CN110921671B - 一种连续生产碳化硼的方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续生产碳化硼的方法，本发明涉及材料工程技术领域；电阻炉的顶壁通过管道与废气吸收处理器连接；电阻炉的顶壁中部贯通连接有加料仓，加料仓的内部通过密封阀分设为上部的上加料密封室和下部的下加料密封室；电阻炉的顶壁通过保护器装置接管与保护器装置连接；电阻炉的内壁固定有电极；电阻炉的底部贯通连接有出料口，出料口的内部通过密封阀分设为上部的上出料口密封室和下部的下出料口密封室；上述上加料密封室的上端口、下加料密封室的下端口、上出料口密封室的上端口以及下出料密封室的下端口处均设有密封阀。增加原料的利用率，节约能源并提升提升生产效率，将原料混合制成球体参与反应极大地减少了粉尘污染，实用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及材料工程技术领域，具体涉及一种连续生产碳化硼的方法。
背景技术
碳化硼主要应用于结构材料、化学原料、电性能、核性能、复合陶瓷等方面。其中在结构材料方面，因其高硬度可作为磨料，用于各种各样硬金属、刚玉或玻璃的加工，还可制取耐磨、耐腐蚀的碳化硼器件。现阶段，工业生产碳化硼有许多方法。其中碳还原法是应用最为广泛的方法。但是由于电弧的温度高，炉区温差大，在中心部分的温度可能超过碳化硼的熔点，析出游离碳和其它高硼化合物，而远离中心的地方温度偏低，反应进行不完全，残留的氧化硼和碳以游离碳和游离硼的形式存在于碳化硼粉中。因而制得的碳化硼粉末含有较高的游离碳和游离硼。所以利用电阻炉生产碳化硼仍是一种重要的方法。碳管炉所制的碳化硼含量含量很高，且游离碳和游离硼含量低，但是利用碳管炉生产碳化硼的产能很低，所以高效化生产是需要不断改进，因此需要一种以立式或卧式电阻炉连续式生产碳化硼来提升其产量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的连续生产碳化硼的方法，增加原料的利用率，节约能源并提升提升生产效率，将原料混合制成球体参与反应极大地减少了粉尘污染，实用性更强。
为实现上述目的，本发明所述的连续生产碳化硼的方法，其基于如下设备进行，该设备包含电阻炉、废气吸收处理器、加料仓、保护器装置连接管、出料口、电极、上加料密封室、下加料密封室、上出料口密封室和下出料口密封室；电阻炉的顶壁通过管道与废气吸收处理器连接；电阻炉的顶壁中部贯通连接有加料仓，加料仓的内部通过密封阀分设为上部的上加料密封室和下部的下加料密封室；电阻炉的顶壁通过保护器装置接管与保护器装置连接；电阻炉的内壁固定有电极；电阻炉的底部贯通连接有出料口，出料口的内部通过密封阀分设为上部的上出料口密封室和下部的下出料口密封室；上述上加料密封室的上端口、下加料密封室的下端口、上出料口密封室的上端口以及下出料密封室的下端口处均设有密封阀。
本发明所述的连续生产碳化硼的方法，其步骤如下：
1、称取合适比例的硼酸和碳还原剂（两者的比例随碳还原剂的种类适当调整）；
2、然后将称取的硼酸和石墨、优质煤焦和石油焦充分混合，充分混合后在混合粉料中加入适量的粘结剂制成10-50mm的球体；
3、将制好的球体放置于干燥箱中干燥，然后将制好的原料球从加料仓加入充满保护气的电阻炉内，经电阻炉中炉腔最上方中温预热、中间高温还原合成、底部冷却收集，实现连续化反应，连续制得碳化硼，即具体步骤如下：
3.1、打开加料仓中的密封阀，将制好的原料球加入加料仓中的上加料密封室和下加料密封室中，并将上加料密封室上端口的密封阀密封；
3.2、从炉腔上方加入已经充满保护气的炉膛；
3.3、启动温度控制系统加热电阻炉，打开下加料密封室下端口的密封阀，原料球从下加料密封室注入炉膛，当上加料密封室的原料球全部进入下加料密封室时，关闭加料仓内的密封阀，用于分隔上加料密封室和下加料密封室，再向上加料密封室添加原料球，然后密封上加料密封室上端口的密封阀，连接上加料密封室和下加料密封室不间断向炉腔投入原料；
3.4、原料球依次经炉腔最上方中温预热、中间高温还原合成、底部冷却；
3.5、出料时，产物先进入出料口中的上出料口密封室，当积累到一定量时，将上出料口密封室上端口的密封阀关闭，使得上出料口密封室与电阻炉的炉腔隔离，打开出料口内部的密封阀，连通上出料口密封室和下出料口密封室，产物从上出料口密封室进入到下出料口密封室中；然后关闭出料口内的密封阀，隔离上出料口密封室和下出料口密封室，同时打开上出料口密封室上端口的密封阀，连通炉腔与上出料口密封室，如此循环往复实现连续生产碳化硼。
进一步地，所述的碳还原剂为石墨、优质煤焦和石油焦中的一种或多种。
进一步的，所述的粘结剂为糊精、聚乙烯醇、纸浆废液、水中的一种或多种。
进一步地，所述的电阻炉为封闭式连续生产电阻炉。
进一步地，所述的电阻炉从上至下划分成三个不同的温度区，即，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃。
进一步地，所述的电阻炉为立式电阻炉，其为下部带有锥形底的圆柱体结构，电极纵向垂直固定在电阻炉的四周内壁上。
