RU63794U1 - DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT Download PDFInfo
- Publication number
- RU63794U1 RU63794U1 RU2006122796/22U RU2006122796U RU63794U1 RU 63794 U1 RU63794 U1 RU 63794U1 RU 2006122796/22 U RU2006122796/22 U RU 2006122796/22U RU 2006122796 U RU2006122796 U RU 2006122796U RU 63794 U1 RU63794 U1 RU 63794U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat chamber
- chamber
- unloading
- product
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 35
- 239000000047 product Substances 0.000 description 31
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 101100345589 Mus musculus Mical1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области химии и может быть использовано при получении карбида кремния из шунгита Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение производительности устройства при одновременном снижении расхода энергии на единицу произведенного продукта, а так же т о, что оно обеспечивая герметичность позволяет проводить реакции при низких давлениях с принудительным удалением летучих парообразных компонент Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, термокамеру выполненную в виде вертикальной трубы, включающую зоны высокотемпературной термообработки и зону охлаждения, средства для загрузки шунгита и выгрузки целевого продукта и приспособления для подачи газа и удаления газообразных продуктов, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен герметичным, термокамера выполнена из трубы с сечением в форме окружности или многоугольника полностью, или частично из термостойких материалов, верхняя часть термокамеры снабженная съемной крышкой с каналом для ввода шунгита расположена внутри корпуса устройства, средство для загрузки шунгита выполнено с возможностью принудительной непрерывной или периодической подачи им гранулированного материала в термокамеру, и содержит систему шлюзования, предотвращающую разгерметизацию термокамеры, в верхней части термокамеры выполнен нагреваемый по всей длине газоотводящий канал, связанный с откачной системой, средство выгрузки продукта, обеспечивающее непрерывную или периодическую выгрузку, включает систему шлюзования предотвращающее разгерметизацию камеры термообработки при выгрузке продукта. 1н. п.. ф-лыThe utility model relates to the field of chemistry and can be used to obtain silicon carbide from schungite. The technical result of this utility model is to increase the productivity of the device while reducing energy consumption per unit of product produced, as well as the fact that it ensures tightness allows reactions at low pressures with forced removal of volatile vaporous components The specified technical result is achieved by the fact that in a known device containing c, a heat chamber made in the form of a vertical pipe, including zones of high-temperature heat treatment and a cooling zone, means for loading schungite and unloading the target product and a device for supplying gas and removing gaseous products, characterized in that the casing of the device is sealed, the heat chamber is made of a cross-section pipe in the form of a circle or polygon, in whole or in part, made of heat-resistant materials, the upper part of the heat chamber equipped with a removable cover with a channel for entering schungite is located inside the device case, the means for loading shungite is made with the possibility of forced continuous or periodic supply of granular material to the heat chamber, and contains a locking system that prevents depressurization of the heat chamber, in the upper part of the heat chamber there is a gas exhaust channel heated along the entire length associated with the pumping system, unloading means a product that provides continuous or periodic unloading, includes a lock system that prevents the depressurization of the heat treatment chamber when loading a product. 1n n .. f-ly
Description
ОписаниеDescription
Полезная модель относится к области химии и может быть использовано при получении карбида кремния из шунгита. Карбид кремния является необходимым сырьем при производстве износостойких керамических материалов, жаростойких огнеупоров, абразивных материалов и изделий, а также используется в электронной промышленности.The utility model relates to the field of chemistry and can be used to obtain silicon carbide from schungite. Silicon carbide is a necessary raw material in the production of wear-resistant ceramic materials, heat-resistant refractories, abrasive materials and products, and is also used in the electronics industry.
Известно устройство для непрерывного обжига углеродсодержащих материалов, таких как антрацит, пековый кокс, металлургический кокс и нефтяной кокс (патент РФ №2167377). Устройство содержит вертикально расположенную печь, имеющую верхний и нижний электроды, входное отверстие в верхней части печи для подачи углеродсодержащего материала и устройство в нижней части печи для выпуска обожженного материала. Для получения графита или отожженного графитсодержащего материала, осуществляют, по существу непрерывную, подачу углеродсодержащих материалов в верхнюю часть, вертикально расположенной печи, нагрев углеродсодержащих материалов осуществляют при помощи устройства для подачи электрического тока на верхний и нижний электроды и, по существу непрерывный, выпуск обожженных углеродсодержащих материалов производят из нижней части печи.A device for the continuous firing of carbon-containing materials, such as anthracite, pitch coke, metallurgical coke and petroleum coke (RF patent No. 2167377). The device comprises a vertically arranged furnace having upper and lower electrodes, an inlet in the upper part of the furnace for supplying carbon-containing material, and a device in the lower part of the furnace for discharging the calcined material. To obtain graphite or annealed graphite-containing material, carbon-containing materials are fed substantially continuously to the top of a vertically arranged furnace, carbon-containing materials are heated by means of an electric current supply device to the upper and lower electrodes, and substantially continuous, the calcined carbon-containing is released materials are produced from the bottom of the furnace.
Известное техническое решение устройства имеет большую радиальную неравномерность тепловой обработки в ходе процесса обжига (в диапазоне температур от 800°С до 2500°С), и поэтому в результате получают неоднородно обожженный материал. Летучие вещества не удаляются из обжигаемого материала, а перемещаются в радиальном направлении, где они конденсируются The known technical solution of the device has a large radial unevenness of the heat treatment during the firing process (in the temperature range from 800 ° C to 2500 ° C), and therefore, inhomogeneously calcined material is obtained as a result. Volatile substances are not removed from the material to be fired, but are moved in the radial direction, where they condense.
на более холодном материале или на внутренней обшивке стенки печи. Устройство не предполагает работу при низких давлениях с удалением летучих парообразных компонент. Эти недостатки не позволяют использовать данное техническое решение для получения карбида кремния из шунгита.on colder material or on the inner lining of the furnace wall. The device does not involve operation at low pressures with the removal of volatile vaporous components. These disadvantages do not allow the use of this technical solution to obtain silicon carbide from schungite.
