硅包底吹氣精煉是一種經(jīng)濟(jì)適用且簡(jiǎn)單易行的工業(yè)硅提純方法,能有效地去除硅熔體中Al、Ca等有害雜質(zhì),均勻硅液成分。目前工業(yè)硅廠多采用單個(gè)噴嘴位于底部中心的硅包進(jìn)行爐外精煉,這種設(shè)計(jì)在精煉過(guò)程中容易產(chǎn)生硅熔體攪拌死區(qū),精煉時(shí)間較長(zhǎng),熱量損失多,從而影響精煉后產(chǎn)品硅的質(zhì)量。本文采用物理模擬和數(shù)值模擬對(duì)硅包精煉過(guò)程進(jìn)行研究,探討了不同噴嘴布置、精煉氣體吹入量對(duì)包內(nèi)流體流動(dòng)特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）以云南某硅廠的2.5t硅包精煉工藝為研究對(duì)象,根據(jù)相似原理,按照1:3的模型與原型比建立了銅管?chē)娮旃璋奈锢砟Ｐ?采用水模型實(shí)驗(yàn)研究了噴嘴數(shù)目、噴嘴位置以及不同吹氣量對(duì)混勻時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在單噴嘴硅包精煉系統(tǒng)中,當(dāng)噴嘴位于偏離硅包底部中心0.3R處,混勻時(shí)間最短;對(duì)于雙噴嘴硅包精煉系統(tǒng),混勻時(shí)間隨著兩噴嘴間距的增大而縮短,噴嘴位于偏心0.7R成180°對(duì)稱(chēng)分布,混勻時(shí)間最短。（2）采用VOF多相流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、無(wú)滑移壁面和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)建立了銅管?chē)娮旃璋珶挼臄?shù)學(xué)模型,對(duì)物理模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證。模擬結(jié)果顯示,與原始中心噴嘴硅包精煉相比,單噴嘴偏心0.3R、雙噴嘴... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)

第一章 緒論3圖1.2 工業(yè)硅生產(chǎn)示意圖[8]Fig. 1.2 Schematic diagram of industrial silicon production[8](a) 電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅 （b) 搗爐機(jī)搗爐圖1.3 電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅實(shí)物圖Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production圖 1.3 為云南某硅廠采用電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅的實(shí)物圖，當(dāng)?shù)V熱爐中爐料推積在一起，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冶煉情況，需要對(duì)其進(jìn)行搗爐操作，使硅石與碳質(zhì)還原劑充分反應(yīng)，如 1.3(b)。采用電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅，對(duì)碳質(zhì)還原劑和硅石的選擇也有較高要求，爐料的好壞在很大程度上決定了硅產(chǎn)品的質(zhì)量。碳質(zhì)材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、機(jī)械強(qiáng)度高、粒度適宜、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，硅石應(yīng)選擇 SiO2含量高（不低于 98%）的礦石。當(dāng)原料配比合適、操作和供電制度正確時(shí)，經(jīng)礦熱爐熔煉出來(lái)的產(chǎn)品硅質(zhì)量可達(dá)到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1

[8](a) 電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅 （b) 搗爐機(jī)搗爐圖1.3 電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅實(shí)物圖Fig. 1.3 Schematic diagram of industrial silicon production圖 1.3 為云南某硅廠采用電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅的實(shí)物圖，當(dāng)?shù)V熱爐中爐料推積在一起，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冶煉情況，需要對(duì)其進(jìn)行搗爐操作，使硅石與碳質(zhì)還原劑充分反應(yīng)，如 1.3(b)。采用電熱法生產(chǎn)工業(yè)硅，對(duì)碳質(zhì)還原劑和硅石的選擇也有較高要求，爐料的好壞在很大程度上決定了硅產(chǎn)品的質(zhì)量。碳質(zhì)材料需要具有固定碳含量高、灰分和水分含量少、機(jī)械強(qiáng)度高、粒度適宜、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，硅石應(yīng)選擇 SiO2含量高（不低于 98%）的礦石。當(dāng)原料配比合適、操作和供電制度正確時(shí)，經(jīng)礦熱爐熔煉出來(lái)的產(chǎn)品硅質(zhì)量可達(dá)到 98%~99%。SiO3CSiC2CO2 (1.1)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硅包底吹富氧精煉氣液兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 王軍現(xiàn),于潔,呂國(guó)強(qiáng),馬文會(huì),楊璽,楊興衛(wèi).  硅酸鹽通報(bào). 2016(07)
[2]常壓濕法提純工業(yè)硅試驗(yàn)研究[J]. 李俊,翟忠標(biāo),于站良.  云南冶金. 2016(03)
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[5]鼓泡床反應(yīng)器流動(dòng)特性的CFD研究進(jìn)展[J]. 薄守石,王劍,白飛,戴學(xué)智,孫蘭義.  現(xiàn)代化工. 2014(07)
[6]多晶硅材料及其生產(chǎn)工藝研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 鄭繼忠,孫賓賓.  科技與企業(yè). 2014(12)
[7]濕法提純制備太陽(yáng)能級(jí)硅過(guò)程的研究[J]. 劉瑞聰,湯培平,林康英,劉碧華,游淳毅,王泉.  化學(xué)工程. 2014(06)
[8]底吹富氧精煉工業(yè)硅的試驗(yàn)與實(shí)踐[J]. 陳志強(qiáng),鮑文慧,白玲梅,唐琳,周元廣,李春風(fēng).  鐵合金. 2014(01)
[9]250t鋼包精煉底吹氬吹孔位置優(yōu)化的水模型試驗(yàn)[J]. 倪修華,張才貴,周俐.  特殊鋼. 2013(06)
[10]粗硅的氧化精煉[J]. 戴永年,馬文會(huì),楊斌,劉大春,栗曼,魏欽帥.  昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)

博士論文
[1]工業(yè)硅生產(chǎn)用碳質(zhì)還原劑的研究與應(yīng)用[D]. 陳正杰.昆明理工大學(xué) 2017
[2]冶金法制備太陽(yáng)能級(jí)硅工藝中濕法提純及半工業(yè)化研究[D]. 麥毅.昆明理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]硅包氧化精煉過(guò)程氣液兩相流動(dòng)行為的分析與優(yōu)化[D]. 王軍現(xiàn).昆明理工大學(xué) 2016
[2]六流中間包內(nèi)襯沖蝕研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 陳惠娣.河北聯(lián)合大學(xué) 2014
[3]工業(yè)硅爐外精煉提純研究[D]. 王統(tǒng).昆明理工大學(xué) 2013
[4]非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 董亮.江蘇大學(xué) 2010
[5]含氫硅烷的硅氫加成反應(yīng)及其催化劑負(fù)載化研究[D]. 劉國(guó)旺.浙江大學(xué) 2010
[6]用于高粘度流體的攪拌釜的模擬及優(yōu)化[D]. 吳巖.江南大學(xué) 2009
[7]鐵水罐吹氣輔助脫硫扒渣數(shù)學(xué)物理模擬[D]. 仇東麗.武漢科技大學(xué) 2008
[8]太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分析與研究[D]. 馬兆彪.江南大學(xué) 2008
[9]鋼包底吹氬工藝開(kāi)發(fā)[D]. 幸偉.武漢科技大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3440587