，F(xiàn)有的工業(yè)硅爐外精煉已經(jīng)不能滿足光伏產(chǎn)業(yè)對工業(yè)硅原料的要求，對工業(yè)硅爐外精煉設備與技術進行改進顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型旨在解決工業(yè)硅熔體爐外精煉時，精煉溫度過低和熱量散失過快而不能進行長時間精煉和雜質(zhì)去除效率低的問題，尤其是硅中非金屬雜質(zhì)B和P較難去除的生產(chǎn)難題，為工業(yè)硅熔體爐外精煉提供一種工業(yè)硅多氣體混吹高效去除Al、Ca、B、P等典型雜質(zhì)以及減少熱量損失和環(huán)保的精煉用感應吹煉爐。
[0004]本實用新型工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，包括爐體15、爐罩11、感應加熱系統(tǒng)、底吹吹氣系統(tǒng)；所述爐體15外側(cè)安裝有支撐耳14，爐體15內(nèi)設置有鎂砂坩禍3，鎂砂坩禍3外涂覆有石墨發(fā)熱體4，鎂砂坩禍3頂部設置有出硅口 2 ;爐罩11上設置有排氣口 1、可視窗12、起吊裝置13，爐罩11設置在爐體15上，爐罩具有保溫功能，排氣口 I與煙塵回收裝置相連，減少車間環(huán)境污染，起吊裝置13用于合上和移走爐罩，可視窗12由高溫玻璃構(gòu)成，通過可視窗可以觀察吹煉過程爐內(nèi)情況；
[0005]所述底吹吹氣系統(tǒng)包括吹氣裝置、底吹噴嘴6、氣體預熱器10，3個以上底吹噴嘴6均勻設置在爐體15底部，并與鎂砂坩禍3連通，底吹噴嘴通過管道和氣體預熱器10連通，吹氣裝置包括進氣管9、進氣孔8，5個進氣孔設置在進氣管9上，進氣管9與氣通過體預熱器10與底吹噴嘴連通；5個進氣孔分別通入水蒸氣、氧氣、空氣、氫氣和氬氣五種氣體，在每個管道上設有流量閥門，以便控制五種氣體的流量和氣體組合方式；氣體預熱裝置，通過調(diào)控預熱裝置的功率來控制通入氣體的溫度，使氣體充分預熱并混合均勻。
[0006]所述感應加熱系統(tǒng)包括感應加熱線圈5、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈5設置于石墨發(fā)熱體4外側(cè)，感應加熱線圈5通過水冷電纜與感應加熱電源相連。
[0007]所述爐體15外殼為鑄鐵外殼。
[0008]所述進氣孔8上設置有閥門。
[0009]所述鎂砂坩禍3底部與爐體15間設置有保溫材料7。
[0010]所述爐體內(nèi)部用于盛放高溫硅熔體的是高純鎂砂耐火材料精煉坩禍，精煉坩禍外部附有石墨發(fā)熱體，采用感應加熱的方式可以充分攪拌硅熔體，利于雜質(zhì)的去除，并且具有更快速的加熱效果。
[0011]本實用新型的優(yōu)點:本裝置是一種保溫效果好、能耗低、精煉效果好、環(huán)境污染小、生產(chǎn)效率高的工業(yè)硅熔體吹煉爐，具體體現(xiàn)在以下幾方面:
[0012](I)生產(chǎn)效率高:采用本實用新型進行爐外精煉，可強化精煉效果，控制和提高精煉溫度，縮短爐外精煉時間；此外，自動化水平高，操作方便、大大提高了生產(chǎn)效率。
[0013](2)精煉效果好:采用本實用新型進行爐外精煉，可定量控制吹入多種混合氣體并進行氣體種類的組合，大大提高了工業(yè)硅中雜質(zhì)的去除效率，并有效的降低了非金屬雜質(zhì)B和P的含量，可獲得很好的精煉效果。
[0014](3)能耗低:由于在爐體上方加裝了保溫爐罩，降低了精煉過程硅熔體熱量的損失，降低了能耗；同時，通過在吹氣裝置和底吹元件之間設有氣體預熱裝置，減少因吹入冷氣體而造成硅熔體溫度的降低。