Известно устройство для получения карбида кремния из кремнийсодержащего и углеродсодержащего сырья, в том числе из шунгита, в вертикальных проходных трубчатых печах в атмосфере азота при давлении 0,049-0,13 МПа или в токе азота со скоростью 0,5-3,3 л/ч (патент РФ №2240979 МКИ 7 С 01 В 31/36, опубл. 2004.06.10).A device is known for producing silicon carbide from silicon-containing and carbon-containing raw materials, including shungite, in vertical continuous tube furnaces in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.049-0.13 MPa or in a stream of nitrogen at a rate of 0.5-3.3 l / h (RF patent No. 2240979 MKI 7 C 01 B 31/36, publ. 2004.06.10).
Недостатком этого устройства является большая длительность процесса, и его высокая энергоемкость, поскольку обработке подвергают только одну порция шунгита. Для термообработки следующей порции необходимо охладить термокамеру, полностью очистить ее от предыдущей порции, а затем повторить процесс со следующей порцией шунгита. Другим существенным недостатком является, то, что азот при высоких температурах образует термостойкие соединения, которые загрязняют получаемый продукт и уменьшают срок службы элементов и узлов устройства изготовления карбида кремния.The disadvantage of this device is the long duration of the process, and its high energy intensity, since only one portion of shungite is subjected to processing. For heat treatment of the next portion, it is necessary to cool the heat chamber, completely clear it from the previous portion, and then repeat the process with the next portion of schungite. Another significant drawback is that nitrogen at high temperatures forms heat-resistant compounds that contaminate the resulting product and reduce the service life of elements and components of a silicon carbide manufacturing device.
Известно устройство для получения металлургического карбида кремния из кремнезем- и углеродсодержащего вещества, в том числе из шунгита, в вертикальной шахтной печи включающий предварительный нагрев шихты при движении по шахте сверху вниз сначала теплом реакционных газов, а затем прямой нагрев электрическим током подаваемым через электроды установленные горизонтально в нижней части печи с периодической выгрузкой готового продукта (патент РФ 2004493, МКИ 7 С 01 В 31/36, опубл. 15.12.93).A device is known for producing metallurgical silicon carbide from silica and carbon-containing substances, including shungite, in a vertical shaft furnace, which includes preliminary heating of the charge when moving down the shaft from the top with first the heat of reaction gases, and then direct heating with electric current supplied horizontally through electrodes in the lower part of the furnace with periodic unloading of the finished product (RF patent 2004493, MKI 7 C 01 B 31/36, publ. 15.12.93).
Основным недостатком известного технического решения, также как и всех других технических решений в которых нагрев осуществляется пропусканием электрического тока через обрабатываемый материал, является большая The main disadvantage of the known technical solution, as well as all other technical solutions in which heating is carried out by passing an electric current through the processed material, is a large
радиальная неравномерность теплового поля - температура в зоне нагрева варьируется в диапазоне от 800°С до 2500°С.Поэтому получаемый целевой продукт характеризуется большой неоднородностью свойств, что значительно снижает его стоимость.radial non-uniformity of the thermal field — the temperature in the heating zone varies from 800 ° C to 2500 ° C. Therefore, the resulting target product is characterized by a large heterogeneity of properties, which significantly reduces its cost.
Наиболее близким к заявленному техническому решению выбрано техническое решение по патенту США №4163167, МКИ С 04 В 35/56, С 01 В 31/36 от 24 июля 1979. В указанном патенте описано устройство для непрерывного получения карбида кремния из кремнезем- и углеродсодержащих материалов содержащее корпус, термокамеру выполненную в виде вертикальной трубы состоящую из зоны преднагрева, где материал подвергается первичному нагреву, высокотемпературной зоны с температурой от 1600°С до 2000°С, где происходит образование карбида кремния и зоны охлаждения, средств для непрерывной или порционной загрузки шунгита и выгрузки целевого продукта и приспособления для подачи охлаждающего инертного газаClosest to the claimed technical solution, the technical solution according to US patent No. 4163167, MKI C 04 B 35/56, C 01 B 31/36 dated July 24, 1979. The device for the continuous production of silicon carbide from silica and carbon-containing materials is described. comprising a housing, a heat chamber made in the form of a vertical pipe consisting of a preheating zone, where the material is subjected to primary heating, a high-temperature zone with a temperature of 1600 ° C to 2000 ° C, where silicon carbide and a cooling zone are formed, means for I continuous or batch loading shungite and unloading the target product and the device for supplying cooling inert gas
Недостатком известного устройства является то, что оно не предполагает работу устройства при низких давлениях с принудительным удалением летучих парообразных компонент, поэтому примеси не удаляются полностью, а это снижает качество получаемого продукта. Верхний фланец термокамеры и канал удаления газов и паров расположены в зоне низких температур известного устройства, а это приводит к их зарастанию продуктами конденсации паров примесей, окисью и моноокиси кремния, что приводит к остановке технологического процесса. Эти недостатки не позволяют использовать данное техническое решение для получения карбида кремния из шунгита.A disadvantage of the known device is that it does not imply the device operates at low pressures with the forced removal of volatile vaporous components, therefore, impurities are not completely removed, and this reduces the quality of the resulting product. The upper flange of the heat chamber and the channel for removing gases and vapors are located in the low temperature zone of the known device, and this leads to their overgrowth by condensation products of impurity vapors, oxide and silicon monoxide, which leads to a shutdown of the process. These disadvantages do not allow the use of this technical solution to obtain silicon carbide from schungite.
