JPS61178413A - Production of silicon carbide powder - Google Patents
Production of silicon carbide powderInfo
- Publication number
- JPS61178413A JPS61178413A JP60018999A JP1899985A JPS61178413A JP S61178413 A JPS61178413 A JP S61178413A JP 60018999 A JP60018999 A JP 60018999A JP 1899985 A JP1899985 A JP 1899985A JP S61178413 A JPS61178413 A JP S61178413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- silicon carbide
- silicon
- reaction
- carbide powder
- 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
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は微粉末状の炭化ケイ素の製造方法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing finely powdered silicon carbide.
[従来の技術]
炭化ケイ素はその優れた熱衝撃抵抗性により、各方面で
利用がなされている。また、その利用の際には、低温で
の焼結性の容易さ、触媒活性の増大などの面から、原料
粒子の粒径は1000Å以下とすることが望ましく、そ
のような小さい粒径を有する炭化ケイ素粉末が望まれて
いた。[Prior Art] Silicon carbide is used in various fields due to its excellent thermal shock resistance. In addition, when using it, it is desirable that the particle size of the raw material particles be 1000 Å or less in terms of ease of sinterability at low temperatures and increase in catalytic activity. Silicon carbide powder was desired.
従来、炭化ケイ素の粉末を製造するにあたっては(1)
式に示すような、二酸化ケイ素に炭素を反応させ、炭化
ケイ素を製造する方法がある。Conventionally, in manufacturing silicon carbide powder, (1)
There is a method of producing silicon carbide by reacting silicon dioxide with carbon as shown in the formula.
Si 02 +30−+Si C+2CO・・・
(1)また(2)式に示すような、四塩化ケイ素にメタ
ンを反応させて、炭化ケイ素を製造する方法もある。Si 02 +30-+Si C+2CO...
(1) There is also a method of producing silicon carbide by reacting silicon tetrachloride with methane as shown in formula (2).
Si Cl 4+CH4→Si C+4HC1・
・・(2)[発明が解決しようとする問題点]
上記した方法では、以下のような問題点があった。Si Cl 4+CH4→Si C+4HC1・
(2) [Problems to be solved by the invention] The above-mentioned method had the following problems.
(1)式の方法では、反応を行なわせるにあたって、2
000℃を越える温度が必要であり、多量の熱エネルギ
ーを必要としていた。また、得られる炭化ケイ素は粒子
径が太き(なるために、微粉末状の炭化ケイ素を得るに
は粉砕工程が不可欠となっていた。そのために得られる
粉末状炭化ケイ素の粒度分布は広くなることが多く、ま
た、1000A以下の微粒子を得ることは、かなり困難
であった。さらに粉砕工程中に不純物が混入する場合も
あった。そして製造工程が多いために、製品が高価とな
るといった不具合もあった。In the method of formula (1), in carrying out the reaction, 2
A temperature exceeding 1,000°C was required, and a large amount of thermal energy was required. In addition, the obtained silicon carbide has a large particle size, so a pulverization process is indispensable to obtain fine powder silicon carbide.As a result, the particle size distribution of the obtained powder silicon carbide is wide. In addition, it was quite difficult to obtain fine particles of 1000A or less.Furthermore, impurities were sometimes mixed in during the pulverization process.And because there were many manufacturing steps, the product became expensive. There was also.
また(2)式の製造方法では、原料である四塩化ケイ素
が高価であり、従って得られる炭化ケイ素も高価となっ
ていた。また有害な塩化水素ガスが発生し、その処理に
工数がかかるという問題点があった。Furthermore, in the manufacturing method of formula (2), silicon tetrachloride, which is a raw material, is expensive, and thus the silicon carbide obtained is also expensive. There is also the problem that harmful hydrogen chloride gas is generated, and its treatment requires a lot of man-hours.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、容易
に微粒子状の炭化ケイ素粉末を得る製造方法を提供する
ものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a manufacturing method for easily obtaining fine particulate silicon carbide powder.
