CS232287B1 - Způsob využiti tepla ze syntézy karbidu křemíku k výrobě karbidu boru - Google Patents

Abstract

Vynález spočívá v tom, že při výrobě karbidu křemíku podle Achesonova postupu se nejdříve vytvoří grafitové topné jádro, které se obalí žavážkou směsi kysličníku křemičitého a uhlíku ve steehiometrickém poměru pro vznik karbidu křemíku a ve vzdálehosti od jádra, kde se podle rozměru pece dosahují maximální teploty 2 200. C se vytvoří systém stěnových zábran rovnoběžných s grafitovým jádrem, nejlépe z grafitových desek a tento prostor se zaplní žavážkou směsi kysličníku boritého a uhlíku ve steehiometrickém poměru pro vznik karbidu boru stejné zrnitosti jako má směs kysličníku křemíku a uhlíku. V prostoru pece s teplotou nižší než 1 500 °C se může vytvořit další systém zábran, který oddělí prostor zaplněný směsí kysličníku boritého a uhlíku od ochranného tepelně izolačního zásypu.

Description

Karbit boru B^C ae připravuje principiálně stejným způsobem jako karbit křemíku SIC, tj· karboretnickou redukci oxidu boritého. Průmyslově podmínky jeou mírně diferencovány podle typu provozního zařízeni, hlavně pece a modifikují ae podle parametrů vstupních surovin, zejména zrnitosti, vlhkostí a obsahu nečistot. Z termodynamického rozboru a porovnání reakcí

Si0₂ + 3 C = SiC + 2 CO 2 B₂0₃ + 7 C - B₄C + 6 CO /1/ /2/ a závislosti paroiálniho tlaku oxidu uhelnatého na teplotě /viz např. obr. 1/ vyplývá, že karbit boru B^C vzniká při nižší teplotě neě karbit křemíku SiC. Tohoto faktu je vynutíte podle vynálezu, který ee týká přípravy B^C využitím průmyslového zařízení a současně tepla vznikajícího při výrobě SIC.

Při výrobě SiC je Achesonova pec vyhřívána průchodem elektrického proudu grafitovým topným odporovým jádrem a kolem jádra je vytvořena zavéika směsi oxidu křemičitého a uhlíku ve vyzkoušeném a ověřeném hmotnostním poměru. V zóně kolem topného jádra je pracovní teplota příliš vysoké, dochází zde k rozkladu SiC a naopak, ve vzdálenější oblasti od topného jádra, kde teplota nedosahuje potřebná výše pro průběh chemické reakce, zůstává složeni reakční směsi /tj. zavážky/ prakticky stejné a slouží především jako tepelně izolační séayp.

Produkt z této zóny je využíván jako vratná surovina pro příští syntézu. Předmět vynálezu se týká využiti tepla z oblasti mezi zonou SiC a zonou Izolačního zásypu k k uskutečněni syntézy karbidu boru. Způsob využiti tepla ze syntézy karbidu křemíku k k výrobě karbidu boru podlá vynálezu spočívá v tom, Že při výrobě karbidu křemíku podle Achesonova postupu sa nejdříve vytvoří grafitové topné jádro, která ae obalí savéžkou směsi kysličníku křemičitého a uhlíku ve stechiometrickém poměru pro vznik karbidu křemíku a ve vzdálenosti od jádra, kde ae podle rozměru pece dosahuje maximálně teploty 2 200 °C se vytvoří eystám stěnových zábran rovnoběžných a grafitovým jádrem, nejlépe a grafitových desek a tento prostor se zaplní savéžkou směsi kysličníku boritého a uhlíku ve stechiometrickém poměru pro viník karbidu boru stejné zrnitosti jako mé aměz kysličníku křemíku a uhlíku.

V proaetoru pece a teplotou nižší než 1 500 °C ee může vytvořit dalěí systém zábran, který oddělí prostor saplniný emisí kysličníku boritého e uhlíku od ochranného tepelně isolmčního zásypu. Výhoda tohoto spůaobu výroby se projeví především v úspoře tepelné energie, které by se jinak neužitečně akumulovala v iaolačním obalu. Další výhodou je možnost využití stávajícího zařízení k výrobě produktu, který je cenově efektivnější než samotný karbid křemíku, což celou výrobu jak karbidu křemíku, tak i karbidu boru podstatně zlevňuje.

Na připojeném obrázku 1 je zobrazen graf závislosti parciálního tlaku oxidu uhelnatého na teplotě a na obrázku 2 ja zobrazen schematický nákres konkrétního uspořádání eyntáV·

Přiklad

Schematický nákres konkrétního uspořádáni syntézy je na obr. 2. Při stavbě pece 1 na výrobu SiC podlá Achesonova spůaobu postupujeme tak, ia pomocí stěnových zábran ve funkci rozebíratelná formy ee nejprve připraví grafitové topné jádro £, která as z vnějších stran zasype směsí (SiO₂ * 3 C) £· Zébrany-formy, nejlépe plechová, se potom opatrně vytáhnou a dokončí aa savéžka horní části pece.

Podle navrhovaného spůaobu výroby B^C aa postupuje déle tak, že kromě plechových rozebíratelných forem na přípravu grafitového topného jádra aa rovnoběžně aa svislými stěnami těchto forem instaluje druhá řada stěn nebo zábran J podélně s delSí osou pece ve vzdálenosti, kde podle typu a rozměru pece lze předpokládat maximální teplotu 2 200 °Ó Do tohoto prostoru se umístí navážka směsi (ve stechiometrickám poměru BgO^ + 3,5 C) 5, se stejnou zrnitostí, jako má směs (SiO₂ + 3 C) Pokud je třeba strikně oddělit prostor tvorby SiC od B^C, je možno odděleni prostoru docílit grafitovými deskami, která v peci zůstanou po celou dobu syntézy a při rozebírání pece po skončení reakce umožní dokonalejší oddělení obou produktů - SiC a B^C. Chybný odhad vzdálenosti předpokládaná zóny s teplotou max. 2 200 °C směrem k vyšším hodnotám má za následek snížení výtěžku B^C, neohrozí však vlastní syntézu SiC, ani její výtěžnost.

Claims (2)

1. předmět vynálezu

   1. Zp&sob využití tepla ze syntézy karbidu křemíku k výrobě karbidu boru vyznačený tím, že při výrobě karbidu křemíku podle Achesonova postupu se nejdříve vytvoří grafitové . topné odporové jádro, která se obalí zavážkou směsi kysličníku křemičitého a uhlíku ve stechiometrickám poměru pro vznik karbidu křemíku a ve vzdálenosti od jádra, kde se podle rozměru pece dosahuje maximálně 2 200 °C, se vytvoří systém stěnových zábran rovno» běžných s grafitovým jádrem, nejlépe z grafitových desek, a tento prostor se zaplní zavážkou směsi kysličníku boritého a uhlíku ve stechiometrickám poměru pro vznik karbidu boru stejné zrnitosti jako má směs kysličníku křemičitého a uhlíku.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že v prostoru pece s teplotou nižší než

   1 500 °C se vytvoří delší systém zábran, který oddělí prostor zaplněný směsí kysličníku boritého a uhlíku od ochranného tepelně izolačního zásypu.