2.5t硅包底吹气的优化研究
发布时间：2021-10-16 22:13
硅包底吹气精炼是一种经济适用且简单易行的工业硅提纯方法,能有效地去除硅熔体中Al、Ca等有害杂质,均匀硅液成分。目前工业硅厂多采用单个喷嘴位于底部中心的硅包进行炉外精炼,这种设计在精炼过程中容易产生硅熔体搅拌死区,精炼时间较长,热量损失多,从而影响精炼后产品硅的质量。本文采用物理模拟和数值模拟对硅包精炼过程进行研究,探讨了不同喷嘴布置、精炼气体吹入量对包内流体流动特性的影响。主要研究内容和结论如下:（1）以云南某硅厂的2.5t硅包精炼工艺为研究对象,根据相似原理,按照1:3的模型与原型比建立了铜管喷嘴硅包的物理模型,采用水模型实验研究了喷嘴数目、喷嘴位置以及不同吹气量对混匀时间的影响。实验结果表明在单喷嘴硅包精炼系统中,当喷嘴位于偏离硅包底部中心0.3R处,混匀时间最短;对于双喷嘴硅包精炼系统,混匀时间随着两喷嘴间距的增大而缩短,喷嘴位于偏心0.7R成180°对称分布,混匀时间最短。（2）采用VOF多相流模型、标准k-ε湍流模型、无滑移壁面和标准壁面函数建立了铜管喷嘴硅包精炼的数学模型,对物理模拟结果进行数值模拟验证。模拟结果显示,与原始中心喷嘴硅包精炼相比,单喷嘴偏心0.3R、双喷嘴...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能源结构的变化趋势
第一章 绪论3图1.2 工业硅生产示意图[8]Fig. 1.2 Schematic diagram of industrial silicon production[8](a) 电热法生产工业硅 （b) 捣炉机捣炉图1.3 电热法生产工业硅实物图Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production图 1.3 为云南某硅厂采用电热法生产工业硅的实物图，当矿热炉中炉料推积在一起，根据现场冶炼情况，需要对其进行捣炉操作，使硅石与碳质还原剂充分反应，如 1.3(b)。采用电热法生产工业硅，对碳质还原剂和硅石的选择也有较高要求，炉料的好坏在很大程度上决定了硅产品的质量。碳质材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、机械强度高、粒度适宜、价格便宜等特点，硅石应选择 SiO2含量高（不低于 98%）的矿石。当原料配比合适、操作和供电制度正确时，经矿热炉熔炼出来的产品硅质量可达到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1
[8](a) 电热法生产工业硅 （b) 捣炉机捣炉图1.3 电热法生产工业硅实物图Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production图 1.3 为云南某硅厂采用电热法生产工业硅的实物图，当矿热炉中炉料推积在一起，根据现场冶炼情况，需要对其进行捣炉操作，使硅石与碳质还原剂充分反应，如 1.3(b)。采用电热法生产工业硅，对碳质还原剂和硅石的选择也有较高要求，炉料的好坏在很大程度上决定了硅产品的质量。碳质材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、机械强度高、粒度适宜、价格便宜等特点，硅石应选择 SiO2含量高（不低于 98%）的矿石。当原料配比合适、操作和供电制度正确时，经矿热炉熔炼出来的产品硅质量可达到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅包底吹富氧精炼气液两相流动的数值模拟[J]. 王军现,于洁,吕国强,马文会,杨玺,杨兴卫. 硅酸盐通报. 2016(07)
[2]常压湿法提纯工业硅试验研究[J]. 李俊,翟忠标,于站良. 云南冶金. 2016(03)
[3]真空定向凝固去除硅中杂质铝的研究[J]. 郑达敏,魏奎先,马文会,戴永年. 特种铸造及有色合金. 2015(04)
[4]真空精炼提纯工业硅除钙研究[J]. 魏奎先,郑达敏,马文会,杨斌,戴永年. 真空科学与技术学报. 2014(09)
[5]鼓泡床反应器流动特性的CFD研究进展[J]. 薄守石,王剑,白飞,戴学智,孙兰义. 现代化工. 2014(07)
[6]多晶硅材料及其生产工艺研究现状与趋势[J]. 郑继忠,孙宾宾. 科技与企业. 2014(12)
[7]湿法提纯制备太阳能级硅过程的研究[J]. 刘瑞聪,汤培平,林康英,刘碧华,游淳毅,王泉. 化学工程. 2014(06)
[8]底吹富氧精炼工业硅的试验与实践[J]. 陈志强,鲍文慧,白玲梅,唐琳,周元广,李春风. 铁合金. 2014(01)
[9]250t钢包精炼底吹氩吹孔位置优化的水模型试验[J]. 倪修华,张才贵,周俐. 特殊钢. 2013(06)
[10]粗硅的氧化精炼[J]. 戴永年,马文会,杨斌,刘大春,栗曼,魏钦帅. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]工业硅生产用碳质还原剂的研究与应用[D]. 陈正杰.昆明理工大学 2017
[2]冶金法制备太阳能级硅工艺中湿法提纯及半工业化研究[D]. 麦毅.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]硅包氧化精炼过程气液两相流动行为的分析与优化[D]. 王军现.昆明理工大学 2016
[2]六流中间包内衬冲蚀研究及结构优化[D]. 陈惠娣.河北联合大学 2014
[3]工业硅炉外精炼提纯研究[D]. 王统.昆明理工大学 2013