[問題点を解決するための手段]
本発明の製造方法は、金属ケイ素粉末を酸化性ガス雰囲
気中で酸化して超微粒子状あるいはガス状の一酸化ケイ
素とする酸化工程と、
咳一酸化ケイ素を炭素を含む還元性ガス雰囲気中で炭化
する炭化工程とからなることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The production method of the present invention includes an oxidation step in which metallic silicon powder is oxidized in an oxidizing gas atmosphere to form ultrafine particulate or gaseous silicon monoxide; and cough silicon monoxide. and a carbonization step of carbonizing in a reducing gas atmosphere containing carbon.
本発明にいう酸化工程は本発明の1つの特色を成すもの
であり、金属ケイ素粉末を酸化性ガス雰囲気中で酸化し
て一酸化ケイ素とする工程である。The oxidation step referred to in the present invention is one of the features of the present invention, and is a step in which metallic silicon powder is oxidized in an oxidizing gas atmosphere to form silicon monoxide.
この金属ケイ素粉末は、粒子が細かい方が好ましく、2
00メツシュ以下のものが特に望ましい。It is preferable that this metal silicon powder has fine particles, and 2
00 mesh or less is particularly desirable.
このような粒子の金属ケイ素粉末を使用すれば、得られ
る炭化ケイ素粉末の粒度も100人〜1゜00人と好ま
しい範囲となる。なお、金属ケイ素粉末は純度の特に^
いものを用いるような必要はない。If a metal silicon powder having such particles is used, the particle size of the obtained silicon carbide powder will also be in a preferable range of 100 to 1.000 particles. In addition, the purity of metallic silicon powder is particularly high.
There is no need to use anything else.
酸化性ガスには代表的なものに酸素ガス、オゾンガス等
があり、金属ケイ素粉末を酸化して一酸化ケイ素とする
ものを用いることができる。そして金属ケイ素粉末と酸
化性ガスとを反応させるに当っては、種々の方法が考え
られるが、金属ケイ素粉末と酸化性ガスとによって、粉
塵雲を形成させ、この粉塵雲に着火して爆発、燃焼させ
ることにより、酸化することが望ましい。この方法によ
れば、酸化反応の際に生ずる発熱により、他の金属ケイ
素粉末の酸化が促進され、高場となって超微粒子状、あ
るいはガス状の一酸化ケイ素が生成する。そして酸化の
際の反応炎の熱エネルギーを利用して後述の炭化工程を
行なうことが可能となる。この着火手段としては、バー
ナー、プラズマジェット、アーク放電、レーザー光など
を使用することができる。また粉塵雲の濃度は用いる金
属ケイ素粉末の粒径および着火手段等によって、最適濃
度を決めることが好ましい。なお、金属ケイ素粉末は、
掻く短い時間を区切って、間欠的に供給してもよいし、
連続的に供給してもよい。ただし熱効率の面から、反応
炎は連続的に形成することが望ましい。Typical oxidizing gases include oxygen gas, ozone gas, etc., and those that oxidize metal silicon powder to form silicon monoxide can be used. Various methods can be considered for reacting the metal silicon powder and the oxidizing gas, but the metal silicon powder and the oxidizing gas form a dust cloud, and this dust cloud is ignited to cause an explosion. It is desirable to oxidize by burning. According to this method, the heat generated during the oxidation reaction promotes the oxidation of other metal silicon powders, creating a high field and producing ultrafine particulate or gaseous silicon monoxide. Then, it becomes possible to perform the carbonization step described below by utilizing the thermal energy of the reaction flame during oxidation. As this ignition means, a burner, plasma jet, arc discharge, laser light, etc. can be used. Further, it is preferable to determine the optimum concentration of the dust cloud depending on the particle size of the metal silicon powder used, the ignition means, etc. In addition, metallic silicon powder is
It may be supplied intermittently by separating short periods of scratching, or
It may be fed continuously. However, from the standpoint of thermal efficiency, it is desirable to form the reaction flame continuously.
