[实用新型]一种等离子加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等离子设备，特别是一种等离子加热装置。

背景技术

碳化硅(SiC)是碳硅元素以共价健结合形成的具有金刚石结构的一种晶体物质,硬度高、耐高温、耐腐蚀、热导率高、宽带隙以及电子迁移率高,广泛应用于半导体行业。

目前工业上采用二氧化硅与碳元素和/或木片在电阻炉内高温反应生产得到SiC，例如中国专利文献公开的一种冶炼碳化硅的方法及其装置【CN1449995A】，其冶炼炉为电阻炉，反应料为碳质材料和二氧化硅材料，反应料混合后装在炉心周围，炉心由石墨粉组成。在反应时反应料堆积在炉心周围，使得反应料各处的温度不相同，造成反应料反应不完全，能量转化效率低；反应料内存在杂质，在反应时反应料堆积在一起，杂质也参杂在一起，造成反应后的碳化硅杂质含量较高，纯度较低。

中国专利文献公开了一种等离子加热器【CN201403245Y】，包括外枪体、内枪体、喷嘴、电极头和电极体；电极头安装在电极体前端，内冷却水管通入电极冷却空腔内，电极体上装有电极冷却水出口；电极体安装在内枪体内，并内枪体形成一空腔，进气管和该空腔相连，电极体和内枪体之间装有分流环；外枪体套装在内枪体上，并形成一外冷却腔，外冷却水管通入外冷却腔内，在外枪体上有外出水口和外冷却腔相连。该等离子加热器能产生等离子火焰。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种等离子加热装置，本实用新型解决的技术问题是提供化学反应所需的高温环境。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种等离子加热装置，包括内部为空腔的反应炉和至少一个等离子枪，其特征在于，所述等离子枪具有一呈中空管状并用于喷射等离子火焰的喷射管，所述喷射管位于反应炉内且需要加热反应的原料能通过喷射管输送到等离子火焰中心。

本申请中采用的原料为二氧化硅或金属硅与碳源混合形成的呈颗粒状的原料，原料中碳源将二氧化硅或金属硅包覆；喷射管的上端侧部与一进料管连通，原料通过进料管进入喷射管，原料在输送出喷射管时落入等离子火焰中心，原料中的二氧化硅或金属硅与碳在等离子枪的出口处反应生成碳化硅，碳化硅通过重力的作用碳化硅落入反应炉积蓄；由于原料是从喷射管落出的，因此原料必然会落入等离子火焰中心，保证每一颗原料都能充分受热反应，减少落入反应炉内碳化硅的杂质，且能连续不间断的进行碳化硅的反应，生产效率高；等离子火焰能产生强气流，能将附着在碳化硅表面的杂质吹走；在经过等离子火焰时原料中的一部分杂质气化，气化后的杂质能从碳化硅表面吹走，只有极少数的杂质落入反应炉，因此制得的碳化硅的纯度高。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉的内部空腔隔绝外界空气。由于碳化硅的反应是在高温下完成的，碳源容易与空气中氧气反应，反应炉内隔绝空气保证碳只与二氧化硅或金属硅反应，能准确控制反应的进行，提高制得碳化硅的纯度。

在上述的等离子加热装置中，所述等离子枪上设置有冷却管路，所述冷却管路具有冷却水入口和冷却水出口。冷却水入口与一水泵相连，冷却水流过冷却管路，将等离子枪产生的热量带走，使得等离子枪保持在安全的工作温度。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉上固定有套筒，所述喷射管穿过套筒，所述套筒外周面上具有散热片。套筒会受到等离子火焰散发的热量而变热，散热片能迅速的将热量散发出去。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉底部设置有产品收集皿和顶升杆，所述顶升杆位于产品收集皿底部，所述顶升杆靠近产品收集皿的端部固定有与产品收集皿底部形状相匹配的托盘，所述产品收集皿和托盘可拆连接。产品收集皿用于收集制得的碳化硅，托盘用于固定产品收集皿，顶升杆能带动托盘上下移动；在取出制得的碳化硅时将顶升杆降下，方便拿去产品收集皿，在收集碳化硅时，顶升杆可以根据实际情况将产品收集皿定位在离原料供给管一定距离处，使得产品收集皿能制得的碳化硅完全收集。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉内设置有通过气流将产品和杂质分离的分离装置。在原料通过等离子枪的出口时一部分杂质会由于高温气化，此时碳化硅处于固态，通过分离装置可以将气化的杂质从碳化硅中吹离，提高碳化硅的纯度。