【文章內容簡介】 設計規(guī)模為年產 化學硅 合金 1 萬 t。 主要原輔材料用量和技術條件 生產化學硅的原料主要有硅石、炭質還原劑。由于對化學硅中鋁、鈣、鐵含量限制很嚴，所以要求原料 以 精料入爐。 硅石 生產化學硅所需的硅石，年需合格料 27000t（干基） ，其技術條件應滿足 ZBD5300190 標準中第二類硅石 GS99 牌號的理化指標要求，見表 32。 表 32 硅石理化指標表 牌號 化 學 成 分 % SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO P2O5 GS99 ≥ ＜ ＜ ＜ ＜ 硅石中不得混入廢石，配料前應用水沖洗，沖掉各種雜質和粘著 物。 硅石的熱穩(wěn)定性能要好，即急劇升溫至 900℃ 時不得大爆裂或粉化。 碳質還原劑 選擇碳質還原劑的原則是：固定碳高、灰分低、化學活性好。通常是采用低灰分的石油焦或瀝青焦及部分低灰分煙煤。 對幾種碳質還原劑的要求見表 33。 此外，碳質還原劑含水量 要低且穩(wěn)定，不能含有其它雜質。 電極 碳 素 電極年需要量 900t。 表 33 碳質還原劑成分粒度要求 名 稱 年需要量t/a 揮發(fā)分 % 灰分 % 固定碳 % 包谷芯、 木 屑 1700 ＜ 3 石油焦 9000 12～ 16 ＜ 82～ 86 煙煤 7800 ＜ 30 ＜ 3 ＞ 65 生產工藝 生產工藝簡述 化學硅以硅石為主要原料，石油焦、煙煤作還原劑，采用常規(guī)電熱法進行熔煉生產。即在礦熱爐內以電能為熱源，石油焦、煙煤等作還原劑來生產化學硅。 經破碎、干燥處理的 合格原料硅石、石油焦、煙煤等送至電爐車間 + 平臺，根據冶煉需要人工加入爐內。 冶煉為連續(xù)生產，分批加料，間斷出硅。 在冶煉過程中，為增加爐料的電阻，改善爐料的透氣性，加快化料速度，需根據料面粘結情況進行搗爐操作，為減輕工人勞動強度，采用搗爐機在三個操作大面進行搗爐。 冶煉過程中，電極不斷被消耗，需定期接長電極 為補充不斷消耗的 碳 素 電極， 碳 素 電極由懸掛起重機從 177。0 .00m 提升至＋ 平臺進行電極接長。 礦熱爐設兩個出 硅 口，交替使用， 硅液 直接流入 硅 包車上 硅 包內 ，經吹氧精煉后，牽引至澆注跨，借 10/ 起重機澆鑄成錠，經脫模精整破碎成合格塊度，合格化學硅經稱量后送至成品庫。 工藝流程 工藝流程圖見圖 31。 煙囪 碳素電極 硅 石 包谷芯 木屑 石油焦 煙煤 破碎 篩分 合格料 破碎 合格料 合格料 合格料 水洗 配料 12500kVA 礦熱爐 出 硅 布袋除塵器 冷卻器 吹氧精煉 為滿足化學硅生產要求，還設有原料系統(tǒng)，車間變電所，循環(huán)水泵房，除塵系統(tǒng)，機修檢化驗等公用輔助設施，詳見有關章節(jié)說明。 主要設備選擇 （ 1）礦熱爐爐型 進行工藝設計時 ,考慮了兩種目前國內較先進爐型 ,并進行比較 ,見表 35。 表 35 爐型方案比較 爐型 半封閉礦熱爐 封閉礦熱爐 結構特點 煙罩為矮煙罩，設爐門，半封閉式 煙 罩與爐體全封閉，不設爐門 優(yōu)點 可采用除塵措施，消除污染，自動化程度較好，維修容易，操作易掌握，投資較省，經濟指標較好 爐氣易回收，節(jié)省能源，自動化程度高，操作條件好，經濟指標好 缺點 不易回收煤氣，煙氣凈化處理量較大，能耗較 高 爐子結構復雜，投資大，對原料 要求嚴格，運行和維護費用高 從方案比較看，半封閉礦熱爐在國內運行已是成熟，可靠的生產工藝設備，且投資省，更適應本工程實際情況，因此，本設計選用半封閉矮煙罩固定式爐型。 12500kVA 礦熱爐主要技術參數(shù)見表 36。 表 36 礦熱爐 主要技術參數(shù) 序號 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 備注 1 礦熱爐爐型 半封閉矮煙罩 2 礦熱爐變壓器額定容量 kVA 12500 3 變壓器一次側電壓 kV 35 4 變壓器二次側電壓 V 115150 5 功率因素 cosφ 6 電極直徑 mm 1000 碳素電極 7 電極升降速度 m/min 8 電極工作行程 mm 1200 工藝特點及裝備水平 冶煉工藝采用成熟、可靠的工藝技術，在礦熱爐參數(shù)設計中考慮了轉產其它類鐵合金產品的可能。 