炭化工程は上記酸化工程により得られた一酸化ケイ素を
還元し、かつ炭化して炭化ケイ素とする工程である。こ
の炭化工程に用いられる炭素を含む還元性ガスは、例え
ば水素ガスにカーボンを混合したような粉塵雲を用いる
ことができる。これによれば、水素ガスで一酸化ケイ素
を還元しつつ、同時にカーボンで炭化することができる
。しかしながら、一酸化ケイ素を還元するのに充分な水
素と、炭化するのに充分な炭素をもつメタン、エタン等
の炭化水素系ガスを用いることが望ましい。The carbonization step is a step in which the silicon monoxide obtained in the oxidation step is reduced and carbonized to form silicon carbide. As the reducing gas containing carbon used in this carbonization step, a dust cloud such as a mixture of hydrogen gas and carbon can be used, for example. According to this, silicon monoxide can be reduced with hydrogen gas and carbonized with carbon at the same time. However, it is desirable to use a hydrocarbon-based gas such as methane or ethane that has sufficient hydrogen to reduce the silicon monoxide and sufficient carbon to carbonize it.
この炭化水素系・ガスを用いた場合には、含まれる水素
元素及び炭素元素による還元反応が生じ、続いて炭素に
よる炭化反応が生じる。なお、炭素を含む還元性ガスに
より反応系が冷却するのを防ぐために、炭素を含む還元
性ガスは予め加熱しておくことが望ましい。When this hydrocarbon-based gas is used, a reduction reaction occurs due to the hydrogen and carbon elements contained therein, followed by a carbonization reaction due to the carbon. Note that in order to prevent the reaction system from being cooled by the reducing gas containing carbon, it is desirable to heat the reducing gas containing carbon in advance.
一般化ケイ素は、高温で上記炭素を含む還元性ガスと接
触することにより、還元、炭化されて炭化ケイ素となる
。この場合、酸化工程の熱を利用する意味において、酸
化工程と炭化工程とは連続して行なうことが望ましい。General silicon is reduced and carbonized to silicon carbide by contacting with the above carbon-containing reducing gas at high temperature. In this case, it is desirable that the oxidation step and the carbonization step be performed consecutively in order to utilize the heat of the oxidation step.
酸化工程で金属ケイ素粉末と酸化性ガスとによる粉塵雲
を形成した場合には、金属ケイ素粉末と酸化性ガスとに
よる、一酸化ケイ素を多量に含む連続反応炎が形成され
る。従って、この連続反応炎を上記還元性雰囲気中で生
ぜしめることにより、この連続反応炎の熱エネルギーに
よって連続的に還元、炭化反応が進み、超微粒子状ある
いはガス状の一般化ケイ素は微細な粉末状の炭化クイ素
とすることができる。When a dust cloud is formed by the metal silicon powder and the oxidizing gas in the oxidation step, a continuous reaction flame containing a large amount of silicon monoxide is formed by the metal silicon powder and the oxidizing gas. Therefore, by generating this continuous reaction flame in the above-mentioned reducing atmosphere, reduction and carbonization reactions proceed continuously due to the thermal energy of this continuous reaction flame, and ultrafine particle or gaseous general silicon is converted into fine powder. It can be made into a form of dicarbide.
得られた炭化ケイ素は、バグフィルタ−等周知の捕集装
置によって捕集することができる。なお捕集装置を通過
したガス体には通常、未反応の酸化性ガス、および炭素
を含む還元性ガスが含まれているので、燃焼等の処理後
排出することが望ましい。The obtained silicon carbide can be collected by a well-known collection device such as a bag filter. Note that since the gas body that has passed through the collection device usually contains unreacted oxidizing gas and reducing gas containing carbon, it is desirable to discharge it after processing such as combustion.
