[发明专利]采用多炉串联分级熔融炉生产碳化硅的方法以及生产系统

权利要求书

1.一种碳化硅的生产方法，其特征在于，包括：

(1)将液态硅原料和液态碳原料在提纯装置中进行提纯处理；

(2)提纯处理后的液体混合原料在干燥破碎装置中通过高温惰性气体干燥后进行破碎处理；

(3)破碎处理后的物料进入到多炉单层串联分级熔融炉中依次经过每级炉体的单层流态化床层，将物料逐步进行熔融化反应直至生成碳化硅，其中，在进行熔融化反应时，使用惰性气体作为流化气体使物料保持流化状态；

(4)将步骤(3)所生产的碳化硅在具有冷却功能的产品处理装置中进行冷却处理后包装，即得；

每一级熔融炉包括炉体(31)和一层床层，所述床层包括石墨电加热芯(32)、布风板(33)和导流筒(34)；

在竖向设置的筒形的炉体(31)内的下部设有布风板(33)，在该布风板(33)上布满风帽或风孔；风帽直径为30-80毫米，风孔直径为3-8毫米，风帽或者风孔之间中心间距为风帽或者风孔直径的1.0-1.5倍；

在紧邻该布风板(33)的上面设有石墨电加热芯(32)，石墨电加热芯(32)设置在距离布风板(33)0.03-0.2m的上方；在该石墨电加热芯(32)的上方设有多个间隔布置、轴向为竖向的导流筒(34)；在该炉体(31)的上部和下部分别设有物料入口(35)和物料出口(36)，上一级的熔融炉的物料出口(36)与下一级的熔融炉的物料入口(35)通过物料输送管道相互连接；

在所述导流筒(34)的筒壁上布满通孔，通孔孔径为3-6毫米，所述导流筒(34)通过固定件固定在距离布风板(33)上方0.05-0.10米处，导流筒(34)的间距为导流筒直径的3-5倍，所述导流筒(34)的高度为0.6米，每个导流筒(34)的直径范围在0.1-0.3米；

其中，布风板(33)上风孔的风速控制在25-55米/秒；每个熔融炉床面(11)的被加工物料的高度控制在0.3-1.0米，床面(11)的气体流速控制在0.8-1.5米/秒。

2.按照权利要求1所述的碳化硅的生产方法，其特征在于，所述的液态硅原料包括但不限于液态二氧化硅、硅溶胶、硅酸或硅油中的任何一种；所述的液态碳原料包括但不限于水溶性糖类。

3.按照权利要求2所述的碳化硅的生产方法，其特征在于，所述的水溶性糖类选自葡萄糖、蔗糖、水溶性淀粉或麦芽糖中的任何一种；

液态硅原料和液态碳原料的摩尔比为1:1-1:5；

所述的液体混合原料中含有辅料，所述的辅料是木屑或食盐，其中，木屑的重量占总原料重量的2％-6％，食盐的重量占总原料重量的3％-11％。

4.按照权利要求1所述的碳化硅的生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述的提纯处理是采用包括膜过滤、离子交换、重结晶或萃取在内的提纯处理方式或采用相应的处理设备对液体原料进行提纯处理；

步骤(2)中采用高温惰性气体对提纯后的液体原料进行干燥处理时，是将提纯后的液态混合原料与温度为1900-2700℃的高温惰性气体进行逆流或者顺流干燥进而将提纯后的液体原料进行干燥，同时将干燥后的原料进行破碎处理，控制原料的粒度在8mm以下；

其中，步骤(2)中的高温惰性气体来自进行流态化熔融反应生产碳化硅时的多炉单层串联分级熔融炉所排出的高温惰性气体，步骤(3)中进行流态化熔融反应生产碳化硅时所用惰性气体来自步骤(2)中的高温惰性气体干燥液体原料后的回收的惰性气体。

5.按照权利要求1所述的碳化硅的生产方法，其特征在于，步骤(3)中将熔融炉中每层的石墨电加热芯(32)的温度控制在2600℃左右进行流态化熔融反应，生产得到纯α-SiC相产品；或者将熔融炉中每层的石墨电加热芯(32)的温度控制在2000℃左右进行流态化熔融反应，生产得到β-SiC相产品；或者将熔融炉中的每层石墨电加热芯(32)的温度控制在2000-2600℃左右进行流态化熔融反应，生产得到α-SiC/β-SiC混合相产品。