BR112014000148B1

BR112014000148B1 - Processo de fabricação de carboneto de silício

Info

Publication number: BR112014000148B1
Application number: BR112014000148-0A
Authority: BR
Inventors: Bruno Aleonard; Simonpietro Di Pierro; Matthieu Schwartz
Original assignee: Société Europeenne des Produits Refractaires
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2020-10-06
Also published as: EP2729412B1; US9802825B2; FR2977578A1; NO2729412T3; ES2649637T3; EP2729412A1; WO2013004967A1; HUE036284T2; US20140140915A1; CN103827029B; BR112014000148A2; CN103827029A; FR2977578B1; EA201490215A1; EA024358B1

Abstract

processo de fabricação de carboneto de silício a invenção se refere a um processo de fabricação de sic no qual as emissões de gases poluentes são minimizadas, por redução de óxido de silício por um excesso de carbono, o dito processo consistindo em aquecer eletricamente uma resistência dentro de uma mistura de matérias primas que consistem em uma fonte carbonada escolhida entre os coques de petróleo e uma fonte de silício, notadamente uma sílica de pureza superior a 95 % em si02, para levar, a uma temperatura superior a 1500ºc, à reação simplificada: si02 + 3c = sic + 2co (1 ), o dito processo se caracterizando pelo fato de que a dita fonte carbonada é submetida previamente a um tratamento de eliminação do hidrogênio contido, de tal modo que seu teor elementar em hidrogênio (temh) seja inferior a 2 % em peso.

Description

[0001] A invenção se refere a um novo processo de fabricação de carboneto de silício.

[0002] O carboneto de silício é um material extremamente raro no estado natural em razão das condições especiais necessárias para sua síntese (temperatura muito alta, atmosfera bastante redutora). Esse material apresenta, no entanto, vantagens muito numerosas, principalmente em razão de sua dureza muito grande e de suas propriedades refratárias. Ele é notadamente utilizado como abrasivo ou ainda na construção de fornos, mas também mais recentemente como semicondutor de banda larga. De acordo com outra aplicação mais recente, ele é também utilizado como material poroso para a fabricação de filtros de partículas. Todas essas aplicações explicam que a demanda por esse material seja muito grande e crescente atualmente.

[0003] De modo conhecido, é possível sintetizar o carboneto de silício por ação a quente do silício sobre um precursor carbonado ou por redução de um precursor de silício por um precursor carbonado.

[0004] Mais precisamente, de acordo com esse segundo modo, o carboneto de silício é essencialmente produzido a partir de uma fonte carbonada e de uma fonte de sílica.

[0005] O processo de fabricação mais corrente é o processo Acheson, que consiste em aquecer eletricamente uma resistência dentro de uma mistura das duas matérias primas para levar à reação simplificada:

[0006] SiO2+3C = SiC + 2CO (1),

[0007] a uma temperatura superior a 1500°C, e mesmo muito superior a 2000°C dentro da zona de reação.

[0008] De modo conhecido, uma grande quantidade de gás é emitida, em geral ao ar livre, seja durante a fase na qual o forno é aquecido, durante a fase de síntese do carboneto de silício ou ainda durante o resfriamento.

[0009] A fonte de sílica é em geral areia de pureza superior a 95 % em SiO2 (preferencialmente superior a 99 % em SiO2). A fonte de carbono é em geral e preferencialmente coque de petróleo (resíduo da destilação do petróleo). Esse coque de petróleo é pobre em cinzas minerais (menos de 1 % em geral, medidas de acordo com ISO 1171). Ele contém também enxofre (de 0,2 a 5 % em geral de acordo com ISO 19579) e espécies voláteis (frequentemente em torno de 10 %, de acordo com ISO 562).

[0010] Na presente descrição, exceto precisão em contrário, todas as porcentagens são dadas em peso, com base em matéria seca.

[0011] Em tais coques de petróleo, o teor elementar mássico em hidrogênio, também chamado TEMH na descrição é tipicamente da ordem de 4 %. O valor de TEMH de acordo com a invenção é medido de acordo com a norma ISO TS 12902.

[0012] A utilização de um tal coque por ocasião da fabricação do SiC pode levar a um impacto indesejável em termos de higiene, de segurança ou de meio ambiente (HSMA), por produção de espécies gasosas nocivas tal como H2, CH4, H2S, SO2, os mercaptanos, os compostos aminados, os organismos aromáticos.

