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DE1196168B - Process for the continuous production of silicon carbide - Google Patents

Process for the continuous production of silicon carbide

Info

Publication number
DE1196168B
DE1196168B DEE22370A DEE0022370A DE1196168B DE 1196168 B DE1196168 B DE 1196168B DE E22370 A DEE22370 A DE E22370A DE E0022370 A DEE0022370 A DE E0022370A DE 1196168 B DE1196168 B DE 1196168B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon carbide
coke
combustion chamber
mixture
heat source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE22370A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Adolf Vogt
Ludwig Korndoerfer
Dr Guenther Wiebke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Original Assignee
Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektroschmelzwerk Kempten GmbH filed Critical Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Priority to DEE22370A priority Critical patent/DE1196168B/en
Priority to CH89663A priority patent/CH426748A/en
Publication of DE1196168B publication Critical patent/DE1196168B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90Carbides
    • C01B32/914Carbides of single elements
    • C01B32/956Silicon carbide
    • C01B32/963Preparation from compounds containing silicon
    • C01B32/97Preparation from SiO or SiO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Siliciumcarbid Siliciumearbid wird im allgemeinen in Widerstandsöfen diskontinuierlich hergestellt. Dabei arbeitet man so, daß ein Ofen unter Spannung steht, während mindestens ein weiterer Ofen auskühlt und ein dritter aufgebaut wird. Diese Arbeitsweise bedingt große Gebäude und damit einen großen Kapitalaufwand.Process for the continuous production of silicon carbide silicon carbide is generally produced batchwise in resistance furnaces. It works one so that one furnace is under tension while at least one other furnace cools down and a third is built up. This way of working requires large buildings and thus a large capital expenditure.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden zur kontinuierlichen Herstellung von Siliciumcarbid aus Koks und Sand in loser oder stückiger Form, wobei die Ausgangsmischung mittels Wärmezufahr zur Reaktion gebracht wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzmaterial von der Wärmequelle zusammen mit dem an der Wärmequelle gebildeten Reaktionsprodukt unter Ausbildung eines Hohlraumes während der Ofenreise kontinuierlich oder zeitweise wegbewegt und auf diese Weise ein Temperaturgef älle zwischen der von der Wärinequelle wegbewegten Wand und den übrigen Wänden des Hohlraumes erzeugt wird.A process for continuous production has now been found of silicon carbide from coke and sand in loose or lump form, the starting mixture is brought to reaction by means of heat. The procedure is characterized by that the feed from the heat source coincides with that at the heat source reaction product formed with the formation of a cavity during the furnace travel continuously or temporarily moved away and in this way a temperature gradient between the wall moved away from the heat source and the remaining walls of the cavity is produced.

Die Brennkammer, welche sich bei dem Verfahren ausbildet, ist ein allseitig von während der Reaktion gebildetem Siliciumcarbid umschlossener Raum, welcher sich bei der Reaktion des Koks-Sand-Gemisches formt und bei der Zuführung der erforderlichen Reaktionswärme z. B. mittels eines elektrischen Lichtbogens die Elektroden umschließt. Sie wird in diesem Falle dadurch erhalten, daß zwei oder drei bewegliche Elektroden, welche z. B. in der Ziehrichtung oder quer dazu stehen können, über einer Schicht Sand angeordnet sind, in welcher sich eine Kohleplatte befindet. Auf diese wird stückiger Koks gegeben und mit den Elektroden gezündet. Der heiße Koks wird allmählich mit der üblichen Koks-Sand-Mischung, die für diesen Zweck vorteilhafterweise z. B. granuliert ist, abgedeckt. Dabei wird bei einer Spannung von etwa 80 V und 3000 A etwa 200 bis 250 kWh gefahren. Unter diesen Arbeitsbedingungen bildet sich ein Hohlraum, der allseitig von ansublimiertem Siliciumcarbid um,-eben ist und als Brennkammer bezeichnet wird. Letztere umschließt die Elektroden, die in der Kammer frei brennen.The combustion chamber, which is formed during the process, is a space enclosed on all sides by silicon carbide formed during the reaction. B. encloses the electrodes by means of an electric arc. It is obtained in this case in that two or three movable electrodes which, for. B. can stand in the direction of drawing or across it, are arranged over a layer of sand in which there is a carbon plate. Lumpy coke is placed on this and ignited with the electrodes. The hot coke is gradually mixed with the usual coke-sand mixture, which is advantageously used for this purpose, e.g. B. is granulated, covered. At a voltage of around 80 V and 3000 A, around 200 to 250 kWh is used. Under these working conditions, a cavity is formed which is surrounded on all sides by sublimated silicon carbide and is called a combustion chamber. The latter encloses the electrodes, which burn freely in the chamber.

