[发明专利]碳化硼原料预处理方法及设备

说明书

技术领域    本发明涉及一种化工产品的制造工艺及设备，即碳化硼原料预处理方法及设备。

背景技术    碳化硼是一种非金属难熔化合物，以B₄C为常用品，是超硬的人造磨料之一，硬度仅次于金刚石，金刚石莫氏硬度为10，碳化硼为9.36。且具有适于磨削、理化性质稳定、质量轻、研磨性能好等特点，与酸碱几乎不起反应，还具有半导体性和吸收中子的性能，是金刚石理想的代用材料，碳化硼微粉及碳化硼制品被广泛应用到航空、军工、核工业、耐磨、耐火材料等领域。

目前，生产碳化硼的主要原料是硼酸和碳素材料，这些原料不经特殊处理，只需要简单的混合，然后投入到大功率三相程控电弧精炼炉中进行冶炼。其反应过程是：

2H₃BO₃＝B₂O₃+3H₂O↑  2B₂O₃+7C＝B₄C+6CO↑  B₂O₃+3CO＝2B+3CO₂↑4B+C＝B₄C

由于该工艺过程简单，因而被称为一步法。随着产品标准的提高，一步法生产工艺暴露出许多弊端。例如：在冶炼过程中，硼酸遇热脱水，产生大量高温蒸汽，高温蒸汽从物料中散出的同时会带走部分B₂O₃，使原料比例失调，同时造成物料状态不稳，导致电流不稳和电能损失。此外，高温蒸汽还会带走大量热量，间接损失大量电能。因此，一步法工艺耗电量很大，吨耗电高达30000度以上。更为严重的是，由于炉内原料处于相对静止的状态，原料脱水产生的高温气体不能及时排除，造成碳化硼结晶块气孔多，密度低，气孔周围出现过烧现象，原料中的硫等物质在游离过程中进入产品中，对产品质量造成负面影响，致使产品质量低于国际同类产品。

发明内容    本发明的目的是提供一种能避免蒸汽的影响，电耗少、成本低、质量好的碳化硼原料的预处理方法和设备。

上述目的是由以下技术方案实现的：提出一种碳化硼原料预处理方法，其特点是：所说的制造碳化硼的原料在进入三相程控电弧精炼炉之前，先经过一个煅烧过程。

所说的煅烧过程，是指碳化硼的原料在运动状态下通过一段高温区。

所说的煅烧过程中碳化硼的原料在运动状态下通过一段高温区，是指碳化硼的原料与高温区之间的相对运动。

所说的煅烧过程中，碳化硼原料所通过的高温区的温度在1000-1300℃之间，通过时间为5-10分钟。

所说的原料是硼酸与炭素的混合物及添加剂。

所说的添加剂是粒径0.2-0.4毫米石油焦颗粒。

所说的添加剂是粒径2-4毫米的碳化硼颗粒，添加量为硼酸的1％。

一种专用于碳化硼原料预处理的煅烧设备，其特点是：这种煅烧设备的主体是一支非水平放置的长管，长管的高端为排气口和进料口；长管的低端为出料口，燃气输送管通入长管，长管上设有物料搅动装置。工作时，首先向长管内通入煤气并点燃，原料从长管高端的进料口送入炉内，并在物料搅动装置的作用下翻动下滑，从下端的出料口排出，即可完成脱水过程。

所说的煅烧设备的主体是一支倾斜放置的长管，长管的外面至少套有两个圆环形的支撑带，每个支撑带的下方两侧各有一个承重的托轮，托轮都通过转轴装在下面的支架上；长管的高端有排气口和进料口；长管的低端有出料口，且与燃气输送管相通；其物料搅动装置是在长管的外面套装一个被动齿轮，被动齿轮与支架上的主动齿轮相啮合，主动齿轮由动力机带动，致使长管在转动中抛搅物料。

采用上述工艺及设备，碳化硼原料在精炼之前，首先在分散流动的状态下进行煅烧，不仅迅速完成了脱水过程，而且实现了蒸汽与其他固体原料的自然分离，避免了蒸汽在后来的冶炼当中将产生的各种弊端，用这种经过预处理的原料进行电弧精炼，使电耗和生产成本大幅度降低，产品质量显著提高。

附图说明    本发明的方法及专用设备的具体实施例由以下附图给出：

图1是本发明的工艺流程图；

图2是原有技术的工艺流程图；

图3是专用设备的一种实施例的主视图；

图4是这种实施例的俯视图；

图5是这种实施例的A-A断面图；

图6是这种实施例的B-B断面图。

图3-6中可见：低端罩1，长管2，支撑带3，被动齿轮4，托轮5，排气口6，进料口7，高端罩8，支架9，电机10，变速箱11，主动齿轮12，出料口13，燃气输送管14，煤气发生炉15，挡轮16。