CN109437204A - 一种碳化硅冶炼的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硅冶炼的加工工艺，具体加工工艺为以下步骤：1)：材料收集；2)：破碎；3)：烘干；4)：混料；5)：装炉；6)：冶炼；7)：冷却降温；8)：废气处理。本发明科学合理，操作方便，在碳化硅冶炼过程中对其产生的废气进行降温处理，实现其热量的回收利用，且冷却降温过程中产生的热水用于烘干处理，节省能源，降低生产成本，进一步的，冷却降温后的气体通过废气处理装置进行过滤除尘净化工作，防止碳化硅冶炼过程中产生的气体直接排入大气造成环境污染，降低其污染系数，同时达到节能环保的效果，本工艺流程有效提高碳化硅产品的密度及品质，生产成本低，不仅节约资源，而且节能环保效果较好。

Description

一种碳化硅冶炼的加工工艺

技术领域

本发明涉及碳化硅技术领域，具体是一种碳化硅冶炼的加工工艺。

背景技术

金刚砂又名碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成，碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石，碳化硅又称碳硅石，在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂，目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，由于其化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，因此应用范围较广，由于天然含量甚少，碳化硅主要多为人造，常见的方法是将石英砂与焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中高温加热，经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉。

但是，目前市场上的碳化硅冶炼工艺操作复杂，冶炼精度较差，且冶炼过程中产生的气体直接排入大气，不仅造成环境污染，同时不能实现其热量的回收利用，实现资源的浪费，节能环保效果较差，不符合社会可持续发展要求。因此，本领域技术人员提供了一种碳化硅冶炼的加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅冶炼的加工工艺，以解决上述背景技术中提出的碳化硅冶炼工艺操作复杂，冶炼精度较差，且冶炼过程中产生的气体直接排入大气，不仅造成环境污染，同时不能实现其热量的回收利用，实现资源的浪费，节能环保效果较差，不符合社会可持续发展要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅冶炼的加工工艺，具体加工工艺为以下步骤：

1)：材料收集：主要原料选用石焦油、石英砂，是制造碳化硅必不可少的材料，它提供基本化学反应的参与物；辅助材料包括木屑和食盐，辅助材料不直接参与基本反应过程，木屑主要使物料形成多孔烧结体，便于冶炼过程中一氧化碳的排出；食盐主要在碳化硅的形成中起促进作用；回收料：包括焙烧料、细结晶、粘合物、保温乏料、分解石墨相旧炉心体材料等；

2)：破碎：对主要原料石油焦及回收料进行破碎处理，破碎后的回收料需要进行筛分过滤，同时辅助材料食盐进行水洗过筛；

3)：烘干：对水洗过筛后的食盐进行烘干处理，烘干时间为1-2h；

4)：混料：将经过上述步骤处理后的主要原料、辅助材料、回收料按照预设配比进行称重混合工作，形成冶炼原料；

5)：装炉：先在炉底铺上一层未反应料，然后添加混合料至一定高度，约为炉芯到炉底的二分之一处，然后在其上表面铺上一层非晶体形料，然后继续添加混合料至炉芯水平处，炉芯放在混合料制成的底盘上中间略凸起以适应在冶炼过程中出现的塌陷，炉芯上部铺放混合料，同时也放非晶质料或未反应料，装料完成后，形成中间高、两边低与炉墙平；

6)：冶炼：装料完成后，炉体通电对炉芯加热进行碳化硅冶炼工作，冶炼过程分为三个阶段：第一阶段炉温保持在1500-2100℃之间，加热时间为5-6h，第二阶段炉温控制在2100-2400℃之间，加热时间为10-12h，第三阶段炉温保持在2400℃-2600℃，加热时间为15-20h，合成时间为30-38h；

7)：冷却降温：冶炼过程中产生的气体进入冷却换热器进行降温冷却，同时吸收热量后产生的热水通过管道送至烘干程序中进行食盐的烘干处理，实现其热量的回收利用；

8)：废气处理：冷却降温后的气体通过管道进入废气处理装置进行过滤净化，防止其直接排入大气造成环境污染，处理完成后的废气经烟囱排出；

9)：冷却出炉：冶炼完成冷却24h后，可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。

作为本发明再进一步的方案：所述废气处理加工工艺步骤如下：

1)：废气首先通过吸风机接入喷淋塔中，进行喷淋除尘工作，有效去除气体中含有的粉尘颗粒及有害物质；

2)：通过喷淋塔处理后的废气经管道接入活性炭过滤箱，对其进行过滤净化，有效吸附碳化硅废气中含有的油脂及杂质；

3)：经过吸附过滤后的废气进入脉冲布袋除尘器进行再次除尘工作，充分提高其净化效果，降低环境污染系数；

4)：除尘完成后的废气经烟囱排出。

作为本发明再进一步的方案：所述石英砂的粒度为3nm～7nm，硅含量>98％；所述石油焦的固定碳含量为90％，灰分<0.6％，挥发分<10％。

作为本发明再进一步的方案：所述混合料混料过程中控制水分为3％，混合后料容重为1.4～1.6g/cm3。

作为本发明再进一步的方案：所述冶炼炉采用功率为10000kw的电阻炉，其是由耐火砖砌成的外形为长方体的炉子，两组电极穿过炉墙伸入炉床中，专用的石墨粉炉芯体配置在两组电极之间，提供一条导电通路，通电时产生热量，炉芯体周围装盛有硅质原料、石油焦和木屑等组成的原料，外部为保温料。

