工业硅的生产工艺

1．工业硅生产流程

目前国内外的工业硅生产，大多是以硅石为原料，碳质原料为还原剂，用电炉进行熔炼。不同规模的工业硅企业生产的机械自动化程度相差很大。大型企业大多采用大容量电炉，原料准备、配料、向炉内加料、电机压放等的机械自动化程度高，并具备独立的烟气净化系统。中小型企业的电炉容量较小，原料准备和配料等过程比较简单，除采用部分破碎筛分机械外，不少过程，如配料、运料和向炉内加料等都是靠手工作业完成。无论大型企业还是中小型企业，生产的工艺过程都可大体分为原料准备、配料、熔炼、出炉铸锭和产品包装等几个部分，如图4－2所示为工业硅的生产工艺流程。

工业硅生产过程中一般要做好以下几个方面：①经常观察炉况，及时调整配料比，保持适宜的SiO2与碳的分子比，适宜的物料粒度和混匀程度，可防止过多的SiC生成。②通过选择合理的炉子结构参数和电气参数，可保证反应区有足够高的温度，分解生成的SiC使反应向有利于生成硅的方向进行。③及时捣炉，帮助沉料，可避免炉内过热造成硅的挥发或再氧化生成SiO，减少炉料损失，提高硅的回收率。④保持料层有良好的透气性，可及时排除反应生成的气体，有利于反应向生成硅的方向进行，同时又可以防止坩埚内的气体在较大压力下从内部冲出，造成热量损失和SiO的大量溢出。

图4－2　工业硅的生产工艺流程

2．影响因素

工业硅炉的电气工作参数主要是二次电压。在具体选择的时候应考虑：电弧炉功率越大、反应温度越高，其二次电压越高；炉料电阻、电极极心圆直径较小时，二次电阻应低一点；考虑其他特殊要求，需要一系列的电压级供选择。最适宜的工作电压还是由生产实验确定。电流、功率、熔池电阻等电气工作参数也影响其生产。坩埚体积大小与电炉输入功率、电极直径、电极插入深度等都会影响反应区。