[0013] Espécies condensáveis do tipo alcatrões ou HAP (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), também indesejáveis do ponto de vista HSMA podem também ser desprendidos em grandes quantidades, em função da fonte de carbono. Deve ser notado que as fontes puras de carbono (> 99 % em C) são muito mais caras e incompatíveis com uma produção de massa.

[0014] Para resolver o problema de desprendimento dos gases por ocasião do processo Acheson, a patente US 3,976,829 descreve um processo de fabricação do SiC que compreende meios de coleta dos gases. Mais precisamente, é proposto nessa publicação apor meios suplementares de cobertura acima da mistura de reação disposta em torno da resistência elétrica do forno Acheson acoplados a meios de coleta dos produtos gasosos emitidos por ocasião da síntese do SiC. Os gases coletados são em seguida tratados e/ou queimados, de maneira a evitar a emissão de gases reduzidos prejudiciais. No entanto, essa técnica necessita de uma manipulação e um controle de processo delicados. Notadamente, os gases do processo sendo tóxicos e/ou explosivos, com tipicamente uma mistura gasosa que compreende da ordem de 50 % em volume de CO e de 30 % em volume de H2. Tal mistura ocasiona e necessita de um controle muito fino e difícil dos gases presentes sob a cobertura. Tal regulagem é tornada ainda mais difícil visto que o processo Acheson é de modo conhecido sujeito a algumas erupções gasosas devidas a sobrepressões locais. Por ocasião de tais fenômenos, a cobertura disposta acima do forno pode rapidamente perder sua utilidade e pior no extremo gerar explosões grandes em razão da estocagem de um volume de gás explosivo potencialmente incontrolado acima do forno. Por outro lado, as fortes emissões das espécies condensáveis (HAP) por ocasião do processo Acheson acarretam o engorduramento rápido dos condutos e outros meios utilizados para a coleta e a evacuação dos gases, o que torna custosa e complexa gestão de uma tal instalação.

[0015] A presente invenção tem como objetivo, de acordo com um primeiro aspecto, propor um processo alternativo de fabricação do SiC a partir de um coque carregado em compostos hidrogenados (quer dizer uma porcentagem em peso de hidrogênio contido de pelo menos 2 %, e mesmo de pelo menos 3 % no inicio), mais especialmente um coque de petróleo, de carvão ou proveniente da biomassa, que permite limitar as desprendimentos das espécies nocivas por ocasião das fases de elevação de temperatura do forno, de síntese do SiC e de resfriamento do forno.

[0016] Sem sair do âmbito da invenção, outras fontes de carbono tais como coques provenientes da biomassa ou de carvão podem também ser utilizadas.

[0017] Mais precisamente por aplicação do presente processo, é possível obter numerosas vantagens por ocasião do processo de produção do SiC:

[0018] - baixa emissão de gás (exceto CO, que é intrínseco à reação (1)) e das espécies condensáveis (HAP) e de seus efeitos indesejáveis (riscos de toxicidade, odores, sobrepressões), notadamente no caso de emissões ao ar livre,

[0019] - notadamente, baixa das emissões de gases sulfurados para a fração de enxofre pouco ligada, e baixa das emissões de compostos aminados,

[0020] - eliminação das finas partículas (sujeitas aos vôos) pela aglomeração das partículas carbonadas.

[0021] De acordo com outro aspecto, o processo objeto da presente invenção permite por outro lado, em suas condições especificas de execução, uma baixa do consumo energético da reação global de formação do SiC, em especial do consumo energético elétrico do forno, em relação a um processo de tipo Acheson conduzido em condições habituais.

[0022] Mais precisamente, a presente invenção se refere a um processo de fabricação do SiC, no qual as emissões de poluentes são minimizadas, que compreende a redução da sílica por carbono, o dito processo consistindo em aquecer eletricamente uma resistência dentro de uma mistura de matérias primas que consistem em a) uma fonte carbonada escolhida entre os coques notadamente de petróleo e b) uma fonte de silício, notadamente uma sílica de pureza superior a 95 % em SiO2, para levar a uma temperatura superior a 1500°C à reação simplificada:

[0023] SiO2 + 3C = SiC + 2CO (1).

[0024] O dito processo se caracteriza pelo fato de que a dita fonte carbonada é submetida previamente a um tratamento de eliminação do hidrogênio contido, de tal modo que seu teor elementar em hidrogênio (TEMH) seja inferior a 2 % em peso.