An Stelle der Lichtbogenheizung kann die erforderliche Reaktionswänne auch durch elektrische Widerstandsheizung zugeführt werden, wenn man mit niedrigerer Spannung und größerer Stromstärke arbeitet. Schließlich kann man auch mit einem ölsauerstoffgebläse oder einem Gassauerstoffgebläse die notwendige Wärine entwickeln. Geeignet sind alle Wärmequellen, bei denen sich um das Heizaggregat herum die Brennkammer ausbilden kann.Instead of arc heating, the required reaction heat can also be fed by electrical resistance heating when using lower Voltage and greater amperage will work. After all, you can also work with one Oil-oxygen blower or a gas-oxygen blower develop the necessary heat. All heat sources in which the combustion chamber is located around the heating unit are suitable can train.

Die lose und/oder stückige Reaktionsmischung wird von oben her zu-eführt. Dabei hat es sich als C vorteilhaft erwiesen, wenn beim Arbeiten mit Lichtbogen dem Koks-Sand-Gemisch Alkali in Form von Alkaliverbindungen zugegeben wird, wodurch der Quarz in der Dampfphase die erforderliche Leitfähigkeit erhält. Ein Zusatz von Mengen unter 1 O/o, bezogen auf den Si0,-Gehalt der Koks-Sand-Mischung, beispielsweise von Natriumcarbonat, ist ausreichend.The loose and / or lumpy reaction mixture is fed in from above. It has proved advantageous as C, when the coke-sand mixture alkali is added in the form of alkali compounds when working with the arc, whereby the quartz in the vapor phase obtained the required conductivity. An addition of volume less than 1 O / o, based on the Si0, content of the coke-sand mixture, for example sodium carbonate, is sufficient.

Durch die Zuführung der losen oder stückigen Mischung von oben wird erreicht, daß die Wandstärke der Kammer z. B. um die Elektroden am schwächsten bleibt. Dadurch ist es möglich, die Brennkammer bzw. einen Teil derselben seitlich zu bewegen, ohne die Elektroden aus ihrer Lage zu bringen. Diese Bewegung wird z. B. durch Verwendung von Flaschenzügen erreicht. Sie wird aber auch dadurch bewirkt, daß die gesamte Anordnung auf einer beweglichen Vorrichtung ruht, welche kontinuierlich oder zeitweise weitergeführt wird. Durch diese Maßnahmen kann die Brennkammer oder ein Teil derselben ebenfalls seitlich bewegt werden, ohne daß dabei die Elektroden aus ihrer Lage gebracht werden. Dabei wird die vom Lichtbogen wegbewegte Wand nicht mehr so stark wie die übrige Brennkammer aufgeheizt und es entsteht ein Temperaturgefälle, durch welches ein Ansublimieren von Silieiumcarbid an der von der Wärinequelle entfernteren inneren weniger heißen Fläche der Brennkammer ermöglicht wird.The loose or lumpy mixture is fed in from above achieved that the wall thickness of the chamber z. B. remains weakest around the electrodes. This makes it possible to move the combustion chamber or part of it sideways, without dislodging the electrodes. This movement is z. B. by use reached by pulleys. But it is also caused by the fact that the entire Arrangement rests on a movable device, which continuously or intermittently is continued. Through these measures, the combustion chamber or a part of the same can also be moved laterally without the electrodes being moved out of their position will. The wall that is moved away from the arc is no longer as strong as that The rest of the combustion chamber is heated up and a temperature gradient arises through which a sublimation of silicon carbide on the inner more distant from the heat source less hot surface of the combustion chamber is made possible.