Из приведенного анализа следует, что не существует способа и устройства для непрерывного производства качественного карбида кремния из шунгита в индустриальном масштабе.From the above analysis it follows that there is no method and device for the continuous production of high-quality silicon carbide from schungite on an industrial scale.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение производительности устройства при одновременном снижении расхода The technical result of this utility model is to increase the productivity of the device while reducing consumption
энергии на единицу произведенного продукта, а так же т о, что оно обеспечивая герметичность позволяет проводить реакции при низких давлениях с принудительным удалением летучих парообразных компонентenergy per unit of product produced, as well as the fact that it provides tightness allows reactions at low pressures with the forced removal of volatile vaporous components
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, термокамеру выполненную в виде вертикальной трубы, включающую зоны высокотемпературной термообработки и зону охлаждения, средства для загрузки шунгита и выгрузки целевого продукта и приспособления для подачи газа и удаления газообразных продуктов, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен герметичным, термокамера выполнена из трубы с сечением в форме окружности или многоугольника полностью, или частично из термостойких материалов, верхняя часть термокамеры снабженная съемной крышкой с каналом для ввода шунгита расположена внутри корпуса устройства, средство для загрузки шунгита выполнено с возможностью принудительной непрерывной или периодической подачи им гранулированного материала в термокамеру, и содержит систему шлюзования, предотвращающую разгерметизацию термокамеры, в верхней части термокамеры выполнен нагреваемый по всей длине газоотводящий канал, связанный с откачной системой, средство выгрузки продукта, обеспечивающее непрерывную или периодическую выгрузку, включает систему шлюзования предотвращающее разгерметизацию камеры термообработки при выгрузке продукта.The specified technical result is achieved in that in the known device containing the housing, the heat chamber is made in the form of a vertical pipe, including zones of high-temperature heat treatment and a cooling zone, means for loading schungite and unloading the target product and a device for supplying gas and removing gaseous products, characterized in that the casing of the device is sealed, the heat chamber is made of a pipe with a section in the form of a circle or a polygon, in whole or in part, from heat-resistant materials, the upper part of the heat chamber equipped with a removable cover with a channel for introducing schungite is located inside the device body, the means for loading shungite is made with the possibility of forced continuous or periodic supply of granular material to the heat chamber, and contains a locking system that prevents the chamber from being depressurized; the entire length of the gas outlet channel associated with the pumping system, means for unloading the product, providing continuous or intermittent unloading, includes a lock system that prevents depressurization of the heat treatment chamber when unloading the product.
В развитие технического решения внутренняя полость термокамеры по всей длине, или ее части может иметь постоянное или постоянно или ступенчато расширяющееся к основанию сечение.In the development of a technical solution, the internal cavity of the heat chamber along the entire length, or part thereof, can have a section that is constantly or constantly or stepwise expanding toward the base.
В соответствии с развитием технического решения ниже зоны охлаждения камеры термообработки устанавливаться дополнительная зона охлаждения, включающую в себя систему принудительного охлаждения, а средство загрузки продукта также может быть снабжено приспособлением для подачи технологического газа.In accordance with the development of the technical solution, an additional cooling zone including a forced cooling system is installed below the cooling zone of the heat treatment chamber, and the product loading means can also be equipped with a device for supplying process gas.
Устройство поясняется фигурами 1, 2, 3, 4 и 5.The device is illustrated by figures 1, 2, 3, 4 and 5.
Фиг.1 N Схема устройства для изготовления карбида кремния из шунгита.Figure 1 N diagram of a device for the manufacture of silicon carbide from schungite.
Фиг.2 - Схема устройства для изготовления карбида кремния из шунгита с дополнительной зоной охлаждения.Figure 2 - Diagram of a device for the manufacture of silicon carbide from schungite with an additional cooling zone.
Фиг.3 N Труба термокамеры с постоянно расширяющимся сечением.Figure 3 N Pipe heat chamber with a constantly expanding section.
Фиг.4 N Труба термокамеры с расширяющимся сечением в нижней части трубы.Figure 4 N Pipe heat chamber with an expanding section in the lower part of the pipe.
Фиг.5 - Труба термокамеры со ступенчато расширяющимся сечением.Figure 5 - Pipe heat chamber with a stepwise expanding section.
На указанных фигурах имеющиеся позиции означают следующее: /1/ N камера термообработки, /2/ - съемная крышка с каналом для ввода шунгита /3/, соединенная с расположенным выше средством, обеспечивающим или непрерывную или периодическую загрузку шунгита - /5/, /4/ - нагреваемый газоотводящий канал в верхней части камеры, связанный с откачной системой, /6/ - средство, обеспечивающее или непрерывную или периодическую выгрузку продукта, /7/ - приспособление для подачи технологического газа в верхнюю зону термокамеры, /8/ - приспособление для подачи технологического газа в нижнюю зону термокамеры. Термокамера /1/ расположена в герметичном корпусе /9/. Нагрев осуществляют нагревателем /10/.In these figures, the available positions mean the following: / 1 / N heat treatment chamber, / 2 / - a removable lid with a channel for introducing schungite / 3 /, connected to the means located above, providing either continuous or periodic loading of schungite - / 5 /, / 4 / - a heated gas outlet channel in the upper part of the chamber connected to the pumping system, / 6 / - means providing either continuous or periodic unloading of the product, / 7 / - a device for supplying process gas to the upper zone of the heat chamber, / 8 / - a device for feeding technolo nical gas into the lower zone of the heat chamber. The heat chamber / 1 / is located in a sealed enclosure / 9 /. Heating is carried out by the heater / 10 /.
Камера термообработки /1/, содержит две или более функциональные зоны: на верхнюю - зону высокотемпературной термообработки /11/ с температурой не ниже 1500°С и нижнюю - зону охлаждения /12/.The heat treatment chamber / 1 / contains two or more functional zones: on the upper - a zone of high-temperature heat treatment / 11 / with a temperature not lower than 1500 ° С and the lower - cooling zone / 12 /.
Термокамера /1/ выполнена из цилиндрической трубы из высокотемпературных термостойких материалов, например, из графита, или углеграфитных композиционных материалов. Для снижения стоимости термокамеры /1/ допустимо изготовление термокамеры в форме трубы с сечением в виде многогранника, при этом преимущество должно отдаваться правильным многогранникам, в которых легко обеспечивается радиальная симметрия теплового поля. Термокамера /1/ может изготавливаться как из одного материала с высокой степенью термостойкости при температурах 2000°С и выше, так и из материалов различной термостойкостью в зависимости от рабочей температуры в конкретной части термокамеры.The heat chamber / 1 / is made of a cylindrical pipe made of high-temperature heat-resistant materials, for example, graphite, or carbon-graphite composite materials. To reduce the cost of the heat chamber / 1 /, it is permissible to manufacture a heat chamber in the form of a pipe with a cross section in the form of a polyhedron, while the advantage should be given to regular polyhedra in which the radial symmetry of the thermal field is easily ensured. The heat chamber / 1 / can be made both from one material with a high degree of heat resistance at temperatures of 2000 ° C and above, and from materials of different heat resistance depending on the operating temperature in a particular part of the heat chamber.
