[发明专利]还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的尤其用于生产硅的还原炉。

背景技术

还原炉的功率尤其在硅炉的情况下受到限制，因为为了生产冶金硅必需炭电极(预焙电极)，而为了生产太阳能硅(Solar-Silizium)必需高纯度的石墨电极。炭电极的最大直径处在1270mm-1400mm中。高纯度的石墨电极是经附加提纯的石墨电极。因为石墨必须为此经过渗透，所以最大直径目前限制在大约400mm-450mm上，尽管可提供直径可达800mm-850mm的石墨电极。

电极中的这些限制将用于冶金硅的硅炉的可能的功率限制在25MW-30MW上，而将用于太阳能硅的硅炉的可能的功率限制在大约10MW-12MW上。

硅的生产过程在没有渣浴(Schlackenbad)的情况下运行，而反应区在炉子中的大小除了功率之外首先取决于电极的直径以及电极与原材料的接触面。

由于所要求的纯度(铁从钢壳到达到产品中)，不可使用价格便宜的索德别尔格电极()(在钢壳(外壳)中形成电极糊和首先在炉子中进行烘焙)。

炭电极相对更贵，石墨电极还要更贵。从处理角度来看，炭电极由于长度和直径和重量和相对更低的强度而要求很严格。

现在，为了在同时更低的电极成本的情况下能够呈现更高的功率，开发出所谓的复合电极或混合电极(例如，型号“ELSA”)。围绕石墨芯通过固定的外壳来使索德别尔格电极糊成形且使之与石墨芯一起焙烧。然而，这种技术需要带有两个加料装置(Nachsetzvorrichtung)(分开地用于芯部与真正的电极)的费用更高的电极股(Elektrodenstrang)和作为芯部的昂贵的石墨电极。然而，由于挤流效应()，仅仅很小的电流流动通过在电极中心中的在电流技术方面可高负载的石墨电极，而电流更可能流动通过可更低负载的索德别尔格电极糊。因此仅对石墨电极使用了其能力中的一小部分。

发明内容

本发明的目的在于在电极的效率方面改善还原炉。

根据本发明，对于开头所提及的还原炉利用权利要求1的特征部分的特征在解决。通过使用更小的单电极(Einzelelektroden)、通过将传统的电极构造为由多个单电极组成的束可尤其实现大电极的功率。

在优选的细节设计方案中可将根据本发明的还原炉构造为硅炉。优选可涉及用于制造太阳能硅的炉子。

在还原炉的一优选的改进方案中设置成单电极相应具有基本上圆形的截面。

有利地，设置成单电极包括石墨，尤其包括高纯度的石墨。借此可获得高纯度的硅。在一优选的改进方案中设置成单电极具有不大于大约650毫米的直径，优选具有不大于大约450毫米的直径。这尤其适用于使用高纯度的石墨-电极。

通常在此有利地设置成还原炉具有高于大约10MW的功率，尤其具有高于大约12MW的功率。例如对于太阳能硅来说，这种炉子仅可利用根据本发明的电极才能实现。

为了适宜地电流分配，电极布置在垂直于圆弧的线上。但在本发明的备选的实施方式中还可以选择其它的几何结构。尤其还可将炉子设计为矩形炉，在其中，电极束(Elektrodenbündel)例如沿着一个或多个平行的直线来布置。

在一可能的实施方式中设置成电极束的单电极通过恰好一个电极股在电方面相连接。

但在一备选于此的实施方式中，电极束的单电极还可与分开的电极股相连接，借此可实现更高的功率和更低的电极电流。

通常可有利地设置成可将电极束的单电极彼此单独地从炉外壳中移出。

在本发明的一优选的改进方案中设置成电极束可围绕自己的中心点转动或振动。借此可预防炉料表面的结壳。一般通常可使炉外壳相对电极运动，例如转动。备选地或补充于此，还可将电极布置成可运动。

从随后说明的实施例中以及从从属权利要求中得到其他的优点和特征。

附图说明

下面对本发明的实施例进行说明且借助附图进行进一步阐述。

图1显示了现有技术的还原炉的示意性的俯视图。

图2显示了根据本发明的还原炉的示意性的俯视图。

具体实施方式

本发明的优选的实施例：双电极。