[0025] O processo de acordo com a invenção compreende notadamente as etapas seguintes:

[0026] - mistura de matérias primas que consistem em uma fonte carbonada escolhida entre os coques cujo teor elementar em hidrogênio (TEMH) é superior a 2 % em peso, e mesmo superior a 3 %, e uma sílica de pureza superior a 95 % em SiO2,

[0027] - a dita fonte carbonada sendo submetida, antes de sua mistura com a sílica, a um tratamento de eliminação do hidrogênio contido, de tal modo que seu teor elementar em hidrogênio (TEMH) seja inferior a 2 % em peso.

[0028] - aquecimento elétrico da dita mistura de matérias primas por uma resistência disposta dentro dessa última, até uma temperatura superior a 1500°C para levar à redução do óxido de silício pelo carbono, a uma temperatura superior a 1500°C, de acordo com a reação simplificada :

[0029] SiO2 + 3C = SiC + 2CO (1).

[0030] Por minimização das emissões de poluentes, entende-se notadamente, no sentido da presente invenção:

[0031] - um teor em volume de H2 do gás emitido pelo forno (em média por ocasião da fase de formação do SiC, antes de qualquer diluição, notadamente atmosférica e antes de qualquer tratamento ulterior) inferior a 10 vol. %, preferencialmente inferior a 5 % e mesmo a 1 %,

[0032] - um teor em volume de CH4 do gás emitido pelo forno (em média por ocasião da fase de formação do SiC, antes de qualquer diluição, notadamente atmosférica e antes de qualquer tratamento ulterior) inferior a 1 vol. %, preferencialmente inferior a 0,5 % e mesmo a 0,1 %,

[0033] - um teor em volume de H2S do gás emitido pelo forno (em média por ocasião da fase de formação do SiC, antes de qualquer diluição, notadamente atmosférica e antes de qualquer tratamento ulterior) inferior a 1000 ppm vol., preferencialmente inferior a 500 ppm vol.,

[0034] - um teor em volume de SO2 do gás emitido pelo forno (em média por ocasião da fase de formação do SiC, antes de qualquer diluição, notadamente atmosférica e antes de qualquer tratamento ulterior) inferior a 500 ppm vol., preferencialmente inferior a 200 ppm vol.,

[0035] - um teor em volume de COS do gás emitido pelo forno (em média por ocasião da fase de formação do SiC, antes de qualquer diluição, notadamente atmosférica e antes de qualquer tratamento ulterior) inferior a 1000 ppm vol., preferencialmente inferior a 500 ppm vol., e mesmo 100 ppm vol.,

[0036] - um teor em HAP inferior a 500 ng por m3 de gás emitido pelo forno, e mesmo inferior a 100 ng por m3 ou mesmo inferior a 50 ng por m3.

[0037] De preferência, o coque depois de desidrogenação apresenta um teor inferior a 10 ng/mg, e mesmo inferior a 1 ng/mg ou ainda inferior a 0,5 ng/mg para cada um dos compostos HAP seguintes: Naftaleno, Acenafteno, Fluoreno, Fenantraceno, Criseno, Antraceno, Pireno, Benz[a]antraceno, Benzo[a]pireno, Dibenzo(a,h) Antraceno, Benzo[ghi] perileno, Benzo[k] fluoranteno, Fluoranteno, Benzo[b) fluoranteno e ln(1,2,3,c,d)P).

[0038] Foi descoberto pela empresa depositante que o aporte energético global necessário para a fabricação de SiC, que inclui uma etapa de pré-tratamento do coque, podia ser substancialmente diminuído em relação ao processo Acheson convencional no qual o coque de petróleo é diretamente colocado em contato com a sílica. Em especial, os balanços energéticos efetuados mostram que o rendimento energético do forno Acheson em um processo de acordo com a invenção é de acordo com qualquer expectativa substancialmente melhorado.

[0039] Em especial, a colocação no lugar de atmosferas ligeiramente oxidantes dentro do forno de pré-tratamento, quer dizer cujo teor em oxigênio é controlado, diminui ainda mais o aporte energético global pela combustão (exotérmica) dos voláteis dentro do forno.