进一步地，所述的电阻炉为卧式电阻炉，其为下部带有锥形底的长方体结构，电极横向水平固定在电阻炉的前后内壁上。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种连续生产碳化硼的方法，增加原料的利用率，节约能源并提升提升生产效率，将原料混合制成球体参与反应极大地减少了粉尘污染，实用性更强，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中电阻炉为立式电阻炉的结构示意图。
图2是图1中电阻炉的横截面示意图。
图3是本发明中电阻炉为卧式电阻炉的结构示意图。
图4是图3中电阻炉的横截面示意图。
附图标记说明：
电阻炉1、废气吸收处理器2、加料仓3、保护器装置连接管4、出料口5、电极6、上加料密封室7、下加料密封室8、上出料口密封室9、下出料口密封室10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1-图2所示，本具体实施方式（实施例一）所述的连续生产碳化硼的方法，其基于如下设备进行，该设备包含电阻炉1、废气吸收处理器2、加料仓3、保护器装置连接管4、出料口5、电极6、上加料密封室7、下加料密封室8、上出料口密封室9和下出料口密封室10；电阻炉1的顶壁通过管道与废气吸收处理器2连接；电阻炉1的顶壁中部贯通连接有加料仓3，加料仓3的内部通过密封阀分设为上部的上加料密封室7和下部的下加料密封室8；电阻炉1的顶壁通过保护器装置接管4与保护器装置连接；电极6纵向垂直固定在电阻炉1的四周内壁上；电阻炉1的底部贯通连接有出料口5，出料口5的内部通过密封阀分设为上部的上出料口密封室9和下部的下出料口密封室10；上述上加料密封室7的上端口、下加料密封室8的下端口、上出料口密封室9的上端口以及下出料密封室10的下端口处均设有密封阀。
本实施例的生产步骤如下：首先按重量比混合硼酸和石墨、石油焦；然后向混合粉料中加糊精粘结剂将混合粉料经挤压机料制成10-30mm的球体，将球体在110℃的烘箱中干燥9h，然后，将制成的球体投入圆柱型立式电阻炉（图1和图2）顶部的加料仓3，接着，将加料仓3顶部密封，然后启动温度控制系统，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃，制成的原料球经加料仓3底部注入炉膛，原料球经顶端中温的预热软化，原料混合更加均匀，在中部高温区已经充分接触的原料开始反应生产碳化硼，在电阻炉1底部收集制成的碳化硼产品，最终实现碳化硼的连续式生产。
采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种连续生产碳化硼的方法，增加原料的利用率，节约能源并提升提升生产效率，将原料混合制成球体参与反应极大地减少了粉尘污染，实用性更强，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
实施例二：
本实施例中的设备结构以及连接关系与实施例一相同，其生产步骤如下：首先按重量比混合硼酸和石油焦、优质煤焦；然后向混合粉料中加聚乙烯乙醇粘结剂将混合粉料经挤压机料制成10-30mm的球体，将球体在120℃的烘箱中干燥8h，然后，将制成的球体投入圆柱型立式电阻炉（图1和图2）顶部的加料仓3，接着，将加料仓3顶部密封，然后启动温度控制系统，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃，制成的原料球经加料仓3底部注入炉膛，原料球经顶端中温的预热软化，原料混合更加均匀，在中部高温区已经充分接触的原料开始反应生产碳化硼，在电阻炉1底部收集制成的碳化硼产品，最终实现碳化硼的连续式生产。
实施例三：
参看如图3-图4所示，本实施例中所述的连续生产碳化硼的方法，其基于如下设备进行，该设备包含电阻炉1、废气吸收处理器2、加料仓3、保护器装置连接管4、出料口5、电极6、上加料密封室7、下加料密封室8、上出料口密封室9和下出料口密封室10；电阻炉1的顶壁通过管道与废气吸收处理器2连接；电阻炉1的顶壁中部贯通连接有加料仓3，加料仓3的内部通过密封阀分设为上部的上加料密封室7和下部的下加料密封室8；电阻炉1的顶壁通过保护器装置接管4与保护器装置连接；电极6横向水平固定在电阻炉1的前后内壁上；电阻炉1的底部贯通连接有出料口5，出料口5的内部通过密封阀分设为上部的上出料口密封室9和下部的下出料口密封室10；上述上加料密封室7的上端口、下加料密封室8的下端口、上出料口密封室9的上端口以及下出料密封室10的下端口处均设有密封阀。
本实施例的生产步骤如下：首先按重量比混合硼酸和石墨、优质煤焦；然后向混合粉料中加水将混合粉料经挤压机料制成10-30mm的球体，将球体在110℃的烘箱中干燥9h，然后，将制成的球体投入长方体型卧式电阻炉（图3和图4）顶部的加料仓3，接着，将加料仓3顶部密封，然后启动温度控制系统，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃，制成的原料球经加料仓3底部注入炉膛，原料球经顶端中温的预热软化，原料混合更加均匀，在中部高温区已经充分接触的原料开始反应生产碳化硼，在电阻炉1底部收集制成的碳化硼产品，最终实现碳化硼的连续式生产。