爐體設備設計采納和吸 收國內許多成熟可靠的先進技術和裝備。如矮煙罩改善工人操作環(huán)境，為煙氣凈化除塵和今后余熱利用創(chuàng)造較好條件。軟母線采用水冷電纜。采用液壓傳動，可使電極壓放實現(xiàn)手動和自動操作。 車間主要技術經濟指標 車間主要技術經濟指標見表 37。 表 37 車間主要技術經濟指標表 序 號 指 標 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 1 礦熱爐座數(shù) 座 2 2 礦熱爐變壓器額定容量 kVA 12500（ 6300） 3 產品品種 化學硅 4 產品合格率 % 5 礦熱爐年工作日 d 300 6 功率因數(shù) cosΦ 7 主要元素回收率 % ≥ 85 8 入爐硅石品位 SiO2≥99% 9 車間年產量 t/a 10500 10 主要原輔料消耗 硅石 kg/t 2700 煤等 kg/t 900 石油焦 kg/t 900 碳素 電極 kg/t 90 11 動力消耗 kwh/t 300 冶煉電耗 kwh/t 13500 水 m3/t 15 4 原料系統(tǒng) 黔永硅業(yè)新 建 1 萬 t/a 工業(yè)硅工程，由 6300kVA 和 12500kVA 各一臺工業(yè)硅電爐組成，其原料系統(tǒng)由原料露天堆場、干煤棚、原料干燥棚和成品倉庫等四部分組成。其中原料露天堆場的主要功能不僅包括對所有原、燃料（硅石、玉米芯、石油焦和精煤）的貯存及倒運，還具有對硅石的水洗功能。干煤棚主要對短期入爐的洗精煤進行堆存和干燥。而原料干燥棚的主要功能除了對入爐硅石和石油焦的堆存和所有入爐原、燃料的干燥、配料及上料外，還具有對石油焦和洗精煤的除鐵處理。本設計原料場系統(tǒng)占地可保證 6300kVA 和 12500kVA 各一臺工業(yè)硅電爐約 30 天生產需求，滿足工藝要求。根據工藝需要，結合地形特點，本設計考慮了成品倉庫。 、燃料來源 工業(yè)硅生產的主要原燃料為硅石、石油焦、洗精煤、玉米芯。其 主要來源和化學成份如下。 (1) 硅石 主要從陜西漢中、西鄉(xiāng)；湖北的秭歸、黃岡；廣西的柳州等地購進，通過渝懷鐵路運至黔江火車站，再由汽車轉運至廠內，年消耗量27000t（干基），入爐粒度 3080mm。其主要化學成份見表 41。可長期滿足生產需要。其理化指標完全滿足工業(yè)硅生產需要。 表 41 硅石主要化學成份表 成份（ %） 品 名 SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 P2O5 硅石 ≥ ≤ ≤ ≤ ≤ (2) 石油焦 石油焦：是冶煉工業(yè)硅的主要還原劑，主要從大慶、安慶、岳陽和茂名、江蘇等地購買，通過渝懷鐵路運至黔江火車站，再由汽車轉運至廠內，年用量 9000t(干基 )，入爐粒度為 013mm。主要采用 3焦，其技術指標見表 42。 表 42 石油焦主要化學成份表 成份（ %） 品名 固定炭 灰份 揮發(fā)份 水份 石油焦 ≥ 82～ 86 ＜ 12～ 16 ≤ 3 (3) 洗精煤 主要從湖南牛馬司等地購進，汽車或火車來料，年用量 7800t（干基），入爐粒度為 0～ 13mm。其主要技術指標見表 43。 表 43 洗精煤主要技術指標表 成份（ %） 品名 固定碳 灰份 揮發(fā)份 水分 洗精煤 ≥ 65 ＜ 3 ＜ 30 ≤ 6 ⑷ 包谷芯、木屑 玉米芯、木屑等均來自本地及周邊地區(qū) ，年用量 1700t（干基）。 碳素電極：主要供應商為國內各碳素廠等。汽車來料，年消耗量900t。 、燃料及輔助材料 原、燃料消耗量 原、燃料消耗量見表 44。 