作为本发明再进一步的方案：所述冶炼炉由3个大小相同的电阻炉排列成一列，与一台变压器相配合，组成一组冶炼炉，且三个电阻炉交替进行装炉、供电、冷却等作业。

作为本发明再进一步的方案：所述破碎处理采用颚式破碎机，所述筛分过滤采用直线振动筛。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本设计中提供的碳化硅冶炼工艺，在碳化硅冶炼过程中对其产生的废气进行降温处理，实现其热量的回收利用，且冷却降温过程中产生的热水用于烘干处理，节省能源，降低生产成本，进一步的，冷却降温后的气体通过废气处理装置进行过滤除尘净化工作，防止碳化硅冶炼过程中产生的气体直接排入大气造成环境污染，降低其污染系数，同时达到节能环保的效果，本工艺流程操作简单、使用便利，有效提高碳化硅产品的密度及品质，生产成本低，不仅节约资源，而且节能环保效果较好。

附图说明

图1为一种碳化硅冶炼的加工工艺的流程图；

图2为一种碳化硅冶炼的加工工艺中废气处理加工工艺的流程图。

具体实施方式

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种碳化硅冶炼的加工工艺，具体加工工艺为以下步骤：

1)：材料收集：主要原料选用石焦油、石英砂，是制造碳化硅必不可少的材料，它提供基本化学反应的参与物；辅助材料包括木屑和食盐，辅助材料不直接参与基本反应过程，木屑主要使物料形成多孔烧结体，便于冶炼过程中一氧化碳的排出；食盐主要在碳化硅的形成中起促进作用；回收料：包括焙烧料、细结晶、粘合物、保温乏料、分解石墨相旧炉心体材料等；

2)：破碎：对主要原料石油焦及回收料进行破碎处理，破碎后的回收料需要进行筛分过滤，同时辅助材料食盐进行水洗过筛；

3)：烘干：对水洗过筛后的食盐进行烘干处理，烘干时间为1-2h；

4)：混料：将经过上述步骤处理后的主要原料、辅助材料、回收料按照预设配比进行称重混合工作，形成冶炼原料；

5)：装炉：先在炉底铺上一层未反应料，然后添加混合料至一定高度，约为炉芯到炉底的二分之一处，然后在其上表面铺上一层非晶体形料，然后继续添加混合料至炉芯水平处，炉芯放在混合料制成的底盘上中间略凸起以适应在冶炼过程中出现的塌陷，炉芯上部铺放混合料，同时也放非晶质料或未反应料，装料完成后，形成中间高、两边低与炉墙平；

6)：冶炼：装料完成后，炉体通电对炉芯加热进行碳化硅冶炼工作，冶炼过程分为三个阶段：第一阶段炉温保持在1500-2100℃之间，加热时间为5-6h，第二阶段炉温控制在2100-2400℃之间，加热时间为10-12h，第三阶段炉温保持在2400℃-2600℃，加热时间为15-20h，合成时间为30-38h；

7)：冷却降温：冶炼过程中产生的气体进入冷却换热器进行降温冷却，同时吸收热量后产生的热水通过管道送至烘干程序中进行食盐的烘干处理，实现其热量的回收利用；

8)：废气处理：冷却降温后的气体通过管道进入废气处理装置进行过滤净化，防止其直接排入大气造成环境污染，处理完成后的废气经烟囱排出；

9)：冷却出炉：冶炼完成冷却24h后，可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。

进一步的，废气处理加工工艺步骤如下：

1)：废气首先通过吸风机接入喷淋塔中，进行喷淋除尘工作，有效去除气体中含有的粉尘颗粒及有害物质；

2)：通过喷淋塔处理后的废气经管道接入活性炭过滤箱，对其进行过滤净化，有效吸附碳化硅废气中含有的油脂及杂质；

3)：经过吸附过滤后的废气进入脉冲布袋除尘器进行再次除尘工作，充分提高其净化效果，降低环境污染系数；

4)：除尘完成后的废气经烟囱排出。

再进一步的，石英砂的粒度为3nm～7nm，硅含量>98％；石油焦的固定碳含量为90％，灰分<0.6％，挥发分<10％。

再进一步的，混合料混料过程中控制水分为3％，混合后料容重为1.4～1.6g/cm3。

再进一步的，冶炼炉采用功率为10000kw的电阻炉，其是由耐火砖砌成的外形为长方体的炉子，两组电极穿过炉墙伸入炉床中，专用的石墨粉炉芯体配置在两组电极之间，提供一条导电通路，通电时产生热量，炉芯体周围装盛有硅质原料、石油焦和木屑等组成的原料，外部为保温料。