[0040] Mais especialmente, o consumo elétrico global necessário para a fabricação de SiC pode vantajosamente ser substancialmente reduzido se o pré- tratamento do coque é realizado por combustão. Tal modo de realização melhora o balanço das emissões de gás de efeito estufa no caso de uma eletricidade de fonte primária fóssil.

[0041] Finalmente, as emissões de gás de efeito estufa são também amplamente diminuídas devido à transformação de gases com grande efeito estufa emitidos no processo tradicional (como o metano) em CO2 por ocasião da combustão de pré- tratamento.

[0042] De preferência, 0 teor elementar em hidrogênio residual do coque de petróleo é inferior a 1 % e de maneira muito preferida inferior a 0,5 %, e mesmo inferior a 0,1 %.

[0043] Em especial, os melhores balanços energéticos do processo global de fabricação do SiC foram encontrados quando 0 TEMH do coque tratado era compreendido entre 0,01 e 0,1 %, notadamente entre 0,01 e 0,05 %. Em especial, o gasto energético suplementar necessário para a obtenção de um TEMH inferior a 0,01 levava a um balanço energético global nesse caso degradado, em razão da energia gasta por ocasião da etapa preliminar de desidrogenação do coque de petróleo, sem por essa razão que os rejeitos de matéria poluentes sejam assim substancialmente diminuídos.

[0044] De acordo com a invenção, o tratamento de eliminação do hidrogênio da fonte de carbono é efetuado antes de sua mistura com a fonte de silício. Assim, os estudos conduzidos pela empresa depositante mostraram que contra qualquer expectativa o balanço energético é globalmente melhorado.

[0045] Em um modo preferido da invenção o tratamento de eliminação do hidrogênio é escolhido e suas condições fixadas de tal modo que menos de 5 % mássico, de preferência menos de 1 % mássico do carbono fixo do coque (no produto seco) é conjuntamente eliminado (NF M 03-006).

[0046] Mais especialmente e com essa finalidade, o tratamento é de preferência efetuado em uma atmosfera pouco oxidante. Em especial:

[0047] - De acordo com um primeiro modo possível, o tratamento de eliminação do hidrogênio pode ser, por exemplo, um tratamento térmico controlado do coque dentro de um forno elétrico, sob atmosfera inerte, por exemplo, de argônio ou de nitrogênio.

[0048] - De acordo com outro modo preferido, o tratamento de eliminação do hidrogênio é um tratamento térmico dentro de um forno de chama, notadamente rotativo, entre 1000 e 1350°C, de preferência entre 1250 e 1350°C. Durante esse tratamento, a pressão parcial em oxigênio da atmosfera de calcinação é vantajosamente inferior a 5 % da pressão total dos gases, de preferência inferior a 1 % da pressão total dos gases. De acordo com uma realização possível desse modo que permite minimizar a energia empregada no decorrer do tratamento de eliminação, os gases provenientes da etapa de eliminação do hidrogênio são utilizados pelo menos em parte como carburante do dito forno de chama, como já precedentemente descrito.

[0049] De acordo com outro aspecto de execução da presente invenção, as dimensões da resistência do forno de síntese do SiC, notadamente sua seção e/ou seu comprimento, são vantajosamente configuradas em função da resistividade elétrica da fonte carbonada desidrogenada, a fim de otimizar a eficácia da mesma.

[0050] De acordo com um modo vantajoso da presente invenção, acima da mistura de reação disposta em torno da resistência elétrica do forno Acheson, meios suplementares de cobertura são colocados no lugar, tais como, por exemplo, aqueles descritos na patente US 3.976,829, esses meios de cobertura sendo acoplados a meios de coleta (e de evacuação) dos produtos gasosos emitidos por ocasião da síntese do SiC. Em tal caso, se torna então mais fácil tratar os gases poluentes assim coletados. Tal modo permite em especial resolver os problemas expostos precedentemente em relação com o sistema proposto na patente US 3,976,829: a etapa preliminar de desidrogenação de acordo com a invenção se traduz por uma diminuição extremamente significativa dos compostos hidrogenados, orgânicos, sulfurados ou condensáveis de tipo HAP nos gases provenientes da reação, como é descrito nos exemplos que se seguem. Uma tal diminuição permite reduzir eficazmente os riscos ligados ao gás hidrogênio, assim como os problemas de engorduramento/de corrosão do dispositivo de recobrimento e de coleta.