[4]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[5]含氢硅烷的硅氢加成反应及其催化剂负载化研究[D]. 刘国旺.浙江大学 2010
[6]用于高粘度流体的搅拌釜的模拟及优化[D]. 吴岩.江南大学 2009
[7]铁水罐吹气辅助脱硫扒渣数学物理模拟[D]. 仇东丽.武汉科技大学 2008
[8]太阳能光伏并网发电系统的分析与研究[D]. 马兆彪.江南大学 2008
[9]钢包底吹氩工艺开发[D]. 幸伟.武汉科技大学 2005
本文编号：3440587
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能源结构的变化趋势
第一章 绪论3图1.2 工业硅生产示意图[8]Fig. 1.2 Schematic diagram of industrial silicon production[8](a) 电热法生产工业硅 （b) 捣炉机捣炉图1.3 电热法生产工业硅实物图Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production图 1.3 为云南某硅厂采用电热法生产工业硅的实物图，当矿热炉中炉料推积在一起，根据现场冶炼情况，需要对其进行捣炉操作，使硅石与碳质还原剂充分反应，如 1.3(b)。采用电热法生产工业硅，对碳质还原剂和硅石的选择也有较高要求，炉料的好坏在很大程度上决定了硅产品的质量。碳质材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、机械强度高、粒度适宜、价格便宜等特点，硅石应选择 SiO2含量高（不低于 98%）的矿石。当原料配比合适、操作和供电制度正确时，经矿热炉熔炼出来的产品硅质量可达到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1
[8](a) 电热法生产工业硅 （b) 捣炉机捣炉图1.3 电热法生产工业硅实物图Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production图 1.3 为云南某硅厂采用电热法生产工业硅的实物图，当矿热炉中炉料推积在一起，根据现场冶炼情况，需要对其进行捣炉操作，使硅石与碳质还原剂充分反应，如 1.3(b)。采用电热法生产工业硅，对碳质还原剂和硅石的选择也有较高要求，炉料的好坏在很大程度上决定了硅产品的质量。碳质材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、机械强度高、粒度适宜、价格便宜等特点，硅石应选择 SiO2含量高（不低于 98%）的矿石。当原料配比合适、操作和供电制度正确时，经矿热炉熔炼出来的产品硅质量可达到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅包底吹富氧精炼气液两相流动的数值模拟[J]. 王军现,于洁,吕国强,马文会,杨玺,杨兴卫. 硅酸盐通报. 2016(07)
[2]常压湿法提纯工业硅试验研究[J]. 李俊,翟忠标,于站良. 云南冶金. 2016(03)
[3]真空定向凝固去除硅中杂质铝的研究[J]. 郑达敏,魏奎先,马文会,戴永年. 特种铸造及有色合金. 2015(04)
[4]真空精炼提纯工业硅除钙研究[J]. 魏奎先,郑达敏,马文会,杨斌,戴永年. 真空科学与技术学报. 2014(09)
[5]鼓泡床反应器流动特性的CFD研究进展[J]. 薄守石,王剑,白飞,戴学智,孙兰义. 现代化工. 2014(07)
[6]多晶硅材料及其生产工艺研究现状与趋势[J]. 郑继忠,孙宾宾. 科技与企业. 2014(12)
[7]湿法提纯制备太阳能级硅过程的研究[J]. 刘瑞聪,汤培平,林康英,刘碧华,游淳毅,王泉. 化学工程. 2014(06)
[8]底吹富氧精炼工业硅的试验与实践[J]. 陈志强,鲍文慧,白玲梅,唐琳,周元广,李春风. 铁合金. 2014(01)
[9]250t钢包精炼底吹氩吹孔位置优化的水模型试验[J]. 倪修华,张才贵,周俐. 特殊钢. 2013(06)
[10]粗硅的氧化精炼[J]. 戴永年,马文会,杨斌,刘大春,栗曼,魏钦帅. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]工业硅生产用碳质还原剂的研究与应用[D]. 陈正杰.昆明理工大学 2017
[2]冶金法制备太阳能级硅工艺中湿法提纯及半工业化研究[D]. 麦毅.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]硅包氧化精炼过程气液两相流动行为的分析与优化[D]. 王军现.昆明理工大学 2016
[2]六流中间包内衬冲蚀研究及结构优化[D]. 陈惠娣.河北联合大学 2014
[3]工业硅炉外精炼提纯研究[D]. 王统.昆明理工大学 2013
[4]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[5]含氢硅烷的硅氢加成反应及其催化剂负载化研究[D]. 刘国旺.浙江大学 2010
[6]用于高粘度流体的搅拌釜的模拟及优化[D]. 吴岩.江南大学 2009
[7]铁水罐吹气辅助脱硫扒渣数学物理模拟[D]. 仇东丽.武汉科技大学 2008
[8]太阳能光伏并网发电系统的分析与研究[D]. 马兆彪.江南大学 2008
[9]钢包底吹氩工艺开发[D]. 幸伟.武汉科技大学 2005
本文编号：3440587
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