Die Bewegung der Brennkammer wird so geleitet, daß ein Temperaturgefälle von 5 bis 1200' C sich einstellen läßt. Dabei hat sich gezeigt, daß die Geschwindigkeit des Ziehens von Einfluß auf die Abscheidung des Siliciumcarbids ist. Wird die innere Wand der Brennkammer langsam von der Wärmequelle entfernt, so daß die Abscheidung über eine längere Zeitspanne in der gleichen Stellung der der Fläche erfolgt, so entsteht eine sehr dichte Kruste. Führt man die Bewegung dagegen rascher durch, so können sich die Einzelkristalle besser ausbilden, während die Kruste porös bleibt. Das Verfahren erlaubt es also, die Kristallstruktur des hergestellten Siliciumcarbids in jedem gewünschten Sinne zu beeinflussen, so daß ein gezieltes Arbeiten möglich ist.The movement of the combustion chamber is directed in such a way that a temperature gradient of 5 to 1200 ° C can be set. It has been shown that the rate of pulling has an influence on the deposition of the silicon carbide. If the inner wall of the combustion chamber is slowly removed from the heat source, so that the deposition takes place over a longer period of time in the same position as the surface, a very dense crust is created. If, on the other hand, the movement is carried out more quickly, the individual crystals can develop better while the crust remains porous. The process thus makes it possible to influence the crystal structure of the silicon carbide produced in any desired sense, so that targeted work is possible.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß eine Kühlung der arbeitenden Fläche dadurch bewirkt wird, daß der durch die Bewegung-der Brennkammer entstehende Siliciumcarbidstrang bei höherer Temperatur, z. B. 800' C, abgebrochen wird. Durch diese Maßnahme allein oder in Verbindung mit der Einstellung der Ziehgeschwindigkeit der Brennkammer kann ebenfalls ein gewünschtes Temperaturgefälle zwischen der Sublimätionstemperatur und der Temperatur der bewegten Innenfläche der Brennkammer erreicht werden.Furthermore, it has been shown that the working surface is cooled in that the silicon carbide strand produced by the movement of the combustion chamber is at a higher temperature, e.g. B. 800 'C, is canceled. By means of this measure alone or in connection with the setting of the drawing speed of the combustion chamber, a desired temperature gradient between the sublimation temperature and the temperature of the moving inner surface of the combustion chamber can also be achieved.

Die Wirkung des Verfahrens kann unterstützt werden, wenn die seitliche Abführung der Reaktionsgase nach Bildung der Brennkammer durch Anstechen derselben erfolgt. Zu diesem Zweck wird beim Anfahren des Ofens seitlich der Elektroden in der Bewegungsrichtung aus Kohlenstoffsteinen ein Kanal gelegt, der so nahe an die Elektroden heranreicht, daß sich am Anfang des Kanals die Brennkammerwand ausbildet. Diese wird nach Aufwand von etwa 150 kWh mit einer Stahlstange durchstoßen, so daß die Entgasung der Brennkammer nach oben praktisch aufhört. Bei der Verarbeitung von Reaktionsmischungen in loser Form ist diese Maßnahme von Wichtigkeit, weil nämlich bei nicht seitlicher Abführung des Kohlenoxyds dieses die lose Mischung wegbläst.The effect of the method can be supported if the lateral discharge of the reaction gases takes place after the formation of the combustion chamber by piercing the same. For this purpose, when starting the furnace, a channel made of carbon bricks is laid to the side of the electrodes in the direction of movement, which comes so close to the electrodes that the combustion chamber wall is formed at the beginning of the channel. This is pierced with a steel rod after an effort of around 150 kWh, so that the degassing of the combustion chamber practically ceases upwards. This measure is important when processing reaction mixtures in loose form, because if the carbon oxide is not discharged to the side, it will blow away the loose mixture.

Das Kohlenoxyd brennt an der Luft mit gelber Farbe, wobei die Gelbfärbung von dem beigegebenen Alkali herrührt. Kann sich aber der gebildete Siliciumcarbiddampf an der Innenseite der bewegten Fläche der Brennk2mmer nicht vollständig abscheiden, weil diese beispielsweise zu heißt ist, so verbrennt Siliciumcarbid mit dem Kohlenoxyd, wodurch die Flamme weiß gefärbt wird. In diesem Falle muß für eine Kühlung der Abscheidungsfläche gesorgt werden. Dies wird entweder durch Ziehen in der Richtung weg von der Wärmequelle oder durch Wegräumen der Ausgangsmischung von der Rückseite der bewegten Fläche erreicht.The carbon dioxide burns in the air with a yellow color, whereby the yellow coloration comes from the added alkali. But can the silicon carbide vapor formed do not separate completely on the inside of the moving surface of the combustion chamber, because this is too named, for example, silicon carbide burns with the carbon oxide, whereby the flame is colored white. In this case, the deposition surface must be cooled to be taken care of. This is done either by pulling in the direction away from the heat source or by clearing the starting mixture away from the rear of the moving surface achieved.

