CN1053428C - 用电阻炉生产碳化硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用电阻炉生产碳化硅的方法，其基本生产工艺参数、装备与普通用电阻炉生产碳化硅的方法一致，主要特点在于保温料仅采用硅砂一种组份，反应料中所用的硅砂为作为保温料至少用过两次从而至少经过了两次高温焙烧，并用水相应做过至少两次冷却降温处理的纯硅砂保温料(全白)，本发明实施简单，节能降耗，可提高产品产量、质量有利于环保。
Description
本发明涉及到一种碳化硅的生产方法，特别是一种改进的用电阻炉生产碳化硅的方法。
现在碳化硅生产仍然沿用的是1893年美国工程师艾奇逊发明的方法--艾奇逊法，其实质是将碳质材料和硅砂按一定比例混合均匀装于电阻炉炉芯(热源)周围，该混合料经电流热效应产生的高温加热形成碳化硅，化学方程式如下：
这种方法保温区和反应区的物料组成基本一样，均由碳质材料、硅砂和其它辅助材料(如木粉)组成，这种方法的缺点有如下几个方面：
1.保温性差、吸热多、耗能高(因1200K时C的热容为322.8卡，SiO2为236.3卡)。
2.保温料和反应料电阻率一般均比较小，保温料、反应料，石墨炉芯共同构成一并联电路，从而降低电流的热效应，造成保温区与反应区界限不明，甚至保温料也参于反应，更为严重的是有时甚至引起炉体打火(起弧)而造成炉体破坏不利于生产的进行。
3.由于保温料同反应料一样亦含有细度很细(＜2mm)的碳质材料(煤粉)，从而造成透气性差，易喷炉，虽加入木粉有助于改善透气性，减少喷炉，但仍不理想，与此同时也限制了反应料的细度，而较细的反应料却有助于反应的进行。
4.按生产工艺要求保温料浇水冷却后含水量太大(8-12％)，既费水，又增加了再度使用时水汽化的耗电量。
5.反应料的主要材料硅砂由于没有经过预处理而活性差、反应能力不强，使产品电耗偏高。以往虽采用焙烧料法工艺以期解决此问题，但收效甚微，给现场操作带来诸多不便，有时甚至不能节电反而使电耗更高，因为焙烧料只经一次焙烧，对增加其活性显然不足道，焙烧料在高温下和空气接触使部分碳质材料燃烧而增加了灰份含量，不利于产、质量的提高，配料也难以控制，现场操作难度大，含杂质较多的保温料易混入焙烧料中而最终增加反应料杂质的含量。
6.保温料经长期循环使用后，其杂质如碳化硅、石墨、砖石块等逐渐增加，当杂质含量达一定程度时给生产带来不利影响，如电阻率明显下降，保温料电流分流严重，易喷炉，产品的产、质量下降，能耗增加，同时也给清炉增加了难度，如此只得弃旧从新而使产品成本上扬。
7.提炉墙及浇水冷却等过程中，保温料中质量较小、细度较细的碳尘飞扬，使作业环境恶化。
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可节能降耗、增产产质，可防止喷炉、起弧打火，并能有效地改善作业环境粉尘污染的一种用电阻炉生产碳化硅的方法。
本发明是这样实现的：一种用电阻炉生产碳化硅的方法，是将碳质材料和硅砂的混合物均匀装于电阻炉炉芯周围，其特征在于保温料仅为硅砂，反应料中所用的硅砂为作为保温料至少用过两次，并用水相应做过至少两次冷却降温处理的纯硅砂保温料。
本发明的优点可由以下几个方面得以体现：
1.碳化硅的形成过程是一个伴随着CO气体产生的吸热过程，纯硅砂(全白)保温料由于不含碳质材料(如煤粉)，其空隙率大大增加，因而透气性大为增强，一方面有利于CO气体的排出从而有利于化学反应的进行；另一方面可降低炉内气体压力，有效地防止喷炉事故的发生；再者反应料中亦可少加或不加木粉，从而大大减少木粉消耗量，降低生产成本，保温料透气性的改善，使得反应料的细度可更细一些，有助于产量的提高。
2.纯硅砂保温料为全白色，比之原来掺有黑色碳质材料的保温料热反射率大；纯硅砂保温料的导热系数比之掺有黑色碳质材料的保温料导热系数要小，因而保温效果更好。
3.碳化硅的生成反应有赖于SiO2蒸气量的产生，经过两次以上预处理(做保温料)的硅砂，活性大为增强，用其配制的反应料有利于碳化硅的生成，有利于增产降耗。
4.由于纯硅砂(全白)保温料的电阻率高于传统保温料的电阻率，从而减少了无谓的电流分流，防止了炉体打火(起弧)现象的发生，有利于生产的正常进行，也可节电降耗。
5.纯硅砂(全白)保温料的含水量可控制在不超过2％少于传统保温料，因而汽化时耗电较少(每吨约可节电50度)。
6.由于纯硅砂(全白)保温料用过两次以后便被配入反应料，从而防止了现有技术保温料杂质过多时的不得已而弃之，有利于增产节约。
以下结合附图，通过实施例对本发明进行更为细致地描述。
图1为碳化硅生产时电阻炉内部组成的断面示意图。
实施例1：
本实施例的生产方法是这样的：按照一般碳化硅装炉的工艺在电阻炉的中心处装入石墨以作为电阻炉的加热炉芯1；在炉芯1的周围装入用木粉、煤粉和硅砂混配而成的反应料2；在反应料2的周围装入用单一材料硅砂构成的保温料(全白)3、4；保温料3、4用炉墙5围住；通电加热至反应基本完成时，停电(停炉)待炉内反应因温度下降而停止时卸掉炉墙5，对保温料浇水急冷，然后完成出炉作业，至此完成一炉次的工作循环进入下一炉次的准备工作；硅砂用作保温料的同时也进行了高温焙烧和浇水急冷降温处理，作为保温料(全白)用过两次以后其活性大为增强，便可配以碳质材料(煤粉)、木粉等而用做反应料。
实施例2：为了便于生产的组织安排，提高产品的产、质量和工效，比之实施例1可将硅砂(全白)保温料装炉时予以分区，装炉时首先在炉底4区装入已用作一次保温料的硅砂，在其上的3区装入未曾做过保温料使用的硅砂，如此作为保温料用过两次以上的硅砂便可配以煤粉或其它碳质材料、木粉等而作为反应料使用。
Claims (1)
1.一种用电阻炉生产碳化硅的方法，是将碳质材料和硅砂的混合物均匀装于电阻炉炉芯周围，其特征在于保温料仅为硅砂，反应料中所用的硅砂为作为保温料至少用过两次，并用水相应做过至少两次冷却降温处理的纯硅砂保温料。
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