再进一步的，冶炼炉由3个大小相同的电阻炉排列成一列，与一台变压器相配合，组成一组冶炼炉，且三个电阻炉交替进行装炉、供电、冷却等作业。

再进一步的，破碎处理采用颚式破碎机，筛分过滤采用直线振动筛。

本工艺流程操作简单、使用便利，有效提高碳化硅产品的密度及品质，生产成本低，不仅节约资源，而且节能环保效果较好。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，具体加工工艺为以下步骤：

1)：材料收集：主要原料选用石焦油、石英砂，是制造碳化硅必不可少的材料，它提供基本化学反应的参与物；辅助材料包括木屑和食盐，辅助材料不直接参与基本反应过程，木屑主要使物料形成多孔烧结体，便于冶炼过程中一氧化碳的排出；食盐主要在碳化硅的形成中起促进作用；回收料：包括焙烧料、细结晶、粘合物、保温乏料、分解石墨相旧炉心体材料等；

2)：破碎：对主要原料石油焦及回收料进行破碎处理，破碎后的回收料需要进行筛分过滤，同时辅助材料食盐进行水洗过筛；

3)：烘干：对水洗过筛后的食盐进行烘干处理，烘干时间为1-2h；

4)：混料：将经过上述步骤处理后的主要原料、辅助材料、回收料按照预设配比进行称重混合工作，形成冶炼原料；

5)：装炉：先在炉底铺上一层未反应料，然后添加混合料至一定高度，约为炉芯到炉底的二分之一处，然后在其上表面铺上一层非晶体形料，然后继续添加混合料至炉芯水平处，炉芯放在混合料制成的底盘上中间略凸起以适应在冶炼过程中出现的塌陷，炉芯上部铺放混合料，同时也放非晶质料或未反应料，装料完成后，形成中间高、两边低与炉墙平；

6)：冶炼：装料完成后，炉体通电对炉芯加热进行碳化硅冶炼工作，冶炼过程分为三个阶段：第一阶段炉温保持在1500-2100℃之间，加热时间为5-6h，第二阶段炉温控制在2100-2400℃之间，加热时间为10-12h，第三阶段炉温保持在2400℃-2600℃，加热时间为15-20h，合成时间为30-38h；

7)：冷却降温：冶炼过程中产生的气体进入冷却换热器进行降温冷却，同时吸收热量后产生的热水通过管道送至烘干程序中进行食盐的烘干处理，实现其热量的回收利用；

8)：废气处理：冷却降温后的气体通过管道进入废气处理装置进行过滤净化，防止其直接排入大气造成环境污染，处理完成后的废气经烟囱排出；

9)：冷却出炉：冶炼完成冷却24h后，可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。

2.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述废气处理加工工艺步骤如下：

1)：废气首先通过吸风机接入喷淋塔中，进行喷淋除尘工作，有效去除气体中含有的粉尘颗粒及有害物质；

2)：通过喷淋塔处理后的废气经管道接入活性炭过滤箱，对其进行过滤净化，有效吸附碳化硅废气中含有的油脂及杂质；

3)：经过吸附过滤后的废气进入脉冲布袋除尘器进行再次除尘工作，充分提高其净化效果，降低环境污染系数；

4)：除尘完成后的废气经烟囱排出。

3.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述石英砂的粒度为3nm～7nm，硅含量>98％；所述石油焦的固定碳含量为90％，灰分<0.6％，挥发分<10％。

4.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述混合料混料过程中控制水分为3％，混合后料容重为1.4～1.6g/cm3。

5.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述冶炼炉采用功率为10000kw的电阻炉，其是由耐火砖砌成的外形为长方体的炉子，两组电极穿过炉墙伸入炉床中，专用的石墨粉炉芯体配置在两组电极之间，提供一条导电通路，通电时产生热量，炉芯体周围装盛有硅质原料、石油焦和木屑等组成的原料，外部为保温料。

6.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述冶炼炉由3个大小相同的电阻炉排列成一列，与一台变压器相配合，组成一组冶炼炉，且三个电阻炉交替进行装炉、供电、冷却等作业。

7.一种碳化硅冶炼的加工工艺，其特征在于，所述破碎处理采用颚式破碎机，所述筛分过滤采用直线振动筛。