[发明专利]原位合成高纯绿色6H－SiC用碳基材料

说明书

技术领域

本发明涉及绿色碳化硅冶炼用的碳基材料，尤其是涉及一种原位合成高纯绿色6H-SiC用碳基材料。

背景技术

目前传统绿色碳化硅冶炼采用的碳基材料为2号延迟石油焦，固定碳含量为88-90％，灰份＜1％，挥发份8-10％，在生产中采用鄂式破碎机或辊式破碎机等将其粉碎为1-0.3mm的颗粒料。石油焦作为石油残渣焦化的产品，随着石油资源的日益枯竭，石油价格高位运行，以及为获得高附加值的石油产品而不断进行的石油深加工，可获取的资源越来越少，其作为传统生产绿色碳化硅的原料，行业的未来发展已受到严重的制约，且由于石油焦价格不断攀升，冶炼1吨绿色碳化硅需要石油焦1.5-1.7吨，目前吨耗成本在5300-5900元，生产出的绿色碳化硅纯度为98-98.5％，产出率仅为60％左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成品产出率高、品质优良的原位合成高纯绿色6H-SiC用碳基材料。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的原位合成高纯绿色6H-SiC用碳基材料，它是由下述方法制备而成：

第一步：选取固定碳＞88％，灰份4-4.5％的无烟煤原料，送入球磨机中球磨至粒度小于1mm的颗粒料；

第二步：将第一步所得物料放至气流磨中进行粉碎分级，得到10-30μ的碳基颗粒材料，所述碳基材料的灰份在3.5％以下，固定碳成分为89％以上，挥发份为4-6％。

为保证加工出的碳基材料的质量，所述气流磨的分级转速为650-800RPM，气压为0.70MPa，引风流量为4800M³/H，引风电流为80-90A。

本发明的优点在于采用气流粉碎分级提纯的无烟煤碳基材料，可以使固定碳含量达到与石油焦相当的水平，挥发份低于石油焦(石油焦为8-10％)，较石油焦碳基材料的冶炼绿色碳化硅方式减排CO、CO₂等工业气体25％，消除了刺激性SO₂气体和高浓度褐色烟尘，对环境起到了极大的保护作用；由于所得碳基材料的平均粒径比石油焦细100倍以上，大大增加了反应的比表面积，提高了碳基材料的反应能力，使产出的高纯绿色碳化硅从产品品质、产出率等方面较传统的生产方式都有较大幅度的提升；同时，较石油焦碳基材料的冶炼绿色碳化硅方式降低吨电耗10％左右；由于无烟煤的价格仅为石油焦的1/4左右，冶炼1吨绿色碳化硅需要无烟煤碳基材料1.27吨，吨耗成本为仅为2300元，仅在碳基材料原料成本上比行业现行生产方式就降低了56-61％。而将只能用于冶炼黑色碳化硅的无烟煤通过气流粉碎分级提纯后用于冶炼绿色碳化硅，不仅为无烟煤原料作为冶炼高纯绿色碳化硅原料开辟了全新的用途，在气流粉碎分级提纯过程中，比重较大的硅、铁、铝、钛等金属杂质在负压气旋的使用下吸至收尘器中，使灰份中的杂质也减少了含量，使生产出的高纯绿色碳化硅在铁、钙、硅等金属氧化物的杂质含量也远低于使用石油焦生产的普通绿色碳化硅，提升了产品的品级，成为电子、航空、航天等高科技行业的材料。

表1：使用石油焦和使用无烟煤碳基材料冶炼出的高纯绿色碳化硅在纯度及产出率方面的对比：

  传统石油焦冶炼  无烟煤碳基材料冶炼  碳化硅化学纯度  98-98.5％  ＞99.5％  产出率  60％  80％

表2：碳基材料灰份的组成对比表