[0051] Finalmente o re-tratamento de um gás pouco sulfurado constituído quase exclusivamente por monóxido de carbono é evidentemente bastante facilitado em relação àquele proveniente tradicionalmente de um forno Acheson, no qual gases de natureza e de propriedades bastante diferentes podem estar misturados, em quantidades bastante variáveis (ver em especial a tabela 1 que se segue).

[0052] A invenção e suas vantagens serão mais bem compreendidas com a leitura da descrição detalhada que se segue. Evidentemente a presente invenção não se limita a um tal modo, sob nenhum dos aspectos descritos na sequência.

[0053] Uma mistura de uma fonte carbonada do tipo coque de petróleo / areia (cuja porcentagem de sílica SÍO2 é superior a 95 %) é realizada nas condições padrão para 0 profissional. Os exemplos que se seguem foram realizados utilizando- se um coque de petróleo brasileiro da empresa Petrobrás e proveniente da destilação do petróleo no qual 0 TEMH é medido a 4 %.

[0054] O coque de petróleo é pré-calcinado em condições de temperatura e durante um tempo suficiente para permitir a redução de seu teor elementar mássico em hidrogênio (TEMH). O TEMH é medido no sentido da presente invenção de acordo com a norma ISO TS 12902.

[0055] Essa etapa de redução do teor em hidrogênio pode, por exemplo, ser obtida por um tratamento térmico controlado do coque dentro de um forno elétrico, sob atmosfera inerte.

[0056] Em especial, de acordo com os ensaios conduzidos em laboratório em tais condições, os tratamentos térmicos podem levar sem gasto energético substancial a uma redução do TEMH de um fator superior a 100. A título de exemplo um TEMH final de cerca de 0,03 % foi medido depois de um tratamento térmico que compreende um patamar em temperatura máxima de 1350°C inferior a 30 minutos, e de cerca de 0,06 % depois de um tratamento térmico a 1200°C durante 2 horas do coque de petróleo fornecido pela empresa Petrobrás.

[0057] De acordo com outro modo possível, os ensaios conduzidos pela requerente mostraram que TEMH inferiores a 0,1%, e mesmo inferiores a 0,05 % podem ser também obtidos para amostras tratadas dentro de um forno de chama entre 1250 e 1350°C, pequenas perdas de carbono fixo sendo paralelamente observadas (de 1 a 5 % no produto seco de acordo com as condições de operação). Para fazer isso, a pressão parcial em oxigênio na atmosfera de calcinação deve ser a mais baixa possível, tipicamente inferior a 5 % da pressão total dos gases e de preferência inferior a 1 %, e mesmo inferior a 0,7 % da pressão total dos gases.

[0058] Mais especialmente, é preferido de acordo com a invenção utilizar um forno rotativo de chama para efetuar a calcinação industrial do coque, nas condições citadas precedentemente.

[0059] Os ciclos de calcinação acima mencionados incluem tempos de permanência do coque no patamar de temperatura máxima geralmente inferiores a 1 hora, em especial da ordem de vinte minutos a uma hora.

[0060] O coque assim desidrogenado, eventualmente desembaraçado das partículas mais grosseiras (> 1 cm de diâmetro) previamente (por passagem em triturador com martelos, por exemplo), é em seguida misturado com a fonte de silício tal como precedentemente descrita.

[0061] O conjunto é introduzido dentro do reator de SiC, por exemplo um forno do tipo Acheson que incorpora uma resistência elétrica de 1,6 metros de comprimento mas modificada para adaptá-la à mistura de acordo com a presente invenção. Em especial, a resistividade do sistema é modificada em conseqüência disso, pelo ajuste das dimensões da resistência central (quer dizer diminuição da seção e do comprimento).

[0062] Notadamente a empresa depositante observou que a etapa de eliminação do hidrogênio pela etapa suplementar descrita precedentemente, em relação a um processo Acheson conduzido classicamente, acarreta uma baixa significativa da resistividade da fonte carbonada, notadamente do coque.

[0063] Em especial, a resistividade do coque calcinado sendo bastante substancialmente diminuída em relação àquela medida do coque bruto, os ensaios conduzidos no âmbito da presente invenção mostraram que a resistência equivalente do forno completo podia baixar de um fator que pode ir até dois nas condições dos testes feitos. A geometria da resistência central que aquece a mistura de reação (em geral grafite) pode, portanto, ser adaptada para adaptá-la às especificidades do transformador elétrico do forno Acheson, agindo-se, por exemplo, sobre sua seção e/ou eventualmente seu comprimento.

