×
26.08.2017
217.015.e8a6

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002627428
Дата охранного документа
08.08.2017
Аннотация: Изобретение относится к неорганической химии и касается технологии получения карбида кремния восстановлением в электрических печах сопротивления. Способ включает дозирование кремнеземсодержащих материалов и углеродистых восстановителей, загрузку их в электрическую печь сопротивления и ведение восстановительной плавки, при этом вначале вокруг керна загружают слой шихты, содержащей кварцит фракцией 6-10 мм, затем следующим слоем загружают шихту, содержащую кварцевый песок и/или кварцит фракцией 0,3-6,0 мм, после чего в верхнюю часть печи и на периферию загружают слой шихты, содержащий кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм и мелкодисперсный кремнезем фракцией менее 0,22 мм, при следующем соотношении компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %: кварцит фракцией 6,0-10 мм - 20-30, кварцевый песок (кварцит) фракцией 0,3-6,0 мм - 50-70, кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм - 5-8, мелкодисперсный кремнезем фракцией менее 0,22 мм - 5-15. Кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм и мелкодисперсный кремнезем перед загрузкой шихты предварительно могут быть смешаны с кварцевым песком фракцией 0,3-6 мм. Технический результат изобретения состоит в увеличении производительности процесса при использовании дешевых кремнеземсодержащих материалов. 1 з.п. ф-лы, 9 пр.

Изобретение относится к неорганической химии и касается способа получения карбида кремния, который может быть использован для получения керамики, абразивного инструмента, высокотемпературных нагревательных элементов.

Карбид кремния получают карботермическим восстановлением диоксида кремния в электрических печах сопротивления. В качестве сырьевых материалов используются кремнеземсодержащие материалы и углеродистые восстановители.

В электрических печах образование карбида кремния проходит в две стадии, в том числе с образованием газообразного монооксида кремния (SiO):

Удельная поверхность является сильным активирующим газификацию кремнезема фактором. Другим фактором, определяющим скорость газификации кремнезема, является температура. Фазовый анализ продуктов взаимодействия показал, что отношение количества непрореагировавшего крумнезема к количеству остаточного углерода с ростом удельной поверхности кварцита и температуры уменьшается, стремясь к нулю. Для выравнивания скоростей процессов газификации кремнезема и образования карбида кремния необходимо применять реагенты с различной удельной поверхностью (Зельберг Б.И., Черных А.Е., Ёлкин К.С. Шихта для электротермического производства кремния. Челябинск, Металл, 1994, С. 192-195).

Известен способ получения карбида кремния (патент SU 1699917, C01B 31/36, опубл. 23.12.1991) в виде нитевидных кристаллов и мелкодисперсного порошка, включающий термообработку продукта кислотной обработки рисовой шелухи в инертной атмосфере, а для сокращения длительности процесса в качестве исходного продукта используют гидролизный лигнин, полученный после выделения из рисовой шелухи фурфурола и кормовых дрожжей, на который перед термообработкой осаждают гидроокись железа в качестве катализатора. Недостатком данного способа является длительный синтез карбида кремния и низкая производительность установки.

Известен способ получения карбида кремния (патент RU 1730035, C01B 31/36, опубл. 30.04.1992), включающий приготовление шихты из мелкозернистого буроугольного полукокса и аморфной ультрадисперсной пыли сухой газоочистки производства ферросилиция при их массовом соотношении 0,55-0,60, гранулирование полученной шихты в присутствии 15-25 мас. % связующего, в качестве которого используют водный раствор концентрата лигносульфонатов или жидкого стекла при концентрации последних в растворе 5-50 мас. %. Гранулированную шихту подвергают термообработке в электропечах. Недостатком способа является сложное аппаратурное оформление и высокий уровень нежелательных примесей, переходящих в карбид кремния из пыли газоочисток производства ферросилиция.

Известен способ получения металлургического карбида кремния (патент RU 2004493, С01B 31/36, опубл. 15.12.1993). Сущность изобретения: в шахтную печь подают смесь из кремнезема и углеродсодержащего вещества. Печь включает вертикальную шахту, средства для загрузки шихты и выгрузки готового продукта, электроды, установленные соосно горизонтально в нижней части печи с возможностью перемещения навстречу друг другу с торцами, скошенными вверх, а также подвижный в горизонтальной плоскости перпендикулярно движению электродов под, представляющий собой два бункера, сообщающиеся с шахтой поочередно и снабженные днищем в форме короба с перфорированной крышкой и патрубком для подачи газа, установленные с возможностью вертикального перемещения. Шихта прогревается при движении по шахте сверху вниз за счет тепла реакционных газов. Шихту прокаливают и одновременно уплотняют пропусканием электрического тока через электроды. Прокаленный продукт периодически выгружают на перфорированную крышку короба при разведении электродов и опускании днища с одновременным охлаждением газом, поступающим через патрубок короба. Недостатком данного способа является использование достаточно сложного оборудования для его осуществления.