Anstatt frei zu verbrennen, kann das Kohlenoxyd größtenteils beispielsweise abgesaugt und einer anderen Verwendung zugeführt werden.For example, instead of burning freely, the carbon oxide can mostly sucked off and put to another use.

Von dem durch das Ziehen entstehenden Siliciumearbidstrang wird die nicht oder nur teilweise umgesetzte lose oder stückige Mischung kontinuierlich oder zeitweise abgeräumt und als Rücklaufmaterial die Brennk;;mmer damit wieder beschickt.From the strand of silicon arbide produced by the drawing, the not or only partially converted loose or lumpy mixture continuously or temporarily cleared and used as return material the combustion chamber ;; always loaded with it again.

Das Reaktionsprodukt wird von der Außenseite der bewegten Fläche der Brennkammer kontinuierlich oder zeitweise entfernt und der üblichen Verarbeitung zugeführt. Dabei kann, falls es wünschenswert ist, die vollständige Abkühlung des entstandenen Siliciumearbids abgewartet werden. Es ist aber auch möglich, das Reaktionsprodukt bei einer beliebigen Temperatur von dem Strang zu entfernen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn, wie oben erwähnt, das Temperaturgefälle zwischen Sublimationstemperatur und Innenfläche der bewegten Wand gesteuert werden soll.The reaction product is from the outside of the moving surface of the Combustion chamber removed continuously or temporarily and the usual processing fed. If it is desirable, the complete cooling of the silicon carbide formed must be awaited. But it is also possible to use the reaction product to remove from the strand at any temperature, which is particularly important then it is advantageous if, as mentioned above, the temperature gradient between the sublimation temperature and inner surface of the moving wall is to be controlled.

Ist es erforderlich, die physikalischen Eigenschaften von Siliciumearbid, z. B. elektrische Leitfähigkeit, Farbe, zu verändern, so können alle bereits vorbeschriebenen Maßnahmen aneewandt werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Grünfärbung von Siliciumcarbid dadurch zu erhalten, daß Stickstoff in die Brennkammer eingeleitet oder feste Stickstoffverbindungen zur Ausgangsmischung zugegeben werden. Ganz allgemein können zur Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit von Siliciumcarbid Elemente und/oder Verbindungen der I. bis VIII. Gruppe des Periodischen Systems verwendet werden, die man dem Möller vor der Herstellung von Siliciumearbid beimischt oder während der Herstellung zuführt.Is it necessary to examine the physical properties of silicon carbide, z. B. electrical conductivity, color to change, so can all of the above Measures to be applied. For example, it is possible to have a green color of To obtain silicon carbide by introducing nitrogen into the combustion chamber or solid nitrogen compounds are added to the starting mixture. In general can influence the electrical conductivity of silicon carbide elements and / or compounds of groups I to VIII of the Periodic Table are used that you add to the Möller before the production of silicon carbide or feeds during manufacture.

Gegenüber den herkömmlichen Widerstandsöfen kommt das erfindungsgemäße Verfahren mit kleineren Gebäuden aus, weil nur eine Ofenanordnung erforderlich ist, während bei der üblichen Arbeitsweise zu einem Transformator 3 bis 4 öfen gehören. Zum Betriebe eines Lichtbogenofens ist außerdem kein so großer Regelbereich des Trafos notwendig wie beim Widerstandsofen, bei welchem die Spannung dem dauernd sinkenden Widerstand angepaßt werden muß. Die mit dem diskontinuierlichen Verfahren durch das Aufbauen der öfen verbundene große Materialumwälzung verringert sich hier wesentlich, weil es möglich ist, die nicht umgesetzte Mischung gleich wieder auf die zu den Elektroden wandernde Seite aufzugeben.Compared to conventional resistance furnaces, the method according to the invention manages with smaller buildings, because only one furnace arrangement is required, whereas 3 to 4 furnaces belong to a transformer in the usual way of working. In addition, to operate an arc furnace, the transformer does not need such a large control range as in the resistance furnace, in which the voltage has to be adapted to the continuously decreasing resistance. The large material circulation associated with the discontinuous process due to the construction of the furnace is significantly reduced here, because it is possible to immediately return the unreacted mixture to the side moving to the electrodes.