[発明の作用及び効果]
本発明の製造方法によれば、バーナー、プラズマジェッ
ト等の着火手段を用いるのみで、金属ケイ素粉末と酸化
性ガスの反応の酪化じる発熱により、他の金属ケイ素粉
末の反応が促進される。従って熱効率が極めて高(、低
コスト化が図れる。[Operations and Effects of the Invention] According to the manufacturing method of the present invention, by only using an ignition means such as a burner or a plasma jet, the heat generated by the reaction between the metal silicon powder and the oxidizing gas causes the oxidation of other metal silicon powder. Powder reaction is accelerated. Therefore, thermal efficiency is extremely high (and costs can be reduced).
そして超微粒子状、あるいはガス状の一般化ケイ素を含
む反応炎が連続的に形成され、この反応炎に炭素を含む
還元性ガスを接触させる事で、連続的に大量の微粒子状
の炭化ケイ素粉末が製造される。従って、極めて効率よ
く、均質な炭化ケイ素粉末が量産性よく得られる等本発
明の効果は大きい。A reaction flame containing ultrafine particle or gaseous generalized silicon is continuously formed, and by contacting this reaction flame with a reducing gas containing carbon, a large amount of fine particle silicon carbide powder is continuously formed. is manufactured. Therefore, the present invention has great effects such as being able to obtain homogeneous silicon carbide powder extremely efficiently and with good mass production.
[実施例1
第1図に本発明の製造方法に係わる製造装置を示す。こ
の製造装置は、内壁を耐熱レンガ15で囲まれ、一方の
側壁に排出通路30を有する反応F10と、反応炉10
の他方の側壁に設けられ、反応炉10に火炎を送るバー
ナー20とから主として構成されている。バーナー20
には金属ケイ素粉末を供給する粉末供給装置21と、酸
素を供給する酸素供給管22及び種火用のLPGを供給
するLPG供給管23が配設されている。反応炉10上
壁には余熱炉11を介してメタンガスを供給するメタン
ガス供給管12が反応炉10内に開口するように設けら
れている。[Example 1] Fig. 1 shows a manufacturing apparatus related to the manufacturing method of the present invention. This manufacturing apparatus includes a reaction F10 whose inner wall is surrounded by heat-resistant bricks 15 and a discharge passage 30 on one side wall, and a reactor 10.
The burner 20 is provided on the other side wall of the reactor 10 and sends flame to the reactor 10. burner 20
A powder supply device 21 for supplying metal silicon powder, an oxygen supply pipe 22 for supplying oxygen, and an LPG supply pipe 23 for supplying LPG for a pilot flame are disposed in the fuel cell. A methane gas supply pipe 12 for supplying methane gas via the preheating furnace 11 is provided on the upper wall of the reactor 10 so as to open into the reactor 10 .
また排出通路30には粉末捕集袋W131が設けられ、
粉末捕集装置31の接方には未捕集の炭化ケイ素粉末粉
末を捕集するバグフィルタ−32が設けられている。そ
してバグフィルタ−32を通過してきた排ガスは、ブロ
ア33により燃焼処理部34を通過後、屋外へ排出され
るように構成されている。Further, a powder collection bag W131 is provided in the discharge passage 30,
A bag filter 32 is provided adjacent to the powder collecting device 31 to collect uncollected silicon carbide powder. The exhaust gas that has passed through the bag filter 32 is configured to be discharged outdoors after passing through a combustion processing section 34 by a blower 33.
上記のように構成された反応装置により、以下のように
して反応を行ない、炭化ケイ素粉末を製造した。Using the reaction apparatus configured as described above, the reaction was carried out in the following manner to produce silicon carbide powder.
まず酸素供給管22とLPG供給!!23のバルブ24
.25を開き、バーナー20に着火して反応炉10内を
充分に乾燥させ、脱酸素を行なった。First, oxygen supply pipe 22 and LPG supply! ! 23 valves 24
.. 25 was opened and the burner 20 was ignited to sufficiently dry the inside of the reactor 10 and deoxidize it.