Известен способ получения карбида кремния (патент RU 2163563, C01B 31/36, опубл. 27.02.2001), включающий электронагрев, со скоростью 200-300°C/ч, природной горной породы - шунгита, содержащей кремнезем и углерод, при 1600-1800°C, отличающийся тем, что нагрев шунгита ведут в вакуумной печи при остаточном давлении в рабочем пространстве 0,25-1,3 кПа. Недостатком данного способа является необходимость использования сложного оборудования для создания вакуума в рабочем пространстве печи.

Известен способ получения карбида кремния восстановлением кварцевого песка нефтяным коксом в высокотемпературных печах сопротивления. При этом гранулометрический состав кварцевого песка имеет ограничения по фракционному составу: содержанию и крупных (+6 мм не более 10%), и мелких (менее 0,3 мм не более 10%, в том числе менее 0,22 мм не более 2%) фракций. В электрическую печь сопротивления на подсыпку из кварцевого песка загружают керн из нефтяного кокса, затем дозируют и загружают шихту из кварцевого песка и нефтяного кокса в расчетном стехиометрическом соотношении SiO2+3C (SiO2 - 62,5%, C - 37,5%) и ведут восстановительную плавку карбида кремния. По окончании выделения газов из печи, что соответствует окончанию восстановления карбида кремния, печь отключают, охлаждают, проводят извлечение продуктов плавки, отбор карбида кремния и отделение промежуточных продуктов (Парада А.Н., Гасик М.И. Электротермия неорганических материалов. М., Металлургия, 1990, с. 152-154). Переход кремнезема в карбид кремния составляет 63-65% от массы загруженного с шихтой кремнезема.

По технической сущности, по наличию общих признаков данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога.

Недостатком данного способа получения карбида кремния является невысокая степень перехода кремнезема в карбид кремния, что сдерживает производительность печей.

В основу изобретения положена задача, направленная на увеличение производительности печей сопротивления на выпуске карбида кремния.

При этом техническим результатом является повышение степени использования кремнеземсодержащих материалов, используемых в восстановительной плавке карбида кремния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения карбида кремния, включающем в себя дозирование кремнеземсодержащих материалов и углеродистых восстановителей, загрузку их в электрическую печь сопротивления и ведение восстановительной плавки, вначале, вокруг керна, загружают слой шихты, содержащей кварцит фракцией 6-10 мм, затем следующим слоем загружают шихту, содержащую кварцевый песок и/или кварцит, фракцией 0,3-6,0 мм, после чего в верхнюю часть печи и на периферию загружают слой шихты, содержащий кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм и мелкодисперсный кремнезем, фракцией менее 0,22 мм, при следующем соотношении компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 20-30
кварцевый песок (кварцит) фракцией 0,3-6,0 мм 50-70
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 5-8
мелкодисперсный кремнезем фракцией менее 0,22 мм 5-15

Кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм и мелкодисперсный кремнезем перед загрузкой шихты могут предварительно смешивать с кварцевым песком фракцией 0,3-6 мм.

При загрузке печи в разные зоны печи загружается шихта из восстановителя (нефтяного кокса) и кремнеземсодержащего материала разного гранулометрического состава.

Способ осуществляется следующим образом: вокруг углеродистого керна из нефтяного кокса проводят загрузку шихты стехиометрического состава, в состав которой входит углеродистый восстановитель и кварцит фракцией 6-10 мм, затем загружают шихту с кварцевым песком и/или кварцитом фракцией 0,3-6 мм. Затем в верхние горизонты печи, загружают шихту, содержащую кремнезем фракцией менее 0,3 мм и мелкодисперсный кремнезем фракцией менее 0,22 мм, предварительно смешанный с фракцией 0,3-6 мм. Загрузка в высокотемпературную зону печи, к керну, кремнезема крупной фракции, а мелкодисперсного кремнезема в менее теплонапряженную зону усредняет газификацию кремнезема, в зависимости от удельной поверхности загруженного кремнезема, увеличивает количество образовавшегося монооксида кремния, приводит к увеличению количества карбида кремния, повышает производительность печи и степень использования шихтовых материалов, загруженных в печь.

Ведение плавки карбида кремния с использованием в шихте кремнезема различного гранулометрического состава, загружаемого в различные зоны печи, является новизной технического решения и отвечает критерию существенное отличие.

В лабораторной печи сопротивления проводили плавки получения карбида кремния с различным соотношением кремнеземсодержащих материалов в зависимости от гранулометрического состава.