В качестве механизма средства загрузки /5/ используют любой известный дозатор гранулированных материалов непрерывного или циклического действия /13/. Для предотвращения заклинивая материала в канале ввода шунгита, дозатор должен обеспечивать принудительную подачу гранулированного материала в термокамеру. При этом могут использоваться обычные устройства дозирования, например, ротационного, винтового, шнекового или любого другого типа, при условии, что они обеспечивают стабильность подачи материала и предусмотрена возможность регулирования ее скорости.As the mechanism of the loading means / 5 /, any known batcher of granular materials of continuous or cyclic action / 13 / is used. To prevent jamming of the material in the schungite input channel, the dispenser must ensure the forced supply of granular material to the heat chamber. In this case, conventional metering devices, for example, rotary, screw, screw or any other type, can be used, provided that they ensure the stability of the material supply and it is possible to control its speed.
Средство загрузки /5/ включает в себя также систему шлюзования (/14/, /15/, /16/), предотвращающую разгерметизацию камеры термообработки в процессе загрузки в нее очередной порции сырья и состоящую, например, из питающего бункера /14/, загрузочного бункера /15/ и герметичного вакуумного затвор /16/. На питающем бункере /14/ установлено приспособление для подачи технологического газа /7/.The loading means / 5 / also includes a locking system (/ 14 /, / 15 /, / 16 /) that prevents the heat treatment chamber from being depressurized during loading of another portion of raw materials into it and consisting, for example, of a feed hopper / 14 / hopper / 15 / and tight vacuum lock / 16 /. A device for supplying process gas / 7 / is installed on the feed hopper / 14 /.
В нижней части термокамеры /1/ установлено средство выгрузки /6/, обеспечивающее непрерывное или периодическое удаление конечного продукта конечного продукта из термокамеры, содержащее систему шлюзования (/18/, /19/, /20/), предотвращающую ее разгерметизацию при выгрузке продукта. Средство выгрузки /6/ состоит из регулируемого дозатора непрерывного или циклического действия /17/, приемного бункера /18/, разгрузочного бункера /19/ и затвора /20/. На приемном бункере /18/ установлено приспособление для подачи технологического газа /8/.At the bottom of the heat chamber / 1 / an unloading device / 6 / is installed, which provides continuous or periodic removal of the final product of the final product from the heat chamber, containing a locking system (/ 18 /, / 19 /, / 20 /), which prevents its depressurization during unloading of the product. The unloading means / 6 / consists of an adjustable batcher of continuous or cyclic action / 17 /, a receiving hopper / 18 /, an unloading hopper / 19 / and a shutter / 20 /. At the receiving hopper / 18 / a device for supplying process gas / 8 / is installed.
Для снижения давления материала на стенки термокамеры /1/, снижения износа ее внутренней поверхности перемещающимся в ней обрабатываемым материалом и, соответственно, с целью увеличения срока службы термокамеры, внутренняя полость термокамеры по всей длине (Фиг.3), или ее части (Фиг.4), может выполняться с постоянно или ступенчато (Фиг.5) расширяющимся к основанию сечением.To reduce the pressure of the material on the walls of the heat chamber / 1 /, to reduce the wear of its inner surface by the processed material moving in it and, accordingly, in order to increase the service life of the heat chamber, the internal cavity of the heat chamber along the entire length (Fig. 3), or part of it (Fig. 4), can be performed with a constantly or stepwise (Figure 5) section expanding toward the base.
В соответствии с техническим решением получение карбида кремния из шунгита ведется в условиях низкого давления в термокамере /1/, поэтому устройство для изготовления карбида кремния изготавливают в вакуумном исполнении. Основные требования на вакуумную герметичность накладываются на корпус /9/ устройства, который должен рассчитываться на работу в условиях низкого давления внутри корпуса /9/ (до 0.2 кПа.) и атмосферного давления вне корпуса. Поэтому элементы конструкции корпуса должны обладать достаточной прочностью, а уплотнения обеспечивать вакуумную герметичность. Те же требования на вакуумную герметичность накладываются на дополнительное оборудование устройства и вакуумпроводы.In accordance with the technical solution, the production of silicon carbide from schungite is carried out under low pressure conditions in a heat chamber / 1 /, therefore, a device for manufacturing silicon carbide is manufactured in a vacuum design. The basic requirements for vacuum tightness are imposed on the housing / 9 / of the device, which must be designed to operate under low pressure inside the housing / 9 / (up to 0.2 kPa.) And atmospheric pressure outside the housing. Therefore, the structural elements of the housing must have sufficient strength, and the seals must ensure vacuum tightness. The same requirements for vacuum tightness are imposed on the additional equipment of the device and vacuum conduits.
В соответствии с развитием технического решения па устройство, для ускорения процесса охлаждения целевого продукта, ниже зоны охлаждения /12/ термокамеры /1/ выполнена дополнительная зона охлаждения /21/ с принудительным охлаждением стенок камеры хладагентом, например, водой. Дополнительную зону охлаждения выполняют из термостойких материалов работающих при температурах ниже 1000°С, например, из керамических материалов, из конструкционной или нержавеющей стали.In accordance with the development of the technical solution, a device for accelerating the cooling process of the target product, below the cooling zone / 12 / heat chamber / 1 /, an additional cooling zone / 21 / is made with forced cooling of the chamber walls with a refrigerant, for example, water. An additional cooling zone is made of heat-resistant materials operating at temperatures below 1000 ° C, for example, ceramic materials, structural or stainless steel.
Работу устройства осуществляют следующим образом.The operation of the device is as follows.