その後、粉末供給装置21により、金属ケイ素粉末を1
0〜30 kg/時の供給速度で連続的に供給し、同時
に酸素供給管22より、酸素を金属ケイ素粉末の反応当
量分く4〜12f13/時)供給した。そしてメタンガ
ス供給管12のバルブ13を開き、予熱炉11により約
1000℃に加熱されたメタンガスを16〜24Nm3
/時の流量で供給した。After that, the powder supply device 21 supplies 1 portion of metal silicon powder.
It was continuously supplied at a supply rate of 0 to 30 kg/hour, and at the same time, oxygen was supplied from the oxygen supply pipe 22 in an amount equal to the reaction equivalent of the metal silicon powder (4 to 12 kg/hour). Then, the valve 13 of the methane gas supply pipe 12 is opened, and the methane gas heated to about 1000°C by the preheating furnace 11 is supplied at 16 to 24 Nm
It was supplied at a flow rate of /hour.
この時バーナ−20前面では連続的に金属ケイ素粉末の
酸化反応による反応炎26が形成され、その熱エネルギ
ーを得てメタンガスによって還元、炭化されて合成され
た炭化ケイ素粉末が粉末補集装[31およびバグフィル
タ−32に14〜40ko/時の収量で捕集された。At this time, a reaction flame 26 is continuously formed in front of the burner 20 by the oxidation reaction of the metal silicon powder, and the synthesized silicon carbide powder is synthesized by obtaining thermal energy and being reduced and carbonized by methane gas. and was collected in a bag filter-32 at a yield of 14 to 40 ko/hour.
またバグフィルタ−32を通過した排ガスは、ブロア3
3により燃焼処理部34へ送られて燃焼処理された後、
屋外へ排出された。Furthermore, the exhaust gas that has passed through the bag filter 32 is transferred to the blower 3
After being sent to the combustion processing section 34 by 3 and subjected to combustion processing,
It was discharged outdoors.
電子顕微鏡観察及びX線回折により得られた粉末を分析
したところ、粒径は100人〜1000人の間の粒度分
布を有し、β型の立方晶構造を有する炭化ケイ素粉末で
あった。When the obtained powder was analyzed by electron microscopy and X-ray diffraction, it was found to be a silicon carbide powder with a particle size distribution between 100 and 1000 particles and a β-type cubic crystal structure.
第1図は本発明の一実施例に係る製造装置の系統図であ
る。
10・・・反応炉 12・・・メタンガス供給管
20・・・バーナー 21・・・粉末供給装置22
・・・酸素供給管 23・・・LPG供給管30・・
・排出通路 31・・・粉末捕集装置特許出願人
トヨタ自動車株式会社
代理人 弁理士 大川 宏
同 弁理士 原符 修
同 弁理士 丸山明夫
第1図FIG. 1 is a system diagram of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 10... Reaction furnace 12... Methane gas supply pipe 20... Burner 21... Powder supply device 22
...Oxygen supply pipe 23...LPG supply pipe 30...
・Discharge passage 31...Powder collection device patent applicant
Toyota Motor Corporation Representative Patent Attorney Hirotoshi Okawa Patent Attorney Original Code Shudo Patent Attorney Akio Maruyama Figure 1
Claims (6)
超微粒子状あるいはガス状の一酸化ケイ素とする酸化工
程と、 該一酸化ケイ素を炭素を含む還元性ガス雰囲気中で炭化
する炭化工程とからなることを特徴とする炭化ケイ素粉
末の製造方法。(1) An oxidation process in which metallic silicon powder is oxidized in an oxidizing gas atmosphere to form ultrafine particulate or gaseous silicon monoxide, and a carbonization process in which the silicon monoxide is carbonized in a reducing gas atmosphere containing carbon. A method for producing silicon carbide powder, comprising:
許請求の範囲第1項記載の炭化ケイ素粉末の製造方法。(2) The method for producing silicon carbide powder according to claim 1, wherein the reducing gas containing carbon is a hydrocarbon gas.