Пример 1. Вокруг углеродистого керна проводилась загрузка шихты из углеродистого восстановителя и кварцита фракцией 6-10 мм, затем загружалась шихта, содержащая кварцевый песок (кварцит) фракцией 0,3-6,0 мм, и в верхней части печи и на периферии загруженная шихта содержала мелкодисперсный кремнезем, фракция менее 0,22 мм, предварительно смешанный с кремнеземом фракцией 0,3-6 мм, при следующем соотношении компонентов кремнеземсодержащего сырья (типовая шихта), мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 10
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 80
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 8
мелкодисперсный кремнезем 2

Выход товарного карбида кремния составил - 65%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 2. Затем проводилась загрузка шихты, как и в предыдущем, при следующем соотношении компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 10
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 85
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 3
мелкодисперсный кремнезем 2

Выход товарного карбида кремния составил - 68%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 3. При следующем испытании соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья было следующим, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 20
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 75
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 3
мелкодисперсный кремнезем 2

Выход товарного карбида кремния составил - 67%, в пересчете на количество загруженного в печь кремния.

Пример 4. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 20
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 70
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 5
мелкодисперсный кремнезем 5

Выход товарного карбида кремния составил - 70%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 5. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 25
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 60
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 8
мелкодисперсный кремнезем 7

Выход товарного карбида кремния составил - 72%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 6. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 30
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 50
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 8
мелкодисперсный кремнезем 12

Выход товарного карбида кремния составил - 75%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 7. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 30
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 50
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 5
мелкодисперсный кремнезем 15

Выход товарного карбида кремния составил - 76%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 8. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 35
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 45
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 5
мелкодисперсный кремнезем 15

Выход товарного карбида кремния составил - 68%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Пример 9. Соотношение компонентов кремнеземсодержащего сырья, мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 30
кварцевый песок фракцией 0,3-6,0 мм 50
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 10
мелкодисперсный кремнезем 10

Выход товарного карбида кремния составил - 70%, в пересчете на количество загруженного в печь кремнезема.

Проведенные испытания показали, что при предлагаемом способе получения карбида кремния наибольший выход карбида кремния (%) отмечается при следующем соотношении компонентов кремнеземсодержащего сырья (примеры 3, 4, 5, 6), мас. %:

кварцит фракцией 6,0-10 мм 20-30
кварцевый песок (кварцит) фракцией 0,3-6,0 мм 50-70
кварцевый песок фракцией менее 0,3 мм 5-8
мелкодисперсный кремнезем фракцией менее 0,22 мм 5-15

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 161-170 of 247 items.
16.10.2018
№218.016.92c3

Способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов

Изобретение относится к способу получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов. Способ включает растворение скандийсодержащего концентрата в минеральной кислоте, очистку скандиевого раствора от примесей, отделение осадка от скандиевого раствора, его обработку щелочным агентом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669737
Дата охранного документа: 15.10.2018
19.10.2018
№218.016.9402

Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения деформированных полуфабрикатов в виде профилей различного сечения. Способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия включает приготовление расплава на основе алюминия, содержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669957
Дата охранного документа: 17.10.2018
19.10.2018
№218.016.941a

Способ брикетирования углеродных восстановителей

Изобретение описывает способ брикетирования углеродных восстановителей, преимущественно буроугольного или каменного полукокса (кокса), включающий смешение связующих материалов с полукоксом (коксом), прессование и сушку брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующих материалов используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669940
Дата охранного документа: 17.10.2018
01.11.2018
№218.016.981e

Способ производства анодной массы для самообжигающегося анода алюминиевого электролизера

Изобретение относится к производству анодной массы для самообжигающегося анода алюминиевого электролизера. Способ включает смешение коксовой шихты с пеком-связующим с получением анодной массы и определение качества смешения анодной массы. Перед смешением коксовой шихты с пеком-связующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671023
Дата охранного документа: 29.10.2018
01.11.2018
№218.016.9914

Способ очистки технического кремния

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для очистки технического кремния, полученного восстановительной плавкой в руднотермических электрических печах. Способ включает продувку расплава кремния сжатым воздухом через пористую часть днища ковша в процессе выливки из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671357
Дата охранного документа: 30.10.2018
01.11.2018
№218.016.991d

Способ получения связующего пека с пониженным содержанием бенз(а)пирена

Изобретение относится к способу получения связующего для производства электродных материалов, применяющихся при производстве алюминия. Описан способ получения связующего пека с пониженным содержанием бенз(а)пирена, включающий термическую обработку посредством совместной дистилляции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671354
Дата охранного документа: 30.10.2018
30.11.2018
№218.016.a1af

Машина для транспортировки и загрузки сыпучего сырья в электролизер для получения алюминия

