[发明专利]利用工业废渣生产碳化硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于碳化硅生产技术领域，涉及一种综合利用工业废弃物资源生产碳化硅的方法，具体涉及一种利用工业废渣生产碳化硅的方法。

背景技术

从碳化硅的原料来源看，很多学者和企业都已经注意到利用各种工业固体废弃物作为冶炼碳化硅的廉价原料。并做了一些有益的探索，如：以硅质煤矸石与烟煤为原料，采用传统的Acheson工艺合成β- SiC微粉，通过工业Acheson 法电热合成SiC时，用硅质煤矸石代替石英砂和大部分价格较高或资源匮乏的石油焦碳和无烟煤，有利于节能降耗和降低原料成本，并且可实现废弃物资源化和污染控制，与采用传统原料相比还具有反应温度低、反应速度快等特点。

专利申请《以稻壳、稻秆为原料制碳化硅的方法》（申请号92107329.1，公开号CN1064062，公开日1992.09.02）公开了一种以富含有机状态的硅和碳的通常作为家用燃料而废弃的稻壳、稻秆为原料制造碳化硅的方法：将烘干的稻壳、稻秆送入制棒机，在125～133MPa压力及250～300℃温度下压制成中空圆棒束，其中所含的甲醇、乙酸、糠醛、酒精、水分等成份，在上述温度下挥发除去，将上述中空圆棒束在450-950℃下干馏2h，入窑式反应炉隔绝空气于1500-1950℃下反应15-30h，生成含有过量碳的粗品碳化硅，送入燃烧炉，在650-750℃高温下通空气烧去其中过剩的碳，制得纯度>95%的精品碳化硅，出炉后可根据需要粉碎、过筛。

另外，还有以木炭、硅灰等固体废弃物作为原料，采用双重加热这一新技术合成了高纯度的碳化硅晶须〔赵茹.利用固体废弃物制备碳化硅晶须的研究[学位论文].青岛：青岛理工大学,2007.6.〕；国外也有人曾利用回收铝后的粉煤灰残渣制取碳化硅获得成功〔周忠华.用铝回收后的粉煤灰残渣制备碳化硅[J].粉煤灰综合利用,2005 6:53. 〕，制取工艺是在残渣中加入碳分, 将C/SiO₂摩尔此调至3～3.5，合成反应，制得碳化硅。

以上这些研究虽然开辟了利用廉价矿物原料制备高性能碳化硅材料的新途径，但是很多方法还都局限于实验研究，真正可以用工业生产产生的固体废弃物冶炼碳化硅的技术并不多见，工业生产碳化硅仍主要以石英砂、石油焦炭或优质无烟煤作原料，生产成本高、耗电量高、环境污染严重、生产效率低。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用工业废渣生产碳化硅的方法，以工业生产产生的固体废弃物为原料冶炼碳化硅，降低能耗和生产成本，减轻环境污染。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种利用工业废渣生产碳化硅的方法，以工业废渣为原料，通过调整原料的碳硅比，生产碳化硅，该方法具体按以下步骤进行：

步骤1：破碎工业废渣，得原料颗粒；

步骤2：采用物理筛选分离方法处理步骤1的原料颗粒，得到冶炼原料。

步骤3：根据放入碳化硅冶炼炉中的炉料在该冶炼炉中所处的部位，即炉料在冶炼炉中的位置为上部、中部还是下部，按不同的碳硅比，用步骤2的冶炼原料分别进行配料：

按碳硅比0.63，分别取步骤2 的冶炼原料和石英砂，搅拌均匀，得到下部炉料；

按碳硅比0.67～0.68，分别取步骤2的冶炼原料和石英砂，搅拌均匀，得到中部炉料；

按碳硅比0.68～0.69，分别取步骤2的冶炼原料和石英砂，搅拌均匀，得到上部炉料；

步骤4：依次将步骤3中的下部炉料、中部炉料和上部炉料送入固定式多炉芯碳化硅冶炼炉内，下部炉料的体积占送入冶炼炉炉料总体积的60%，中部炉料的体积占送入冶炼炉炉料总体积的30%，上部炉料的体积占送入冶炼炉炉料总体积的10%；

步骤5：给步骤4中的固定式多炉芯碳化硅冶炼炉通电，使炉芯温度上升到2200℃～2300℃，冶炼58小时～62小时，停止送电，自然冷却至少60小时，然后，按现有工艺进行扒炉、出炉、分级等工序，制得碳化硅。

所述步骤1中原料颗粒的粒度为0.5mm～5mm。

所述步骤2中物理筛选分离方法处理原料颗粒：用碳化硅清吹机清除原料颗粒表面的粉尘及游离碳，然后用磁选机清除混杂在原料颗粒中的铁，再将原料颗粒清洗、沉淀、烘干。

本发明方法以冶炼硅铁、焙烧石墨电极块和冶炼碳化硅所产生的各种废渣、废焦粉为主要原料，调整其成分至生产所需，结合多炉芯冶炼工艺生产碳化硅原块，能满足以廉价矿物为原料工业化生产碳化硅的要求，降低生产成本和能耗，减轻环境污染，提高生产效率。