Ein wesentlicher Vorteil bei dem eründungsgemäßen Verfahren ist auch der Anfall des größten Teiles des Reaktionsgases in einem Rohr. Es kann von dort leicht anderen Verwendungszwecken zugeführt werden. Außerdem gelingt es in einfacher Weise eine Gasreinigung durchzuführen, um die Umgebung vor Belästigungen zu schützen. Beispiel Zwei Eisenbahnschienen von je 5700 mm Länge wurden durch vier Querrohre auf einen inneren Ab- stand von 680 mm verschraubt und in gleichmäßigem Abstand auf vier Steine von 250 mm Höhe gelegt. In der Mitte dieser Anordnung wurde ein U-förrniges Blech von 350mm Länge, 1000 mm Breite und 500 mm Schenkelhöhe in Längsrichtung der Schienen gelegt. Auf beiden Seiten schlossen sich U-förmige Bleche von jeweils 2000 mm Länge, 1000 mm Breite und einer Schenkelhöhe von ebenfalls 500 mm an. Diese Bleche waren auf den Schienen durch Rohre von 15 mm Durchmesser rollbar gelagert. Unter den inneren Enden der beiden Seitenkästen und unter dem Mittelkasten lag auf den Schienen ein durchgehendes starkes Blech. Die Seitenwände waren durch je ein eingestelltes Blech von 1000 - 500 mm so geschützt, daß beim Auseinanderziehen der Kästen keine Mischung herausrieseln konnte.A significant advantage of the method according to the invention is that most of the reaction gas is produced in a tube. From there it can easily be used for other purposes. In addition, it is possible to carry out gas cleaning in a simple manner in order to protect the environment from nuisance. Example Two railroad tracks, each 5700 mm in length were screwed mm by four cross tubes on an inner distance of 680 and placed evenly spaced on four blocks of 250 mm height. In the middle of this arrangement, a U-shaped sheet metal 350 mm in length, 1000 mm in width and 500 mm in leg height was placed in the longitudinal direction of the rails. U-shaped metal sheets, each 2000 mm long, 1000 mm wide and a leg height of 500 mm, were connected on both sides. These sheets were mounted on the rails so that they could roll through tubes 15 mm in diameter. Under the inner ends of the two side boxes and under the center box, a continuous, strong sheet lay on the rails. The side walls in each case by a set apron by 1000 - 500 mm so protected that could trickle out no mixing when pulling the boxes.

Unter die senkrecht hängenden Graßtelektroden mit 150 mm Durchmesser, welche sich mit einem Abstand von 230 mm in der Längsrichtung mittig über dem 350 mm langen, fest angeordneten U-förmigen Blech befanden, wurde eine Sandschicht von 40 mm Höhe gegeben und ein Kohlestück von 440 mm Länge eingelegt. Im Abstand von etwa 80 mm von den Elektroden bildeten amorphe Siliciumearbidstücke eine Wanne. Um später ein Auseinanderziehen der sich bildenden Brennkammerwände zu ermöglichen, wurde zwischen den Elektroden und den seitlichen Blechwänden vier mit gemahlenem Koks gefüllte Kartons in die die Wanne bildenden Amorphstücke gestellt. Ebenfalls in etwa 80 mm Abstand von den Elektroden wurde aus Kohlesteinen 250 - 125 - 63 mm in der Ziehrichtung nach beiden Seiten je ein Kanal gelegt. Nach Einbringen von stückigem Koks auf den Kohleblock wurde durch Senken der Elektroden gezündet und nach einigen Minuten der heiße Koks mit einem Koks-Sand-Gemisch abgedeckt. Die Spannung wurde von 80Volt beim Einfahren langsam auf 120Volt erhöht und der Ofen mit 300 kW belastet.Under the vertically hanging grass electrodes with a diameter of 150 mm, which were located at a distance of 230 mm in the longitudinal direction centrally above the 350 mm long, firmly arranged U-shaped sheet, a layer of sand 40 mm high was placed and a piece of coal 440 mm Inserted length. At a distance of about 80 mm from the electrodes, pieces of amorphous silicon carbide formed a trough. In order to later allow the combustion chamber walls to be pulled apart, four cardboard boxes filled with ground coke were placed between the electrodes and the side sheet metal walls in the pieces of amorphous material that formed the tub. Also at a distance of about 80 mm from the electrodes, a channel was laid from coal stones 250 - 125 - 63 mm in the direction of drawing on each side. After lumpy coke had been placed on the coal block, the electrodes were lowered to ignite and, after a few minutes, the hot coke was covered with a coke-sand mixture. The voltage was slowly increased from 80 volts when it was retracted to 120 volts and the furnace was loaded with 300 kW.