[0064] O coque calcinado pode retomar umidade atmosférica de acordo com suas condições de encaminhamento e de estocagem entre o forno de calcinação e o forno Acheson. Essa umidade não introduz mudança notável sobre os efeitos mencionados acima nem sobre os teores (dados sobre matérias secas) mencionados.

[0065] O processo é, de outra maneira, conduzido de modo clássico.

[0066] A invenção e suas vantagens serão mais bem compreendidas com a leitura dos exemplos que se seguem.

[0067] Exemplos:

[0068] Exemplo 1 (comparativo):

[0069] Em um primeiro tempo, primeiramente foi procedido à fabricação de carboneto de silício dentro de um forno piloto, a partir de uma mistura do coque de petróleo da empresa Petrobrás precedentemente descrito, de sílica, nas condições clássicas e bem conhecidas do processo Acheson. A sílica apresenta uma distribuição granulométrica tal que 50 % em massa dos grãos é inferior a 600 micrômetros. A granulometria do coque de petróleo é inferior a 10 mm. A mistura é colocada em contato com uma resistência elétrica. A resistência elétrica é dimensionada de tal modo para que a potência fornecida seja da ordem de 300 kWatts. A mistura é levada a uma temperatura superior a 1500°C na zona de reação, para a obtenção da reação (1) de fabricação de SiC. Ao longo de todo o processo de fabricação do SiC, quer dizer durante o tempo durante o qual a corrente elétrica atravessa a resistência, os gases provenientes da reação são coletados e analisados em linha, a fim de determinar a composição e o teor dos mesmos nos diferentes poluentes. Os resultados obtidos estão agrupados na tabela 1 que se segue.

[0070] Exemplo 2 (de acordo com a invenção):

[0071] O protocolo experimental do exemplo 1 é retomado de modo idêntico mas uma etapa prévia de tratamento (calcinação) do coque de petróleo é executada dentro de um forno rotativo de chama, que consiste em uma etapa de aquecimento a uma temperatura de 1350°C, seguida por uma descida à temperatura ambiente, a pressão parcial em oxigênio na atmosfera de calcinação sendo inferior a 1 % da pressão total dos gases, de tal modo que o TEMH seja próximo de 0,03 %. Depois de trituração do coque desidrogenado, a mistura é colocada em contato com uma resistência da qual a seção é reduzida para compensar a diminuição da resistividade elétrica do coque desidrogenado (e, portanto, da mistura), a potência fornecida pela dita resistência sendo mantida a cerca de 300 kWatts, como para o exemplo precedente.

[0072] Do mesmo modo que precedentemente, por ocasião do processo de fabricação do SiC, os gases provenientes da reação são coletados e analisados em linha, a fim de determinar o teor dos mesmos nos diferentes poluentes. Os resultados obtidos estão também agrupados na tabela 1 que se segue.

• *valor médio no conjunto do ciclo de geração do SiC, no ponto de emissão dentro do forno (antes de diluição no ar) • ** valor médio no conjunto do ciclo de geração do SiC, a uma altura de 1 metro acima do forno

[0073] Tabela 1

[0074] Com a leitura da tabela 1, é visto que a quantidade de poluentes emitida é substancialmente diminuída quando o processo de acordo com a invenção (exemplo 2) é executado. É observada assim uma diminuição marcada dos odores orgânicos e sulfurados em relação à situação de referência do forno Acheson, no qual o coque é utilizado sem desidrogenação prévia.

[0075] Um fenômeno como tal é ainda mais surpreendente visto que o teor em enxofre do coque depois de desidrogenação foi medido próximo e mesmo idêntico àquele do coque bruto (antes de desidrogenação).

[0076] Uma composição de gás como tal emitida pelo forno Acheson, constituída essencialmente de CO e na qual o teor em poluentes, notadamente sulfurados ou condensáveis de tipo HAP é substancialmente diminuído, pode ser facilmente coletada sem perigo de explosão ou de engorduramento do circuito de recuperação, notadamente para ser tratada, notadamente por queima.

[0077] Por outro lado, os resultados de medição por peneiração da granulometria dos coques hidrogenados e não hidrogenados, relatados a tabela 2 abaixo, indicam que as finas de coque são, em grande parte, eliminadas pelo tratamento de calcinação suplementar de acordo com a invenção, seja por combustão ou por arrastamento dentro do forno de calcinação (o que não é desejável e minoritário no presente ensaio) ou ainda por aglomeração. Uma característica de distribuição granulométrica como tal se traduz por um empoeiramento substancialmente diminuído na proximidade do forno Acheson, notadamente por ocasião da montagem e da desmontagem desse último.