表 44 原、燃料消耗量表 序號 名稱 年消耗量 （干基 t） 年受量 （濕基 t） 備 注 1 硅石 27000 29120 原料露天堆場堆存、水洗，原料干燥棚貯存、配料及上料 2 石油焦 9000 10080 原料露天堆場貯存、倒運，原料干燥棚貯存、除鐵、配 料及上料 3 玉米芯 木屑 1700 19000 原料露天堆場貯存、原料干燥棚貯存、配料及上料 4 洗精煤 7800 8700 原料露天堆場堆存、倒運，干煤棚貯存、原料干燥棚除鐵、配料及上料 原料系統(tǒng)工藝 本 原料系統(tǒng)是為 新 建 6300kVA和 12500kVA各一臺工業(yè)硅電爐（年產 1 萬 t/a 化學級工業(yè)硅）生產提供合格的原、燃料。根據黔永硅業(yè)公司提供的廠址地形特點及現(xiàn)行條件，經多方案比較后，決定原料系統(tǒng)由原料露天堆場、干煤棚、原料干燥棚和 成品倉庫等四部分組成。其中原料露天堆場的主要功能不僅包括對所有原、燃料（硅石、玉米芯、木屑、石油焦和精煤）的堆存及倒運，同時還具有對硅石的水洗功能。干煤棚主要對短期入爐的洗精煤進行堆存和干燥。原料干燥棚的主要功能除了對入爐硅石、石油焦和洗精煤的堆存和所有入爐原、燃料的干燥、配料及上料外，還具有對石油焦和洗精煤的除鐵處理。滿足工藝要求。原燃料的處理和上料采用機械和人工相結合的方式進行并采用人工配料。 外購硅石汽車來料后，汽車自卸至原料露天堆場堆存，利用場地自然高差造堆。大于 80mm 的硅石由移動式膠帶機或手推車 直接給入破碎機或進行人工破碎。為保證精料入爐經整理后的硅石由人工進行 水洗以去除表面泥土，提高入爐硅石的質量。經整理后合格硅石由手推小車或鏟車送入原料干燥棚內造堆并倒運。 外購石油焦和煙煤由人工或汽車自卸至原料露天堆場，利用場地自然高差造堆并倒運。由于石油焦、洗精煤均為合格粒度（ 0～ 13mm）來料，因此本設計不考慮石油焦和洗精煤的整粒。 為減輕洗精煤的水分，提高原燃料的品位，短期入爐的洗精煤需進入干煤棚進行堆存和干燥，需要時由手推小車或鏟車送入原料干燥棚進行除鐵和配料。 經整粒后的合格硅石，由手推小車或鏟車分 品種送入原料干燥棚貯存，為保證原燃料的質量，原料干燥棚要求按品種設置隔墻并要求防雨。由于工業(yè)硅產品中 Al、 Ca、 Fe 的含量限制嚴格，特別是 Fe的含量對產品的危害，故需對入爐石油焦和洗精煤采用電磁除鐵器進行除鐵處理，以滿足工藝的要求。需要時，各種原、燃料按工藝要求的一定重量比進行人工配料。經配料后的料由手推車送入主廠房平臺備用。 原料系統(tǒng)除原料露天堆場采用二班工作制外，其余均為三班，每班 8 小時。 根據工業(yè)硅生產工藝及產品要求，由于地形的限制，本設計設置了成品庫房一座，成品庫主要堆存袋裝 工業(yè)硅產品，庫內設 Q=3t 吊車一臺。 成品庫采用二班工作制，每天二班，每班 8h。 設置微硅粉庫房一座，主要堆存袋裝微硅粉。 5 通風除塵 除塵 概述 礦熱爐冶煉生產過程中散發(fā)大量含塵高溫煙氣污染周圍環(huán)境。為保護車間作業(yè)區(qū)和減少大氣環(huán)境的污染，因此對礦熱爐煙塵增設除塵凈化系統(tǒng)，使凈化后的排放氣體的含塵量達到國家《大氣污染綜合排放標準》（ GB162971996）、《工業(yè)爐窯大氣污染物綜合排放標準》（ GB907896）、《冶金工業(yè)環(huán)境保護設計規(guī)定》（ YB906694）、《工業(yè)企業(yè)廠 界噪聲標準》（ GB1234890）的規(guī)定。 除塵工藝流程 根據工藝提供的資料，年產 1 萬 t/a 工業(yè)硅需新建 6300KVA 和12500KVA 工業(yè)硅礦熱爐各一臺，爐型按矮煙罩半封閉式設計，每個電爐設兩根煙囪，在煙囪上采用電動蝶閥進行除塵及自然排放的切換。 6300KVA 礦熱爐爐蓋排煙罩排出的煙氣溫度為 350℃～ 400℃左右，排煙量為 35000Nm3/h，煙氣含塵量 。出鐵口的抽塵煙氣量約 22500 Nm3/h； 12500KVA 礦熱爐爐蓋排煙罩排出的煙氣溫度為350℃～ 400℃左右，排煙量 為 70000Nm3/h，煙氣含塵量 。出鐵口的抽塵煙氣量約 45000 Nm3/h，考慮到這兩處抽塵的非同時性，將出鐵口煙氣除塵并入礦熱爐除