[0015](4)環(huán)境污染小:利用本實用新型進行工業(yè)硅爐外精煉，通過爐罩上設置的排氣口對精煉過程進行收塵作業(yè)，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，減少環(huán)境負荷，符合綠色冶金節(jié)能減排的要求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型中3個底吹噴嘴分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型中4個底吹噴嘴分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型中5個底吹噴嘴分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1_排氣口，2-出硅口，3-鎂砂坩禍，4-石墨發(fā)熱體，5-感應加熱線圈，6-底吹噴嘴，7-保溫材料，8-進氣孔，9-進氣管，10-氣體預熱器，11-爐罩，12-可視窗，13-起吊裝置，14-支撐耳，15-爐體。
【具體實施方式】
[0021]下面通過附圖和實施例對本實用新型做進一步說明，但本實用新型的保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0022]實施例1:如圖1和2所示，本工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐包括爐體15、爐罩11、感應加熱系統(tǒng)、底吹吹氣系統(tǒng)；所述爐體15外側(cè)安裝有支撐耳14，爐體15內(nèi)設置有鎂砂坩禍3，鎂砂坩禍3外涂覆有石墨發(fā)熱體4，鎂砂坩禍3頂部設置有出硅口 2 ;爐罩11上設置有排氣口 1、可視窗12、起吊裝置13，爐罩11設置在爐體15上，爐罩具有保溫功能，排氣口I與煙塵回收裝置相連，減少車間環(huán)境污染，起吊裝置13用于合上和移走爐罩，可視窗12由高溫玻璃構(gòu)成，通過可視窗可以觀察吹煉過程爐內(nèi)情況；
[0023]所述底吹吹氣系統(tǒng)包括吹氣裝置、底吹噴嘴6、氣體預熱器10，3個底吹噴嘴6均勻設置在爐體15底部，并與鎂砂坩禍3連通，3個底吹噴嘴6呈圓形分布，底吹噴嘴6通過管道和氣體預熱器10連通，吹氣裝置包括進氣管9、進氣孔8，5個進氣孔設置在進氣管9上，進氣管9與氣通過體預熱器10與底吹噴嘴連通；5個進氣孔分別通入水蒸氣、氧氣、空氣、氫氣和氬氣五種氣體，在每個管道上設有流量閥門，以便控制五種氣體的流量和氣體組合方式；氣體預熱裝置，通過調(diào)控預熱裝置的功率來控制通入氣體的溫度，使氣體充分預熱并混合均勻。
[0024]所述感應加熱系統(tǒng)包括感應加熱線圈5、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈5設置于石墨發(fā)熱體4外側(cè)，感應加熱線圈5通過水冷電纜與感應加熱電源相連。
[0025]在工業(yè)硅精煉過程中，打開水蒸氣、氧氣、空氣和氬氣閥門，關閉氫氣閥門，控制各氣體的流量并對工業(yè)硅進行底吹精煉，可以有效去除Al、Ca、B等雜質(zhì)。
[0026]實施例2:如圖1和3所示，本工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐包括爐體15、爐罩11、感應加熱系統(tǒng)、底吹吹氣系統(tǒng)；所述爐體15外側(cè)安裝有支撐耳14，爐體15內(nèi)設置有鎂砂坩禍3，鎂砂坩禍3外涂覆有石墨發(fā)熱體4，鎂砂坩禍3頂部設置有出硅口 2 ;爐罩11上設置有排氣口 1、可視窗12、起吊裝置13，爐罩11設置在爐體15上，爐罩具有保溫功能，排氣口I與煙塵回收裝置相連，減少車間環(huán)境污染，起吊裝置13用于合上和移走爐罩，可視窗12由高溫玻璃構(gòu)成，通過可視窗可以觀察吹煉過程爐內(nèi)情況；