Дробленый шунгит выделенного фракционного состава, засыпают в загрузочный бункер /15/, закрывают его, окачивают и сравнивают давление с давлением в питающем бункере /14/, открывают затвор /16/ и перегружают шунгит в питающий бункер /14/. Дозатором питающем бункере /13/ средства загрузки /5/ через канал для ввода шихты /3/, непрерывно, или порционно, но по существу непрерывно, подают в термокамеру /1/. В случае непрерывной загрузки, скорость загрузки должна обеспечивать постоянный, установленный для конкретного процесса, уровень загрузки термокамеры. При циклической загрузке, объем порции и частота циклов загрузки не должны допускать изменения уровня загрузки ниже заданного значения. Объем загрузки термокамеры /1/ (уровень загрузки) устанавливается для реального процесса опытным путем.Crushed shungite of selected fractional composition, pour into the feed hopper / 15 /, close it, pump it and compare the pressure with the pressure in the feed hopper / 14 /, open the shutter / 16 / and load the schungite into the feed hopper / 14 /. The dispenser feed hopper / 13 / means of loading / 5 / through the channel for introducing the charge / 3 /, continuously, or portionwise, but essentially continuously, is fed into the heat chamber / 1 /. In the case of continuous loading, the loading speed should provide a constant, set for a specific process, the load level of the heat chamber. During cyclic loading, the portion size and the frequency of loading cycles should not allow the loading level to change below a predetermined value. The load chamber of the heat chamber / 1 / (load level) is set experimentally for the real process.
Для изготовления карбида кремния используют дробленый шунгит из шунгитовых пород III класса состава около 40% углерода и 60% силикатов, что близко к эквимолярному отношению реакции образования карбида кремния, с размером частиц от 5 до 40 мм. При этом целесообразно использовать шунгит более узкого фракционного состава. Материал с размером частиц менее 5 мм. склонен к агломерации, не обладает хорошей сыпучестью, имеет неравномерное распределение состава. В мелкодисперсных порошках затруднены процессы тепломассопереноса, что приводит к увеличению длительности процессов нагрева и образования карбида кремния. Частицы размером более 40 мм. обладают плохой сыпучестью, в узких каналах склонны к расклиниванию и образованию заторов. Большие линейные размеры частиц также приводят к увеличению времени термообработки, поскольку процессы карбидообразования регламентируются в основном термическими и диффузными процессами.For the manufacture of silicon carbide, crushed schungite is used from schungite rocks of class III with a composition of about 40% carbon and 60% silicates, which is close to the equimolar ratio of the reaction of formation of silicon carbide, with a particle size of 5 to 40 mm. It is advisable to use shungite with a narrower fractional composition. Material with a particle size of less than 5 mm. prone to agglomeration, does not have good flowability, has an uneven distribution of composition. In finely dispersed powders, heat and mass transfer processes are hindered, which leads to an increase in the duration of heating processes and the formation of silicon carbide. Particles larger than 40 mm. have poor flowability, in narrow channels prone to wedging and the formation of congestion. Large linear particle sizes also lead to an increase in heat treatment time, since carbide formation processes are mainly regulated by thermal and diffuse processes.
Устройство выгрузки целевого продукта /6/ и средство загрузки /5/ регулируют таким образом, чтобы установилось самопродвижение материала (шунгита и карбида кремния) в термокамере /1/ в направлении сверху вниз.The device for unloading the target product / 6 / and the loading means / 5 / are adjusted so that the self-propulsion of the material (shungite and silicon carbide) is established in the heat chamber / 1 / in the direction from top to bottom.
При этом скорость движения материала устанавливают такую, чтобы за время передвижения шунгита через зону термообработки, полностью завершились процессы образования карбида кремния и удаления примесей. Возможные скорости движения шунгита в термокамере находятся в диапазоне скоростей от 0.2 до 4 м/час в зависимости от фракционного состава шунгита, химического состава шунгита, параметров термокамеры и температуры в термокамере и планируемых характеристик целевого продукта. Реальные оптимальные скорости самопродвижения шунгита, соответствующие названным критериям, определяются экспериментально. Самопродвижение материала может быть постоянным или циклическим в зависимости от характера работы средств загрузки и выгрузки. Например, при постоянной загрузке и циклической выгрузке самопродвижение материала будет циклическим, а при обратных процессах постоянным. В соответствии с изобретением преимущество имеют непрерывные In this case, the speed of movement of the material is set such that during the movement of schungite through the heat treatment zone, the formation of silicon carbide and the removal of impurities are completely completed. Possible speeds of shungite movement in the heat chamber are in the speed range from 0.2 to 4 m / h, depending on the fractional composition of shungite, the chemical composition of shungite, the parameters of the heat chamber and temperature in the heat chamber, and the planned characteristics of the target product. The real optimal speeds of shungite self-propulsion, corresponding to the mentioned criteria, are determined experimentally. Self-promotion of the material can be constant or cyclical depending on the nature of the work of loading and unloading means. For example, with constant loading and cyclic unloading, the self-promotion of the material will be cyclical, and with reverse processes constant. In accordance with the invention, continuous
способы загрузки и выгрузки, обеспечивающие непрерывное, с постоянной скоростью самопродвижение материала.methods of loading and unloading, providing continuous, with a constant speed, self-promotion of the material.
При больших скоростях самопродвижения материала время термообработки шунгита в термокамере оказывается малым, при этом не обеспечивается полное протекание реакций карбидообразования, что снижает выход карбида кремния. Уменьшение скорости самопродвижения материала снижает производительность и приводит к перерасходу электроэнергии.At high rates of self-propagation of the material, the heat treatment time of shungite in the heat chamber turns out to be short, while the carbide formation reactions are not completely ensured, which reduces the yield of silicon carbide. Reducing the speed of self-promotion of the material reduces productivity and leads to an excessive consumption of electricity.