Изобретение относится к устройствам для обслуживания электролизеров для получения алюминия. Машина для транспортировки и загрузки сыпучего сырья содержит установленный на самоходном шасси с кабиной бункер для сыпучего сырья, оснащенный выгрузным шнеком с загрузочной горловиной на его конце для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673596
Дата охранного документа: 28.11.2018
30.11.2018
№218.016.a1ce

Высокопрочный сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству литейных материалов на основе алюминия, и может быть использовано для получения ответственных изделий, работающих под действием высоких нагрузок, используемых для автомобилестроения, спортивного инвентаря и других....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673593
Дата охранного документа: 28.11.2018
30.11.2018
№218.016.a1d1

Способ получения алюминиевых сплавов

Изобретение относится к способу получению сплавов на основе алюминия электролизом. Способ включает использование малорасходуемого анода алюминиевого электролизера в качестве источника легирующих элементов, при этом осуществляют введение в расплавленный катодный алюминий легирующих элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673597
Дата охранного документа: 28.11.2018
30.11.2018
№218.016.a259

Способ рафинирования технического кремния

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для очистки технического кремния, полученного восстановительной плавкой в руднотермических электрических печах. Способ рафинирования технического кремния включает продувку в процессе выливки расплава из печи в ковш до его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673532
Дата охранного документа: 27.11.2018
Showing 151-159 of 159 items.
24.08.2019
№219.017.c3ab

Шихта для получения ферросилиция

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому получению кремнистых ферросплавов. Шихта для получения ферросилиция содержит, мас.%: кварцит 22,0 - 46,7; углеродистый восстановитель 30,3 - 33,4; стальную стружку 7,3 - 7,7; шлак рафинирования технического кремния...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698161
Дата охранного документа: 22.08.2019
04.10.2019
№219.017.d20e

Способ выплавки ферросилиция

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к получению кремнистых ферросплавов в руднотермических электрических печах. Способ выплавки в рудно-термических электрической печи ферросилиция с разным содержанием кремния включает дозирование компонентов шихты, в качестве которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701919
Дата охранного документа: 02.10.2019
01.11.2019
№219.017.dcbb

Способ модифицирования чугуна и модификатор для осуществления способа

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для производства модифицированного чугуна для изготовления быстроизнашивающихся деталей машин. Способ включает получение расплава чугуна, перелив расплава в ковш и введение в ковш модификатора. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704678
Дата охранного документа: 30.10.2019
05.02.2020
№220.017.fdc2

Углеродистый восстановитель для производства технического кремния и способ его получения

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения металлов и сплавов восстановительной плавкой в электрических рудовосстановительных печах. Углеродистый восстановитель содержит следующие компоненты, мас. %: обогащенный бурый и/или обогащенный каменный угли и/или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713143
Дата охранного документа: 03.02.2020
20.02.2020
№220.018.045f

Способ выплавки ферросилиция в закрытых руднотермических печах

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому способу получения ферросилиция. Ферросилиций в закрытых рудовосстановительных электрических печах получают восстановлением кварцита с помощью углеродистых восстановителей в присутствии стальной стружки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714561
Дата охранного документа: 18.02.2020
20.02.2020
№220.018.0473

Способ очистки расплава ферросилиция от примесей

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве высокопроцентных марок ферросилиция. Перед выпуском расплава ферросилиция из печи в ковш загружают окислительный флюс основностью 0,15-0,24 и кратностью 0,12-0,18 и одновременно с выпуском продувают расплав смесью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714562
Дата охранного документа: 18.02.2020
05.03.2020
№220.018.0981

Шихта для получения карбида кремния для металлургического производства

Изобретение относится к области электротермии, химической технологии, глубокой переработки каменных энергетических углей и может быть использовано при получении карбида кремния (SiC) для применения в восстановительных процессах при использовании в металлургической промышленности для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715828
Дата охранного документа: 03.03.2020
23.04.2023
№223.018.522d

Способ получения углеродистого восстановителя

Изобретение относится к технологиям получения брикетированного углеродистого восстановителя для получения металлов и сплавов восстановительной плавкой в электрических рудовосстановительных печах. Способ включает смешивание углеродистых материалов в виде мелких фракций менее 5 мм и связующего,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002745006
Дата охранного документа: 18.03.2021
27.05.2023
№223.018.7178

Способ выплавки технического кремния или высокопроцентных марок ферросилиция

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения технического кремния или высокопроцентных марок кремнистых ферросплавов восстановительной плавкой в рудовосстановительных электрических печах. Способ включает дозирование шихты, состоящей из кварцита и углеродистых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765221
Дата охранного документа: 26.01.2022
+ добавить свой РИД