实施例四：
本实施例中的设备结构以及连接关系与实施例三相同，其生产步骤如下：首先按重量比混合硼酸和石墨、石油焦；然后向混合粉料中加糊精粘结剂将混合粉料经挤压机料制成10-30mm的球体，将球体在110℃的烘箱中干燥9h，然后，将制成的球体投入圆柱型立式电阻炉（图3和图4）顶部的加料仓3，接着，将加料仓3顶部密封，然后启动温度控制系统，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃，制成的原料球经加料仓3底部注入炉膛，原料球经顶端中温的预热软化，原料混合更加均匀，在中部高温区已经充分接触的原料开始反应生产碳化硼，在电阻炉1底部收集制成的碳化硼产品，最终实现碳化硼的连续式生产。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：其基于如下设备进行，该设备包含电阻炉、废气吸收处理器、加料仓、保护器装置连接管、出料口、电极、上加料密封室、下加料密封室、上出料口密封室和下出料口密封室；电阻炉的顶壁通过管道与废气吸收处理器连接；电阻炉的顶壁中部贯通连接有加料仓，加料仓的内部通过密封阀分设为上部的上加料密封室和下部的下加料密封室；电阻炉的顶壁通过保护器装置连接管与保护器装置连接；电阻炉的内壁固定有电极；电阻炉的底部贯通连接有出料口，出料口的内部通过密封阀分设为上部的上出料口密封室和下部的下出料口密封室；上述上加料密封室的上端口、下加料密封室的下端口、上出料口密封室的上端口以及下出料密封室的下端口处均设有密封阀，所述的电阻炉从上至下划分成三个不同的温度区，炉膛顶部温度500-700℃，中部高温1800-2300℃，底部300-400℃。
2.根据权利要求1所述的一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：所述的电阻炉为封闭式连续生产电阻炉。
3.根据权利要求1所述的一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：所述的电阻炉为立式电阻炉，其为下部带有锥形底的圆柱体结构，电极纵向垂直固定在电阻炉的四周内壁上。
4.根据权利要求1所述的一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：所述的电阻炉为卧式电阻炉，其为下部带有锥形底的长方体结构，电极横向水平固定在电阻炉的前后内壁上。
5.一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：它的步骤如下：
(1)、称取合适比例的硼酸、石墨、优质煤焦和石油焦；
(2)、然后将称取的硼酸和石墨、优质煤焦和石油焦充分混合，充分混合后在混合粉料中加入适量的粘结剂制成10-50mm的球体；
(3)、将制好的球体放置于干燥箱中干燥，然后将制好的原料球从加料仓加入充满保护气的电阻炉内，经电阻炉中炉腔最上方中温预热、中间高温还原合成、底部冷却收集，实现连续化反应，连续制得碳化硼，即具体步骤如下：
(3.1)、打开加料仓中的密封阀，将制好的原料球加入加料仓中的上加料密封室和下加料密封室中，并将上加料密封室上端口的密封阀密封；
(3.2)、从炉腔上方加入已经充满保护气的炉膛；
(3.3)、启动温度控制系统加热电阻炉，打开下加料密封室下端口的密封阀，原料球从下加料密封室注入炉膛，当上加料密封室的原料球全部进入下加料密封室时，关闭加料仓内的密封阀，用于分隔上加料密封室和下加料密封室，再向上加料密封室添加原料球，然后密封上加料密封室上端口的密封阀，连接上加料密封室和下加料密封室不间断向炉腔投入原料；
(3.4)、原料球依次经炉腔最上方中温预热、中间高温还原合成、底部冷却；
(3.5)、出料时，产物先进入出料口中的上出料口密封室，当积累到一定量时，将上出料口密封室上端口的密封阀关闭，使得上出料口密封室与电阻炉的炉腔隔离，打开出料口内部的密封阀，连通上出料口密封室和下出料口密封室，产物从上出料口密封室进入到下出料口密封室中；然后关闭出料口内的密封阀，隔离上出料口密封室和下出料口密封室，同时打开上出料口密封室上端口的密封阀，连通炉腔与上出料口密封室，如此循环往复实现连续生产碳化硼。
6.根据权利要求5所述的一种连续生产碳化硼的方法，其特征在于：所述的粘结剂为糊精、聚乙烯醇中的一种或多种。
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2019
- 2019-11-27 CN CN201911185114.7A patent/CN110921671B/zh active Active
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