В соответствии с выработанным техническим регламентом, в зоне высокотемпературной термообработки /11/ термокамеры /1/, устанавливают температуру не ниже 1500°С, при этом в верхней части термокамеры на верхней съемной крышке /2/ и под ней поддерживают температуру не ниже 900°С.Такое ограничение обусловлено тем, что при температуре ниже 900°С будет происходить конденсация паров примесей содержащихся в шунгите и моноокиси и окиси кремния, приводящие к зарастанию верхней части термокамеры /1/, канала для ввода шунгита /3/ и газоотводящего канала /4/ продуктами конденсации, что приведет остановке технологического процесса. Участок зоны высокотемпературной термообработки /11/ с температурой карбидообразования (не ниже 1500°С) должен занимать от 70 до 80 процентов высоты высокотемпературной зоны в зависимости от температуры и диаметра термокамеры /1/. При этом по высоте зоны устанавливается стационарное распределение температуры, поддерживаемое на протяжении всего времени производства карбида кремния.In accordance with the developed technical regulations, in the zone of high-temperature heat treatment / 11 / heat chambers / 1 /, a temperature of at least 1500 ° C is set, while at the top of the heat chamber on the upper removable cover / 2 /, a temperature of at least 900 ° C is maintained under it .This limitation is due to the fact that at temperatures below 900 ° C condensation of the vapor of impurities contained in shungite and monoxide and silicon oxide will occur, leading to overgrowth of the upper part of the heat chamber / 1 /, the channel for introducing shungite / 3 / and the exhaust channel / 4 / about condensation products, which will stop the process. The portion of the zone of high-temperature heat treatment / 11 / with carbide formation temperature (not lower than 1500 ° C) should occupy from 70 to 80 percent of the height of the high-temperature zone, depending on the temperature and diameter of the heat chamber / 1 /. At the same time, a stationary temperature distribution is established along the height of the zone, maintained throughout the entire time of silicon carbide production.
Температура 1500°С является нижней температурой образования карбида кремния из шунгита. В этом случае получают недорогой продукт с содержанием карбида кремния до 75%. Верхняя температура не ограничивается, но известно, что при температурах выше 2000°С активируется реакция разложения карбида кремния с образованием свободного кремния и углерода, уменьшается выход карбида кремния, снижается качество получаемого продукта.The temperature of 1500 ° C is the lower temperature of the formation of silicon carbide from shungite. In this case, an inexpensive product is obtained with a silicon carbide content of up to 75%. The upper temperature is not limited, but it is known that at temperatures above 2000 ° C, the decomposition of silicon carbide with the formation of free silicon and carbon is activated, the yield of silicon carbide decreases, and the quality of the resulting product decreases.
Введенный в зону высокотемпературной термообработки /11/ шунгит предварительно нагревается в ее верхней части. Из него удаляется влага и легколетучие компоненты из термокамеры. По мере продвижения шунгита сверху Introduced into the zone of high-temperature heat treatment / 11 / shungite is preheated in its upper part. Moisture and volatile components from the heat chamber are removed from it. As shungite advances from above
вниз, он прогревается до заданной температуры выше 1500°С и в нем инициируются термохимические реакции синтеза карбида кремния. Газы, образующиеся в процессе термохимических реакций, а также пары испарившихся при высокой температуре примесей, поднимаются вверх к верхнему концу термокамеры /1/. Оттуда их принудительно откачивают по нагреваемому газоотводному каналу /4/. Нагрев газоотводного канала (до температуры не ниже 900°С) препятствует его зарастанию продуктами конденсации паров примесей содержащихся в шунгите, моноокисью кремния и силикатами.down, it warms up to a predetermined temperature above 1500 ° C and thermochemical reactions of silicon carbide synthesis are initiated in it. Gases generated during thermochemical reactions, as well as vapors of impurities evaporated at a high temperature, rise up to the upper end of the heat chamber / 1 /. From there, they are forcibly pumped out through a heated gas outlet channel / 4 /. The heating of the gas outlet channel (to a temperature not lower than 900 ° C) prevents its overgrowth by the condensation products of the impurity vapors contained in shungite, silicon monoxide and silicates.
Время движения через горячие зоны должно обеспечивать полное завершения процессов нагрева, реакций образования карбида кремния и его очищения от примесей, что устанавливают в предварительных экспериментах в зависимости от конкретных параметров устройства, характеристик материала, и технологических условий.The travel time through the hot zones should ensure the complete completion of the heating processes, the reactions of the formation of silicon carbide and its purification from impurities, which is established in preliminary experiments, depending on the specific parameters of the device, the characteristics of the material, and technological conditions.
Процесс получения карбида кремния ведут при пониженном давлении в термокамере при остаточном давлении от 0.2 до 100 кПа. Это обусловлено тем, что в процессе нагрева шунгита при пониженном давлении, снижается концентрация моноокиси кремния. Это приводит к снижению химического потенциала реакций карбидообразования и соответственно к ускорению их протекания, снижению времени процесса и к снижению эффективной температуры карбидообразования. Другим важным фактором ведения процесса получения карбида кремния из шунгита в вакууме, является очистка в этих условиях целевого продукта от примесей, обусловленная повышением скорости испарения материалов при высокотемпературном нагреве при понижении давления.The process of producing silicon carbide is carried out under reduced pressure in a heat chamber at a residual pressure of 0.2 to 100 kPa. This is due to the fact that during the heating of shungite under reduced pressure, the concentration of silicon monoxide decreases. This leads to a decrease in the chemical potential of carbide formation reactions and, accordingly, to an acceleration of their occurrence, a decrease in the process time, and a decrease in the effective temperature of carbide formation. Another important factor in the process of producing silicon carbide from schungite in vacuum is the purification of impurities under these conditions from the target product due to an increase in the rate of evaporation of materials during high-temperature heating with a decrease in pressure.