• diâmetro mediano de grão para o qual 10 %, em massa, dos grãos do pó de coque têm um tamanho inferior ou igual.

[0078] Tabela 2

[0079] Finalmente, em função da fonte de coque utilizada e de seu valor residual em hidrogênio, depois da etapa de eliminação do hidrogênio contido de acordo com a invenção, foi medido pela empresa depositante que o rendimento energético medido de um forno tipo Acheson modificado para tratar um coque desidrogenado de acordo com a invenção pode ser entre cerca de 10 % e cerca de 25 % maior do que um forno Acheson clássico, tal como utilizado para o tratamento de um coque não desidrogenado. Por rendimento energético do forno Acheson, é entendido o rendimento calculado com base nos kWh gastos para a formação final de um quilo de SiC.

Claims

1. Processo de fabricação de SiC, no qual as emissões de gases poluentes são minimizadas, que compreende a redução de óxido de silício por carbono, aquecendo-se eletricamente uma resistência dentro de uma mistura de matérias primas que consistem em uma fonte carbonada escolhida entre os coques notadamente de petróleo e uma fonte de silício, notadamente uma sílica de pureza superior a 95 % em SÍO2, para levar, a uma temperatura superior a 1500°C, à reação simplificada: SÍO2 + 3C = SiC + 2CO (1), o dito processo sendo caracterizado pelo fato de que a dita fonte carbonada é submetida previamente a um tratamento de eliminação do hidrogênio contido, de tal modo que seu teor elementar em hidrogênio (TEMH) esteja entre 0,5% e 0,01% em peso.

2. Processo de fabricação de SiC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas seguintes: - mistura de matérias primas que consistem em: a) uma sílica de pureza superior a 95 % em SÍO2, b) uma fonte carbonada escolhida entre os coques cujo teor elementar em hidrogênio (TEMH) é superior a 2 % em peso, a dita fonte carbonada sendo submetida, antes de sua mistura com a sílica, a um tratamento de eliminação do hidrogênio contido, de tal modo que seu teor elementar em hidrogênio (TEMH) esteja entre 0,5% e 0,01% em peso, - aquecimento elétrico da dita mistura de matérias primas por uma resistência disposta dentro dessa última, até uma temperatura superior a 1500°C para levar à redução do óxido de silício pelo carbono, a uma temperatura superior a 1500°C, de acordo com a reação simplificada: SÍO2 + 3C = SiC + 2CO (1),

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o teor elementar em hidrogênio residual do coque é compreendido entre 0,1 e 0,01 %, de preferência entre 0,05 e 0,01 %.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que as dimensões da resistência, notadamente sua seção e/ou seu comprimento, são configuradas em função da resistividade elétrica da fonte carbonada desidrogenada.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que o tratamento de eliminação do hidrogênio é efetuado em uma atmosfera não ou pouco oxidante, de tal modo que menos de 5 % mássico, de preferência menos de 1 % mássico do carbono fixo no produto seco é conjuntamente eliminado.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o tratamento de eliminação do hidrogênio é um tratamento térmico controlado do coque dentro de um forno elétrico, sob atmosfera inerte.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o tratamento de eliminação do hidrogênio é um tratamento térmico dentro de um forno de chama, notadamente rotativo, entre 1000 e 1350°C.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que o tratamento de eliminação do hidrogênio é um tratamento térmico dentro de um forno de chama entre 1250 e 1350°C.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizadopelo fato de que a pressão parcial em oxigênio da atmosfera de calcinação é inferior a 5 % da pressão total dos gases.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a pressão parcial em oxigênio da atmosfera de calcinação é inferior a 1% da pressão total dos gases.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizadopelo fato de que os gases provenientes da etapa de eliminação do hidrogênio são utilizados pelo menos em parte como carburante do dito forno de chama.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadopelo fato de que são implementados, acima da mistura de reação disposta em torno da resistência elétrica do forno Acheson, meios suplementares de cobertura, acoplados a meios de coleta dos produtos gasosos emitidos por ocasião da síntese do SiC.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que os gases coletados são tratados notadamente por queima.