[发明专利]碳化硅微粉除碳装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅微粉生产技术领域，具体涉及一种碳化硅微粉粉除碳装置及方法。

背景技术

碳化硅具有高硬度、低膨胀系数、化学性质稳定等特点，被广泛应用于陶瓷密封件、磨介、晶硅片切割等领域。随着科学技术的进步，对碳化硅微粉的纯度要求也越来越高，其中游离碳是影响碳化硅微粉纯度的主要杂质之一。如果碳化硅微粉中游离碳杂质较多，会使碳化硅烧结制品产生斑花、花印，同时影响制品的密度等质量要求；应用于晶硅片的切割产生过程中会产生硅片表面污点和切割效率低等问题。

目前在碳化硅微粉的生产过程中，主要采用浮选法去除碳化硅微粉中的游离碳，通常是在碳化硅浆料中加入浮选药剂，鼓入气体，使具有疏水性的碳颗粒浮至液面上，然后用刮板刮除。由于碳化硅微粉颗粒粒度较细（约为5～13μm），采用浮选法除碳，产生的废碳料中SiC含量较高（40～50%），使得碳化硅微粉除碳过程中料损较大。为提高碳化硅资源的利用率，降低生产成本，需要一种新的碳化硅微粉除碳装置及方法，在进行碳化硅微粉除碳提纯时，降低废碳料中的SiC含量。

发明内容

本发明旨在解决现有的碳化硅微粉除碳技术中存在的废碳料中SiC含量较高、料损较大造成的资源浪费、生产成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种碳化硅微粉除碳装置，包括除碳池、鼓气设备、吸附设备和收集设备，

所述吸附设备包括设置于所述除碳池一端侧壁顶部的辊筒支架、横向安装于所述辊筒支架上的圆柱形辊筒，以及与所述辊筒相连接、并为所述辊筒提供转动动力的驱动机构，所述辊筒的底侧面位于所述除碳池内、外侧面位于所述除碳池端部侧壁之外；

所述收集设备包括安装于所述除碳池的端部侧壁上的刮板和碳收集箱，所述刮板的一边与所述辊筒的外侧面相切、另一边延伸至所述碳收集箱的上部开口处；

所述鼓气设备包括设置于所述除碳池底部的布气管、与所述布气管相连通的输气管，所述输气管的进气口延伸至所述除碳池外部，在所述进气口处连接有气泵，在所述输气管上还设置有进气阀，在所述布气管的侧壁上设有布气孔；在所述除碳池的一侧侧壁下部设有排料口。

优选的，所述布气管等距设置于所述除碳池底部，并与所述辊筒相平行，从所述除碳池的另一端至靠近所述辊筒的一端，相邻布气管上的布气孔的孔径依次减小、布气孔的数量依次增多。

优选的，靠近所述辊筒一端的布气管上的布气孔的孔径为1～3mm；远离所述辊筒一端的布气管上的布气孔的孔径为8～10mm。

优选的，所述辊筒的表面材料为疏水亲油材料。

优选的，所述疏水亲油材料是经刻蚀和氟化处理后具有疏水亲油性的金属材料，或者是具有疏水亲油性的聚丙烯、聚氨酯或氟碳树脂高分子材料。

本发明碳化硅微粉除碳方法，包括下列步骤：

（1）造浆：将待处理的碳化硅微粉与去离子水进行混合造浆，得到浓度为40～50%的浆料，向每吨料浆内加入1～3L的碳捕收剂，并搅拌10～15min后，将该料浆引入到权利要求1所述碳化硅微粉除碳装置的除碳池内；

（2）鼓气：启动鼓气设备，对除碳池内的浆料进行鼓气，浆料内的碳捕收剂和碳颗粒随气体上浮并富集在浆料表面；

（3）粘附除碳：启动吸附设备，驱动机构带动辊筒转动，浆料表面富集的碳粘附在辊筒表面，刮板将辊筒表面粘附的碳刮落，进入碳收集箱；

（4）放料：浆料表面的碳富集层被全部清除后，关闭鼓气设备和吸附设备，浆料由排料口放出，完成除碳工序。

优选的，步骤（1）中加入的碳捕收剂为松油醇、煤油、柴油、二硫代碳酸钠、油酸、酚酸混合脂肪醇、有机硅玻璃憎水剂、异构乙醇中的至少一种。

本发明的有益效果在于：

1.本发明利用疏水亲油材料对油性碳捕收剂的粘附性，通过对碳捕收剂的粘附达到除碳目的，能够有效降低废碳料中的SiC含量；克服了现有技术中采用浮选法除碳，由于碳化硅颗粒较小，泡沫对碳化硅颗粒的裹挟作用较大，而使得废碳料中SiC含量高、料损大的问题；本发明通过粘附方式进行除碳，可以显著降低废碳料中的SiC含量，提高资源利用率、降低料损，进而提高生产效率、降低生产成本。

2.本发明除碳效果好、效率高，经过本发明处理后的碳化硅微粉中游离碳含量小于0.15%，能够完全满足晶硅片切割刃料的技术指标；本发明除碳过程中只使用碳捕收剂，未添加起泡剂，与浮选法相比成本更加低廉。

附图说明

图1是本发明碳化硅微粉除碳装置的结构示意图；