Указанные пределы остаточного давления в термокамере получены опытным путем. Низкие давления (0,2 кПа) обеспечивают получение качественного целевого продукта с содержанием карбида кремния до ста процентов. Понижение давления в термокамере ниже 0,2 кПа требует значительных мощностей на The indicated limits of the residual pressure in the heat chamber were obtained experimentally. Low pressures (0.2 kPa) provide a high-quality target product with a silicon carbide content of up to one hundred percent. Lowering the pressure in the heat chamber below 0.2 kPa requires significant power at
создание разряжения в печи и уже не оказывает существенного влияния на качество продукта. Получение металлургического или теплоизоляционного карбида кремния (продуктов с низкой стоимость) не требует высоких степеней очистки от примесей и поэтому может проводиться при высоких давлениях. Однако для защиты верхней части термокамеры, канала ввода материала и канала удаления газообразных продуктов от зарастания конденсатом, процесс ведут с постоянным принудительным удалением газообразных продуктов при остаточном давлении от 50 до 100 кПа.the creation of vacuum in the furnace and no longer has a significant impact on the quality of the product. Obtaining metallurgical or heat-insulating silicon carbide (products with low cost) does not require high degrees of purification from impurities and therefore can be carried out at high pressures. However, in order to protect the upper part of the heat chamber, the material input channel and the gaseous products removal channel from condensate overgrowing, the process is carried out with constant forced removal of gaseous products at a residual pressure of 50 to 100 kPa.
Получаемый целевой продукт охлаждают в нижней зоне термокамеры /1/ N в зоне охлаждения /12/ или в зоне охлаждения /12/ и дополнительной зоне охлаждения /21/ до температуры обеспечивающей работоспособность средства выгрузки продукта /6/, или до температуры предотвращающей окисление карбида кремния на воздухе, т.е. до температуры не выше 500°С.The resulting target product is cooled in the lower zone of the heat chamber / 1 / N in the cooling zone / 12 / or in the cooling zone / 12 / and the additional cooling zone / 21 / to a temperature that ensures the operation of the product discharge means / 6 /, or to a temperature that prevents oxidation of silicon carbide in air, i.e. to a temperature of no higher than 500 ° C.
В соответствии с полезной моделью в нижнюю часть термокамеры /1/ в зону охлаждения /12/ подают инертные или химически активные газы, или их смесь из не менее 2 газов, в количестве до 10% от объема газов, образующихся в результате термохимических реакций. Газы подаются по приспособлению для подачи технологического газа /8/, которое размещается на системе выгрузки /6/. В этом случае газ в термокамеру /1/ подается через дозатор /17/. Газ может подаваться также непосредственно в дополнительную зону охлаждения /21/. В этом случае штуцер для подачи технологического газа /8/ размещается непосредственно на корпусе дополнительной зоны охлаждения /21/.In accordance with the utility model, inert or chemically active gases, or a mixture of at least 2 gases, are supplied to the lower part of the heat chamber / 1 / to the cooling zone / 12 / in an amount of up to 10% of the volume of gases generated as a result of thermochemical reactions. Gases are supplied by the device for the supply of process gas / 8 /, which is placed on the discharge system / 6 /. In this case, the gas in the heat chamber / 1 / is fed through the dispenser / 17 /. Gas can also be supplied directly to the additional cooling zone / 21 /. In this case, the nozzle for supplying process gas / 8 / is placed directly on the housing of the additional cooling zone / 21 /.
Технический результат применения газов различен - ускорение процесса охлаждения, обеспечение равномерности прогрева материала (все газы), изменение термохимического потенциала реакций (аргон, эндогаз, пропан, природный газ), восстановительные процессы (водород, моноокись углерода), окислительные процессы (кислород, углекислый газ). Верхний предел (до 10%) обусловлен снижением эффективности целевых процессов при расходах газа The technical result of using gases is different - accelerating the cooling process, ensuring uniform heating of the material (all gases), changing the thermochemical potential of reactions (argon, endogas, propane, natural gas), reducing processes (hydrogen, carbon monoxide), oxidizing processes (oxygen, carbon dioxide) ) The upper limit (up to 10%) is due to a decrease in the efficiency of target processes with gas consumption
превышающих оптимальные, с ростом энергозатрат, а также ростом отрицательных факторов обусловленных повышенным количеством газа в термокамере. Нижний предел устанавливается экспериментально для каждого газа по критериям эффективности соответствующих процессов.exceeding the optimum, with an increase in energy consumption, as well as an increase in negative factors due to the increased amount of gas in the heat chamber. The lower limit is established experimentally for each gas by the criteria of the effectiveness of the corresponding processes.
В соответствии с развитием технического решения, газ можно также подавать в верхнюю зону термокамеры через средство загрузки /5/ и приспособление для подачи технологического газа /7/, с целью защиты средства загрузки /5/ и канала ввода шунгита /3/ от накопления в них конденсата. Объем газа подаваемого в верхнюю зону термокамеры составляет до 10 процентов от общего объема подаваемого газа в термокамеру при сохранении условия - до 10% от объема газов и паров, образующихся в результате термохимических реакций. Подавать в верхнюю зону термокамеры большую массу газа энергетически не выгодно, поскольку это приводит к охлаждению верхней зоны термокамеры. Величина минимального объема подаваемого газа определяется опытным путем по критерию минимизации скорости нарастания слоя конденсата на холодных элементах конструкции устройства.In accordance with the development of the technical solution, gas can also be supplied to the upper zone of the heat chamber through the loading means / 5 / and the technological gas supply device / 7 /, in order to protect the loading means / 5 / and the schungite input channel / 3 / from accumulating in them condensate. The volume of gas supplied to the upper zone of the heat chamber is up to 10 percent of the total volume of gas supplied to the heat chamber while maintaining the condition - up to 10% of the volume of gases and vapors generated as a result of thermochemical reactions. To supply a large mass of gas to the upper zone of the heat chamber is not energetically profitable, since this leads to cooling of the upper zone of the heat chamber. The minimum volume of the supplied gas is determined empirically by the criterion of minimizing the rate of rise of the condensate layer on the cold structural elements of the device.