Etwa 30 Minuten nach dem Anfahren des Ofens wurde die gebildete Ofenwand mit einer Eisenstange durch die Kanäle durchstoßen, so daß das gebildete Kohlenoxyd seitlich entweichen konnte. Nach ungefähr einer Stunde wurden die beiden Blechmulden seitlich um 2 cm gezogen. Dabei fiel die Ofenmischung in die Brennkammer nach. Das Ziehen der Blechkästen um jeweils 2 cm nach außen wurde in einem Abstand von etwa 30Minuten immer wieder durchgeführt. Während des Versuches, der nach 6 Stunden abgebrochen wurde, konnte je nach der gewählten Spannung zwischen 80 und 160Volt eine Ofenbelastung von 200 bis 450 kW gefahren werden.About 30 minutes after the furnace was started up, the furnace wall formed was pierced through the channels with an iron rod so that the carbon oxide formed could escape laterally. After about an hour, the two metal troughs were pulled sideways by 2 cm. The oven mixture fell into the combustion chamber. The metal boxes were pulled outwards by 2 cm each time at a distance of about 30 minutes. During the test, which was terminated after 6 hours, an oven load of 200 to 450 kW could be run , depending on the voltage selected between 80 and 160 volts.

Beim Abbau des Ofens zeigte sich, daß die gebildeten Wände der Brennkammer vom Kanalstein zur Elektrode auf eine Stärke von je 200 mm Siliciumcarbid angewachsen waren, d. h. die Stärke der Wände entsprach der seitlich gezogenen Strecke. Außerdem waren in diesen Wänden die Bläserkanäle zu sehen, durch die während des Versuches das Kohlenoxyd entweichen konnte.When the furnace was dismantled, it was found that the walls of the combustion chamber had grown from the channel stone to the electrode to a thickness of 200 mm silicon carbide each , ie. H. the thickness of the walls corresponded to the distance drawn to the side. In addition, the fan ducts could be seen in these walls, through which the carbon oxide could escape during the experiment.

Es hatten sich 103 kg kristallisiertes Siliciumcarbid gebildet. 103 kg of crystallized silicon carbide had formed.

Beispiel 2 über einem aus Blechen bestehenden Kanal von 1 m Breite, 1 m Höhe und 3 m Länge befinden sich zwei Grafitelektroden von 150 mm Durchmesser mittig so angeordnet, daß bei einem Elektrodenabstand von etwa 40 cm die äußere Elektrode 500 mm vom Kanalende entfernt ist. Auf dem Boden des Kanals wird eine 200 mm hohe Schicht von Altmaterial (Material von einem früheren Versuch) aufgeschüttet und darauf 100 mm einer normalen Koks-Sand-Mischung gegeben. Die Elektroden werden bis auf die Mischung abgelassen, mit stückigem Koks gezündet und nach einigen Minuten der heiße Koks mit einem Koks-Sand-Gemisch abgedeckt. Bei 130 Volt nimmt der Ofen etwa 2500 Ampere auf.Example 2 Above a sheet metal channel 1 m wide, 1 m high and 3 m long, two graphite electrodes 150 mm in diameter are arranged centrally so that the outer electrode is 500 mm from the end of the channel with an electrode spacing of about 40 cm. A 200 mm high layer of waste material (material from an earlier experiment) is poured onto the bottom of the canal and 100 mm of a normal coke-sand mixture is placed on top of it. The electrodes are drained down to the mixture, ignited with lumpy coke and, after a few minutes, the hot coke is covered with a coke-sand mixture. At 130 volts, the furnace draws around 2500 amps.

