[发明专利]利用除尘粉冶炼碳化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅冶炼领域，尤其涉及一种利用除尘粉冶炼碳化硅的方法。

背景技术

工业合成碳化硅的方法基本上均为固相合成法，Acheson法为固相合成法中的一种，目前世界碳化硅产量的80％以上是采用Acheson法生产。Acheson法冶炼碳化硅的基本原理是将硅质原料和碳质原料按照一定的比例加入冶炼炉中，在高温条件硅质原料中的SiO₂被碳质原料中的C还原生成碳化硅。得到的碳化硅会进行破碎、研磨，在上述过程中会产生大量的粉尘，收集后得到除尘粉，该除尘粉碳化硅含量大于70％，平均粒度小于45微米，其通常作为废料处理或作为副产品低价销售，未能充分利用，并且导致资源的浪费。同时，由于该除尘粉粒度小，在堆放或转运过程中易扬尘，造成生产厂区环境污染较严重。

另外，Acheson法还可分为新料法和焙烧料法。在碳化硅生产的新料法中，反应料采用的全部是新鲜原料，物料纯度较高，反应活性较好，含有挥发分和较高的水分，但是反应初期能耗较高，内部反应速度快、炉压高，易引发喷炉等安全事故；而焙烧料法是将上一炉未参与反应的物料重新装入冶炼炉反应区进行反应，物料含水量和挥发分少，同时物料中含有碳化硅晶体，促使反应比较容易进行，但是焙烧料中杂质含量较高，使得反应物料成份增多，给冶炼带来负面影响，不利于提高产品纯度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用除尘粉冶炼碳化硅的方法，以降低碳化硅冶炼能耗，并达到除尘粉充分利用的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用除尘粉冶炼碳化硅的方法，在碳化硅的冶炼炉中由内至外依次设置炉芯体、反应料和保温料；

其中，在所述反应料和保温料中添加除尘粉，所述除尘粉为碳化硅破碎、研磨过程中收集到的粉尘，其碳化硅含量不小于70wt％，平均粒度小于45微米；

所述保温料中的除尘粉的含量为0.2wt％～1wt％；所述反应料中的除尘粉的含量为1.5wt％～4wt％。

在本发明中，碳化硅的冶炼炉可以是本领域已知的常规碳化硅冶炼炉。其中，所设置的炉芯体可以是石墨炉芯体，用于在通电时为炉中反应料生成碳化硅的反应提供热量。所述反应料主要用于合成碳化硅，所述保温料设置与所述反应料的外层，起到炉体保温的作用，但不可避免会有部分碳化硅生成。

根据本发明的方法，优选地，所述保温料的碳硅比为0.72～0.95；所述反应料包括第一部分反应料、第二部分反应料以及由所述反应料中其余部分构成的第三部分反应料；所述第一部分反应料填装于所述炉芯体下方的区域；所述第二部分反应料分为两段，分别紧挨所述冶炼炉两端的炉头设置于所述炉芯体之上；其中，所述第一部分反应料的碳硅比为0.55～0.69，所述第二部分反应料的碳硅比为0.70～0.88，所述第三部分反应料碳硅比为0.64～0.75。进一步优选地，所述第三部分反应料的碳硅比高于第一部分反应料的碳硅比，所述第二部分反应料的碳硅比高于第三部分反应料的碳硅比。

根据本发明的方法，优选地，所述第二部分反应料的两段沿所述炉芯体的长度方向的长度之和为所述炉芯体长度的1/5～1/2；进一步优选为所述炉芯体长度的1/4～1/3；所述第二部分反应料的两段沿所述炉芯体的宽度方向的宽度不小于所述炉芯体的宽度；进一步优选地，所述第二部分反应料的两段沿所述炉芯体的宽度方向的宽度为所述炉芯体宽度的1～1.5倍。根据本发明的方法，优选地，所述保温料的碳硅比为0.75～0.85；所述第一部分反应料的碳硅比为0.6～0.67，所述第二部分反应料的碳硅比为0.72～0.79，所述第三部分反应料碳硅比为0.66～0.73。

根据本发明的方法，优选地，所述保温料的除尘粉含量为0.4wt％～1wt％；所述第一部分反应料中除尘粉的含量为1.5wt％～3.5wt％，所述第二部分反应料中除尘粉的含量为1.5wt％～3wt％；所述第三部分反应料中除尘粉的含量为1.6wt％～4wt％。进一步优选地，所述第一部分反应料的除尘粉的含量为2.0wt％～3.0wt％；所述第二部分反应料的除尘粉的含量为1.5wt％～2.5wt％；所述第三部分反应料的除尘粉的含量为2.5wt％～3.5wt％。更进一步优选地，所述第三部分反应料中除尘粉的含量高于第一部分反应料中除尘粉的含量，所述第一部分反应料中除尘粉的含量高于第二部分反应料中除尘粉的含量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：