Предлагаемая конструкция устройства для получения карбида кремния из шунгита, позволяет проводить его термоообработку при непрерывном, или дискретном, но по существу непрерывном перемещении шунгита через термокамеру, ее вертикальная организация, при которой все процессы N ввод материала в термокамеру, нагрев, выдержка при высокой температуре, удаление летучих парообразных вещества из верхней части камеры термообработки по нагреваемым каналам, охлаждение продукта и его удаление из термокамеры проводятся одновременно в непрерывном режиме, что обеспечивает высокую производительность устройства. В термокамере отсутствуют, зоны с низкой температурой, где могли бы конденсироваться, накапливаться и в результате приводить к срыву технологического процесса продукты конденсации паров примесей, окислов и моноокиси кремния. Вертикальная ориентация нагревательной камеры, нагрев ее верх вводной части, и расположение пароотводящих каналов, обеспечивают формирование восходящего потока паров и их удаление откачкой из камеры термообработки. Тем самым обеспечивается The proposed design of a device for producing silicon carbide from schungite allows its heat treatment to be carried out with continuous, or discrete, but essentially continuous movement of schungite through a heat chamber, its vertical organization, in which all the processes N introduce material into the heat chamber, heat, hold at high temperature, removal of volatile vaporous substances from the upper part of the heat treatment chamber through heated channels, product cooling and its removal from the heat chamber are carried out simultaneously in continuous operation IME, which ensures high performance of the device. In the heat chamber there are no zones with a low temperature where they could condense, accumulate and, as a result, disrupt the technological process, condensation products of vapor of impurities, oxides and silicon monoxide. The vertical orientation of the heating chamber, the heating of its top of the inlet part, and the location of the steam outlet channels, ensure the formation of an upward flow of vapors and their removal by pumping from the heat treatment chamber. This ensures
очистка продукта от примесей, непрерывность и устойчивость технологического процесса, и, соответственно, обеспечение высокой производительности.purification of the product from impurities, the continuity and stability of the process, and, accordingly, ensuring high performance.
Тепло горячих газов и паров, выделяющихся в процессе термообработки и постоянно перемещающихся снизу вверх, используется на нагревание поступающего в термокамеру материала. Вторичное использование тепла существенно снижает расход электроэнергии на процесс получения карбида кремния. При этом изготовление ведется при стационарном распределении температуры по высоте термокамеры и постоянной мощности.The heat of hot gases and vapors released during the heat treatment and constantly moving from bottom to top is used to heat the material entering the heat chamber. Recycling of heat significantly reduces the energy consumption for the process of producing silicon carbide. In this case, the manufacture is carried out with a stationary temperature distribution along the height of the heat chamber and constant power.
Непрерывная подача сырьевого материала небольшим потоком, или периодически не большими порциями, и его нагрев тепломассопереносом восходящих потоков газов и паров, обеспечивает равномерный прогрев материала. Равномерное перемещение материала по камере термообработки со стационарным температурным распределением создает однородные, стабильные во времени технологические условия для всего потока перерабатываемого материала. В результате обеспечивается производство однородного по качеству продукта.The continuous supply of raw material in a small stream, or periodically not in large portions, and its heating by heat and mass transfer of upward flows of gases and vapors, ensures uniform heating of the material. The uniform movement of the material through the heat treatment chamber with a stationary temperature distribution creates homogeneous, stable in time technological conditions for the entire flow of the processed material. As a result, production of a product of uniform quality is ensured.
Технический результат полезной модели: выход карбида кремния в продукте - 80-100%, производительность до 30 и более кг/час, энергозатраты - около 7,0 кВт/кг.The technical result of the utility model: the yield of silicon carbide in the product is 80-100%, productivity is up to 30 and more kg / h, energy consumption is about 7.0 kW / kg.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122796/22U RU63794U1 (en) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122796/22U RU63794U1 (en) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU63794U1 true RU63794U1 (en) | 2007-06-10 |
Family
ID=38313524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006122796/22U RU63794U1 (en) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU63794U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2438790C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Method of preparing shungite rocks for dressing |
| RU2812290C1 (en) * | 2023-06-22 | 2024-01-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for producing tungsten carbide powder |
-
2006
- 2006-06-27 RU RU2006122796/22U patent/RU63794U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2438790C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Method of preparing shungite rocks for dressing |
| RU2812290C1 (en) * | 2023-06-22 | 2024-01-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for producing tungsten carbide powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12188722B2 (en) | Multistage vertical graphitization furnace system | |
| CN1036003A (en) | The Apparatus for () and method therefor of preparation uniform, fine boron-containing ceramic powder | |
| EP2014744A1 (en) | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method | |
| CN2697459Y (en) | Multi-atmosphere inclinable rotary furnace | |
| WO2018049718A1 (en) | Environmentally-friendly high-temperature gas-solid reaction blast furnace with high efficiency and low energy consumption, and production technique therefor | |
| KR20130038634A (en) | Multi-stage rotary kiln for saving energy | |
| CN102822315A (en) | Vertical shaft furnace, ferro-coke production facility, and method for producing ferro-coke | |
| CN115448254B (en) | Pyrolysis method of gaseous hydrocarbon and implementation device thereof | |
| TWI583442B (en) | B2f4 manufacturing process | |
| RU63794U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT | |
| JP4451671B2 (en) | SiO manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| RU2457072C1 (en) | Method of producing zinc powder and plant to this end | |
| EP3950633A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility | |
| RU2396498C1 (en) | Device for high-temperature treatment of carbon materials (electro-calcinator) | |
| KR102595314B1 (en) | Separation type vertical graphitization furnace system | |
| CN111573701A (en) | Method for preparing brown corundum production raw material by using aluminum ash | |
| RU2336125C1 (en) | Method of continuous production of peat-mineral hydrophobic oil sorbent | |
| JP4680521B2 (en) | SiO generating apparatus and SiO manufacturing apparatus | |
| RU2113671C1 (en) | Heat-treatment furnace for carbon-containing materials | |
| KR20010024881A (en) | Method for reducing iron oxides and installation therefor | |
| RU114461U1 (en) | PLANT FOR PROCESSING SOLID CARBON-CONTAINING MATERIALS IN FUEL GAS | |
| RU2542245C2 (en) | Method of obtaining dry zinc white and installation for method realisation | |
| US233568A (en) | Process of and furnace for reducing oxides to the metallic state | |
| RU2327639C2 (en) | Method of producing high purity silicon | |
| US20250135425A1 (en) | Device and method for the production of silicon carbide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080628 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20090827 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110628 |