塵雲を形成し、該粉塵雲に着火して爆発、燃焼させるこ
とにより行なう特許請求の範囲第1項記載の炭化ケイ素
粉末の製造方法。(3) Production of silicon carbide powder according to claim 1, wherein the oxidation step is performed by forming a dust cloud with metal silicon powder and an oxidizing gas, and igniting the dust cloud to cause it to explode and burn. Method.
なう特許請求の範囲第3項記載の炭化ケイ素粉末の製造
方法。(4) The method for producing silicon carbide powder according to claim 3, wherein ignition is performed using a burner or a plasma jet.
る特許請求の範囲第1項記載の炭化ケイ素粉末の製造方
法。(5) The method for producing silicon carbide powder according to claim 1, wherein the metal silicon powder has a particle size of 200 mesh or less.
る特許請求の範囲第1項記載の炭化ケイ素粉末の製造方
法。(6) The method for producing silicon carbide powder according to claim 1, wherein the reducing gas containing carbon is heated in advance and then supplied.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60018999A JPS61178413A (en) | 1985-02-02 | 1985-02-02 | Production of silicon carbide powder |
DE19863602647 DE3602647A1 (en) | 1985-02-02 | 1986-01-29 | PRODUCTION OF SILICONE CERAMIC POWDERS |
US06/825,571 US4719095A (en) | 1985-02-02 | 1986-02-03 | Production of silicon ceramic powders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60018999A JPS61178413A (en) | 1985-02-02 | 1985-02-02 | Production of silicon carbide powder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61178413A true JPS61178413A (en) | 1986-08-11 |
Family
ID=11987248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60018999A Pending JPS61178413A (en) | 1985-02-02 | 1985-02-02 | Production of silicon carbide powder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61178413A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4917866A (en) * | 1987-11-12 | 1990-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production process of silicon carbide short fibers |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5658537A (en) * | 1979-10-19 | 1981-05-21 | Hitachi Ltd | Ultrafine powder synthesizing furnace |
-
1985
- 1985-02-02 JP JP60018999A patent/JPS61178413A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5658537A (en) * | 1979-10-19 | 1981-05-21 | Hitachi Ltd | Ultrafine powder synthesizing furnace |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4917866A (en) * | 1987-11-12 | 1990-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production process of silicon carbide short fibers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0151490B1 (en) | Process for producing ultra-fine ceramic particles | |
US8758710B2 (en) | Process for treating a flue gas | |
CA1059065A (en) | Arc reforming of hydrocarbons | |
JP3229353B2 (en) | Method for producing metal oxide powder | |
JPS60255602A (en) | Preparation of ultrafine particle of oxide | |
WO1999058614A1 (en) | Process for producing carbonaceaous solid materials and hydrogen-rich gases | |
RU2220209C2 (en) | Method of direct reduction of iron | |
US4719095A (en) | Production of silicon ceramic powders | |
JPS61178413A (en) | Production of silicon carbide powder | |
JPH01131100A (en) | Production of silicon carbide whisker | |
US3859373A (en) | Manufacture of hydrogen | |
JPS61178408A (en) | Production of silicon nitride powder | |
JP2005089797A (en) | Method and apparatus for producing hydrogen and reduced iron | |
JPS63176303A (en) | Production of silicon carbide powder | |
JP3225073B2 (en) | Method for producing metal oxide powder | |
KR102754252B1 (en) | Methane decomposition apparatus and method using thermal plasma generator | |
JPS60251112A (en) | Process and device for preparing silicon | |
JPS63103899A (en) | Silicon carbide whisker manufacturing method and manufacturing device | |
JPS63201011A (en) | Production of silicon carbide powder | |
CN117597307A (en) | Method for producing silicon monoxide | |
JPH05193908A (en) | Production of metal oxide powder | |
JPS63182210A (en) | Production of silicon carbide powder | |
JPS63195106A (en) | Collection of purified silicon carbide powder and collection device therefor | |
JP4777642B2 (en) | Method for concentrating and recovering metallic nickel from powder containing elemental nickel | |
JPS6479001A (en) | Production of composite oxide powder |