Nach 20 Minuten wird die gebildete Ofenwand in der Längsrichtung des Kanals angestochen, so daß das gebildete Kohlenoxyd seitlich entweichen kann. Nach weiteren 25 Minuten wird der Blechkanal mit der Reaktionsmasse 2 cm gezogen, und zwar in Richtun g der äußeren Elektrode. In den nächsten 3 Stunden erfolgt eine Bewegung in der g C gleichen Richtung von 1 cm nach jeweils 15 Minuten. Im weiteren Verlauf des Versuches wird dann 2 cm nach 15 Minuten in der gleichen Richtung gezogen. Im Verlauf einer Gesamtversuchsdauer von 28 Stunden 15 Minuten wird die Ofengrube insgesamt 200 cm nach einer Seite gerückt. Die Elektroden bleiben trotz des seitlichen Ziehens in der ursprünglichen Stellung. Dies ist möglich, weil sich ein' Reaktionsraum ausbildet, der durch die aufgegebene Beschikkung an der Oberseite keine feste Decke hat.After 20 minutes the furnace wall formed is pierced in the longitudinal direction of the channel so that the carbon oxide formed can escape laterally. After another 25 minutes of the sheet metal duct is pulled cm with the reaction mass 2, in Richtun g of the outer electrode. Over the next 3 hours, a movement takes place in the same direction C g of 1 cm after 15 minutes. In the further course of the experiment, 2 cm is then pulled in the same direction after 15 minutes. In the course of a total test duration of 28 hours 15 minutes, the furnace pit is moved a total of 200 cm to one side. The electrodes remain in their original position despite the sideways pull. This is possible because a 'reaction space is formed which has no solid ceiling on top due to the abandoned loading.

Die Spannung wechselt zwischen 80 und 115 Volt bei etwa 1600 bis 3000 Ampere. Nach dem Erkalten des Ofens werden 379 kg Siliciumcarbid beira Abbau erhalten.The voltage changes between 80 and 115 volts at around 1600 to 3000 amps. After the furnace has cooled down, 379 kg of silicon carbide are obtained during degradation.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Siliciumearbid aus Koks und Sand in loser oder stückiger Form, wobei die Ausgangsmischung mittels Wärinezufuhr zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzmaterial, von der Wärmequelle zusammen mit dem an der Wärmequelle gebildeten Reaktionsprodukt, unter Ausbildung eines Hohlraumes während der Ofenreise, kontinuierlich oder zeitweise wegbewegt und auf diese Weise ein Temperaturgefälle zwischen der von der Wärmequelle wegbewegten Wand und den übrigen Wänden des Hohlraumes erzeugt wird. Claims: 1. A process for the continuous production of silicon carbide from coke and sand in loose or lumpy form, the starting mixture being reacted by means of a supply of heat, characterized in that the feedstock, from the heat source together with the reaction product formed at the heat source, under Formation of a cavity during the furnace travel, continuously or temporarily moved away and in this way a temperature gradient is generated between the wall moved away from the heat source and the other walls of the cavity. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Reaktionsgemisches durch einen elektrischen Lichtbogen erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koks-Sand-Gemisch Alkali in Form von Alkaliverbindungen zugegeben wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nicht umgesetztes stückiges Rücklaufmaterial mit dem Koks-Sand-Gemisch aufgegeben wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturgefälle variabel gestaltet wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man von der Außenseite der bewegten Fläche kontinuierlich oder zeitweise das Reaktionsprodukt entfernt. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich gasförmige oder feste Stoffe in die Brennkammer eingeführt werden, welche in bekannter Weise die Eigenschaften des Siliciumcarbids verändern. In Betracht gezogene Druckschriften-USA.-Patentschriften Nr. 2 801156, 2 285 837, 1660144.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the reaction mixture takes place by an electric arc. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the coke-sand mixture alkali is added in the form of alkali compounds. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that unreacted lumpy return material is abandoned with the coke-sand mixture. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the temperature gradient is made variable. 6. The method according to claim 5, characterized in that the reaction product is removed continuously or intermittently from the outside of the moving surface. 7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that additionally gaseous or solid substances are introduced into the combustion chamber, which change the properties of the silicon carbide in a known manner. Contemplated booklet USA. Patent Nos. 2,801,156, 2,285,837, the 1,660,144th
DEE22370A 1962-02-08 1962-02-08 Process for the continuous production of silicon carbide Pending DE1196168B (en)

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