[0027]所述底吹吹氣系統(tǒng)包括吹氣裝置、底吹噴嘴6、氣體預熱器10，4個底吹噴嘴6均勻設置在爐體15底部，并與鎂砂坩禍3連通，4個底吹噴嘴6呈圓形分布，底吹噴嘴6通過管道和氣體預熱器10連通，吹氣裝置包括進氣管9、進氣孔8，5個進氣孔設置在進氣管9上，進氣管9與氣通過體預熱器10與底吹噴嘴連通；5個進氣孔分別通入水蒸氣、氧氣、空氣、氫氣和氬氣五種氣體，在每個管道上設有流量閥門，以便控制五種氣體的流量和氣體組合方式；氣體預熱裝置，通過調(diào)控預熱裝置的功率來控制通入氣體的溫度，使氣體充分預熱并混合均勻。
[0028]所述感應加熱系統(tǒng)包括感應加熱線圈5、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈5設置于石墨發(fā)熱體4外側(cè)，感應加熱線圈5通過水冷電纜與感應加熱電源相連。
[0029]所述爐體15外殼為鑄鐵外殼，進氣孔8上設置有閥門，鎂砂坩禍3底部與爐體15間設置有保溫材料7。
[0030]在工業(yè)硅精煉過程中，打開水蒸氣、氫氣和氬氣閥門，關閉空氣和氧氣閥門，控制各氣體的流量并對工業(yè)硅進行底吹精煉，可以有效去除Al、Ca、P等雜質(zhì)。
[0031]實施例3:本實施例裝置結(jié)構(gòu)同實施例2，不同在于有5個底吹噴嘴，分布如圖4所示。
【主權項】
1.一種工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，其特征在于:包括爐體(15)、爐罩(11)、感應加熱系統(tǒng)、底吹吹氣系統(tǒng)；所述爐體(15)外側(cè)安裝有支撐耳(14)，爐體(15)內(nèi)設置有鎂砂坩禍(3)，鎂砂坩禍(3)外涂覆有石墨發(fā)熱體(4)，鎂砂坩禍(3)頂部設置有出硅口(2);爐罩(11)上設置有排氣口(I)、可視窗(12)、起吊裝置(13)，爐罩(11)設置在爐體(15)上； 所述底吹吹氣系統(tǒng)包括吹氣裝置、底吹噴嘴、氣體預熱器(10)，3個以上底吹噴嘴均勻設置在爐體(15)底部，并與鎂砂坩禍(3)連通，底吹噴嘴通過管道和氣體預熱器(10)連通，吹氣裝置包括進氣管(9)、進氣孔(8)，5個進氣孔設置在進氣管(9)上，進氣管(9)與氣通過氣體預熱器(10)與底吹噴嘴連通； 所述感應加熱系統(tǒng)包括感應加熱線圈(5)、感應加熱電源和水冷電纜，感應加熱線圈(5)設置于石墨發(fā)熱體(4)外側(cè)，感應加熱線圈(5)通過水冷電纜與感應加熱電源相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，其特征在于:爐體(15)外殼為鑄鐵外殼。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，其特征在于:進氣孔(8)上設置有閥門。
4.根據(jù)權利要求3所述的工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，其特征在于:鎂砂坩禍(3)底部與爐體(15)間設置有保溫材料(7)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種工業(yè)硅熔體精煉用感應吹煉爐，其包括爐體、爐罩、感應加熱系統(tǒng)、底吹吹氣系統(tǒng)；所述爐體外側(cè)安裝有支撐耳，爐體內(nèi)設置有鎂砂坩堝，鎂砂坩堝外涂覆有石墨發(fā)熱體，鎂砂坩堝頂部設置有出硅口；爐罩上設置有排氣口、可視窗、起吊裝置，爐罩設置在爐體上，本實用新型是一種保溫效果好、能耗低、精煉效果好、環(huán)境污染小、生產(chǎn)效率高的工業(yè)硅熔體吹煉爐。
【IPC分類】C01B33-037
【公開號】CN204550074
【申請?zhí)枴緾N201520081589
【發(fā)明人】伍繼君, 馬文會, 劉凱, 魏奎先, 謝克強, 周陽, 雷云, 李紹元, 劉大春, 楊斌, 戴永年
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月5日