[發(fā)明專利]碳化硅與石墨同時(shí)煉制工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110448072.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN102515153A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱勝利;袁逢寬;趙新力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朱勝利
• 主分類號(hào): C01B31/04
• 分類號(hào): C01B31/04;C01B31/36
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬化工領(lǐng)域，涉及一種材料制備方法，尤其涉及一種碳化硅與石墨同時(shí)煉制工藝。

背景技術(shù)

目前在制備石墨時(shí)，最常用的方法就是煅燒。即將導(dǎo)電碳芯置于煅燒爐中心，在導(dǎo)電碳芯周圍均布石油焦和/或煤焦，在高溫約3000℃經(jīng)長(zhǎng)達(dá)1～6天的煅燒過程中并伴生很多有害氣體(例如大量二氧化碳、一氧化碳以及對(duì)環(huán)境有害的廢氣物等)的同時(shí)形成石墨晶體。這樣形成的石墨晶體不僅純度不高，還需要后續(xù)加工處理，工藝復(fù)雜，同時(shí)該加工方法的作業(yè)特點(diǎn)導(dǎo)致大量熱量以輻射的形式浪費(fèi)掉，導(dǎo)致生產(chǎn)過程耗能高。

在碳化硅的制備過程中，基本上也是采用與石墨相同的方法——煅燒，與石墨的生產(chǎn)工藝不同的是，在煅燒爐內(nèi)放置有石墨芯，在石墨芯的外圍均布石英砂以及石油焦的混合物，高溫下煅燒最終形成的碳化硅。其基本反應(yīng)為：SiO₂+3C＝SiC+2CO-498kJ，生產(chǎn)中需要消耗大量的電力能源轉(zhuǎn)換的熱能，同樣存在能源利用率低的問題。

廣東鋁廠的陳建華、粟貴浩在刊物名為南方鋼鐵.1999(1).-25-26刊登有利用石墨化爐余熱生產(chǎn)碳化硅；吉宜聯(lián)營(yíng)炭素廠的程衛(wèi)東、童芳森在刊物名為炭素技術(shù).1993(3).-29-30刊登有利用石墨化輔助原料的余熱生產(chǎn)碳化硅。二者都是利用石墨化爐在石墨化過程中產(chǎn)生的余熱，并適當(dāng)改變保溫料配比等生產(chǎn)方法生產(chǎn)出少量的純度不高的碳化硅。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耗能低、能量利用率高、工藝簡(jiǎn)單以及操作方便的，在略作改型的碳化硅煅燒爐中生產(chǎn)碳化硅的同時(shí)增加生產(chǎn)高純石墨的煉制工藝。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明提供了一種在略作改型的碳化硅煅燒爐中生產(chǎn)碳化硅的同時(shí)增加生產(chǎn)高純石墨的煉制工藝，包括添加反應(yīng)原料的步驟，其特殊之處在于：所述原料包括煉制石墨所需的原料以及煉制碳化硅所需的反應(yīng)原料；所述煉制碳化硅所需的反應(yīng)原料分布于煉制石墨所需的原料周圍。

上述煉制石墨所需的原料包括導(dǎo)電炭芯以及包裹于導(dǎo)電炭芯周圍的石油焦或碳焦；所述煉制碳化硅所需的反應(yīng)原料包括石英砂以及碳的混合物。

上述石油焦或碳焦包裹導(dǎo)電炭芯的厚度是10～60cm。

上述石英砂以及碳的混合物包裹煉制石墨所需的原料的厚度是50～300cm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)碳化硅的同時(shí)增加了生產(chǎn)高純石墨，實(shí)現(xiàn)了高純石墨和高純碳化硅和優(yōu)質(zhì)增碳劑的并產(chǎn)，石墨生產(chǎn)中的余熱被碳化硅的生產(chǎn)充分利用，同時(shí)碳化硅的反應(yīng)物料為內(nèi)層石油焦或碳焦層的石墨化起到了保溫作用，使得能量的利用效率更高，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；本發(fā)明是在碳化硅生產(chǎn)的同時(shí)將傳統(tǒng)的石墨煉制方法融入其中，合二為一，在煉制時(shí)，將碳化硅煅燒爐中心的石墨芯去除，合理放大原石墨芯占用的空間，在此空間裝入生產(chǎn)高純石墨用的導(dǎo)電碳芯以及導(dǎo)電碳芯周圍加入的石油焦或碳焦。這樣，碳化硅煉制利用了石墨生產(chǎn)中的余熱，降低了能耗，同時(shí)有對(duì)石墨的生產(chǎn)起到了保溫的作用，使其能量不浪費(fèi)，重復(fù)利用率高。該方法操作簡(jiǎn)單，使用方便；同一種冶煉爐型，一套供電系統(tǒng)，同時(shí)生產(chǎn)兩種產(chǎn)品，與兩種產(chǎn)品的單產(chǎn)技術(shù)相比，投資減少三分之一。本發(fā)明重復(fù)利用煉制石墨的溫度對(duì)碳化硅進(jìn)行煉制，節(jié)能效果非常好，與兩種產(chǎn)品的單產(chǎn)技術(shù)相比，該發(fā)明專利的綜合能耗可降低20～40％。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種碳化硅與石墨同時(shí)煉制工藝，該工藝與傳統(tǒng)的工藝基本相似，都采用煅燒，不同的是，在煉制時(shí)，將碳化硅煅燒爐中心的石墨芯去除，合理放大原石墨芯占用的空間，在此空間裝入生產(chǎn)高純石墨用的導(dǎo)電碳芯以及導(dǎo)電碳芯周圍加入的石油焦或碳焦。在煅燒爐的中心煉制石墨，并在石墨的保溫層煉制碳化硅。

在煅燒爐中心加入導(dǎo)電碳芯，導(dǎo)電碳芯周圍加入10～60cm的石油焦或碳焦包裹，在石油焦或碳焦的周圍采用石英砂以及碳的混合物包裹，包裹厚度為50～300cm。形成多層夾心結(jié)構(gòu)。在煅燒開始時(shí)，其靠近煅燒爐中心部位，由于石油焦或碳焦在高溫的情況下，在導(dǎo)電碳芯的外表面首先形成石墨晶體，并且隨著時(shí)間的推移，該石墨晶體逐漸增多，在繼續(xù)煅燒的情況下，導(dǎo)電碳芯外部的石墨由于保溫作用，其晶體純度高；同時(shí)，在高溫保溫的過程中，包裹在石油焦或碳焦周圍的石英砂和碳的混合物開始發(fā)生反應(yīng)，逐漸形成高純度的碳化硅。

供電后，導(dǎo)電碳芯發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到約3000℃時(shí)開始石墨化并使其周圍的石油焦或碳焦石墨化；石墨化的同時(shí)，熱量傳遞到外圍的石英砂以及碳的混合物層，生成碳化硅。