SU1201655A1 - Печь для получения карбида кремния - Google Patents

Description

Изобретение относится к конструкциям электрических печей для непрерывного получения карбида кремния и может быть использовано в абразивной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества продукта и его выхода.

На чертеже представлена печь для получения карбида кремния, вертикальный разрез.

Печь для получения карбида кремния содержит футерованную огнеупорным материалом шахту 1 в виде стального цилиндрического кожуха 2; Шахта 1 содержит зону 3 подогрева, реакционную зону 4 и зону 5 охлаждения. Футеровка в конце зоны охлаждения выполнена с конусностью 5—7° для обеспечения более равномерного схода шихты.

Верхний электрод 6 аксиально установлен в шахте 1 печи и выполнен в виде круглого графитового или угольного стержня с возможностью осевого перемещения. Нижний кольцевой электрод 7 выполнен высотой, равной 0,3—0,5 внутреннего диаметра шахты печи, и установлен концентрично в боковых стенках шахты. Для размещения кольцевого электрода 7 в футеровке шахты выполнена кольцевая канавка 8. Графитовый токопровод 9 введен через боковые стенки шахты. Кольцевое пространство печи, ограниченное кольцевым электродом 7, представляет собой реакционную зону 4 печи. Высота зоны 3 подогрева составляет 4,5—5,5 высоты кольцевого электрода 7, т.е. реакционной зоны. В нижней части зоны 5 охлаждения размещено устройство 10 для разрушения блока готового продукта, выполненное в виде вращающихся оребренных дисков 11, и механизм 12 выгрузки продукта. Для загрузки шихты предусмотрено загрузочное отверстие 13 и механизм загрузки (на чертеже не показан). Для отвода отходящих газов служит патрубок 14.

Выбранное соотношение высоты кольцевого электрода и внутреннего диаметра шахты печи позволяет повысить плотность тока в электродуговом пространстве, что обеспечивает более интенсивный резистивный нагрев шихты и более полное протекание реакции между компонентами. Этому способствует и то, что шихта в реакционную зону за счет увеличения высоты зоны подогрева поступает более нагретой (до 1100—1300°С),

При высоте кольцевого электрода менее 0,3 внутреннего диаметра шахты печи и малой протяженности зоны подогрева (менее

4,5—5,5 высоты кольцевого электрода) шихта практически не успевает нагреться до температуры реакции и полностью прореагировать, помимо этого наблюдается сплавление шихты с поверхностью электрода и прекращение непрерывного ее схода вдоль шихты. Выполнение кольцевого электрода

высотой более 0,5 внутреннего диаметра шахты печи и зоны подогрева высотой более

4,5—5,5 высоты кольцевого электрода приводит к снижению плотности тока настолько, что реакция между компонентами при стехиометрическом их соотношении становится практически невозможной.

Печь для получения карбида кремния работает следующим образом.

Гранулированная шихта, состоящая из кварцевого песка и кокса, взятых в стехиометрическом соотношении, непрерывно подается в зону подогрева, где нагревается отходящими газами реакции до 1100—1300°С и поступает в кольцевое пространство между верхним электродом 6 и кольцевым электродом 7, т.е. в реакционную зону 4 . В этой зоне нагрев шихты осуществляется в комбинированном резистивно-дуговом режиме при прохождении электрического тока по цепи верхний электрод — шихта — кольцевой электрод. Температура в реакционной зоне повышается' до 2000°С и выше, при этом в зоне кольцевого электрода она ниже, чем в зоне верхнего электрода. В результате этого в зоне кольцевого электрода образуется слой мелкокристаллического карбида кремния, который является более рыхлым и слабым. Под давлением столба шихты этот пристеночный слой разрушается и не препятствует продвижению блока карбида кремния вдоль шахты.

При прохождении шихтой кольцевого пространства высотой 0,3—0,5 внутреннего диаметра шахты печи практически полностью заканчивается восстановление диоксида кремния до карбида. Блок готового продукта проходит зону охлаждения с охлаждающими устройствами (на чертеже не показаны), в нижней ее части разрушается вращающимися оребренными дисками 11 и механизмом 12 выгрузки продукта непрерывно выводится из печи.

Регулирование тепловой нагрузки печи осуществляется с помощью печного трансформатора (на чертеже не показан), а также путем осевого перемещения верхнего электрода 6.

Изобретение позволяет повысить выход карбида кремния на 6—7%, при этом продукт получают крупнокристаллическим, практически без непрореагировавшей шихты и с незначительным содержанием примесей углеродсодержащего компонента. Получаемый карбид кремния, предназначенный для абразивной промышленности, не нуждается в операции сортировки его с целью отделения непрореагировавшей шихты, осуществляемой в настоящее время еще вручную, и таким образом значительно сокращаются трудозатраты и повышается культура производства.

Использование шихты стехиометрического состава позволяет на 10—15% сократить

расход нефтяного кокса.

Claims (2)

1. ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ, содержащая футерованную огнеупорным материалом шахту с зонами подогрева, реакционной и охлаждения, аксиально установленный в шахте печи верхний электрод, нижний кольцевой электрод и механизмы загрузки и выгрузки, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества продукта и его выхода, кольцевой электрод выполнен высотой, равной 0,3— 0,5 внутреннего диаметра шахты печи, а высота зоны подогрева составляет 4,5—5,5 высоты кольцевого электрода.

   1201655

   12
2. 2

   1

   1201655