專利名稱：副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳化硅的生產(chǎn)方法，特別是以含硅成份較高的農(nóng)作物及野生植物的籽殼和莖桿為原料副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅生產(chǎn)方法。
碳化硅具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕的優(yōu)良特性，是一種用途十分廣泛的工業(yè)原料。傳統(tǒng)的碳化硅生產(chǎn)方法是以石英砂、焦炭為原料，經(jīng)粉碎、混合入電弧爐反應(yīng)得粗品碳化硅燒結(jié)塊，然后經(jīng)破碎、球磨、酸洗、中和、水洗、干燥、磁選、篩分得精品碳化硅。由于石英砂礦中含有多種金屬無機(jī)鹽雜質(zhì)，所以制得的碳化硅純度和品位難以進(jìn)一步提高，而且制備能耗極高，每噸精品碳化硅耗電量約為10000度。發(fā)明專利92107329.1公開了一種以稻殼、稻桿干餾為原料制碳化硅的方法，它是將稻殼、稻桿干餾后入窯高溫反應(yīng)得粗品碳化硅，再燃燒除去粗品碳化硅中大量的過剩碳，最后粉碎、過篩得精品碳化硅。與傳統(tǒng)的方法相比，用稻殼、稻桿制得的碳化硅品位及質(zhì)量均有較大提高，但大量非參于反應(yīng)的過剩碳送入高溫反應(yīng)窯內(nèi)，降低了反應(yīng)窯的生產(chǎn)能力，同時增加了不必要的能耗。眾所周知，碳化硅反應(yīng)是高能耗的過程，而過剩碳卻白白地?zé)?，顯然，這種工藝流程不盡合理。加之，過剩碳的存在增加了碳化硅后處理的工作量，并使碳化硅的品位難以進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的目的是提供一種以含硅植物的籽殼、莖桿為原料，并以原料中過剩碳，副產(chǎn)煤氣的碳化硅生產(chǎn)方法，以實現(xiàn)節(jié)能并進(jìn)一步提高碳化硅的品位。
本發(fā)明生產(chǎn)碳化硅的方法是以富含硅的農(nóng)作物、野生植物的籽殼、莖桿為原料，如稻殼、稻桿、棉籽殼等，這些原料富含有機(jī)態(tài)的硅和碳，其中碳含量遠(yuǎn)超過生成碳化硅的需要量。本發(fā)明根據(jù)原料中碳、硅含量的比例，計算出過剩碳量，在生成碳化硅之前，先將大部分過剩碳通過氣化爐轉(zhuǎn)化為煤氣，然后配制成碳組份適當(dāng)過量的碳、硅混合物料，送入電弧爐反應(yīng)。具體步驟如下將原料送入干餾爐，干餾除去揮發(fā)組份，獲含硅炭粉，將含硅炭粉的大部分(其量通過計算確定)用粘接劑調(diào)制成塊狀炭，送入氣化爐，同時向氣化爐通入水蒸汽和空氣，在800-1200℃下反應(yīng)生成煤氣，反應(yīng)式如下
上述煤氣經(jīng)常規(guī)的除塵、熱回收、冷卻、除焦油處理后，供生產(chǎn)、民用或送入發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化為電能。上述入氣化爐的物料所含的碳轉(zhuǎn)化為煤氣后，剩下的硅組份被濃縮存在于爐底排灰、除塵器排灰及冷卻沉降的地溝灰中，收集上述以硅為主要成分的灰份，將該灰份與前述干餾所得的另一部分含硅炭粉按碳、硅組分的分子比為C∶Si＝1.1-1.3∶1均勻混配成反應(yīng)物料，將該物料加入電弧爐內(nèi)，復(fù)于中心電極的周圍，通電14-20小時，在1700-2100℃高溫下隔絕空氣反應(yīng)，生成粗品碳化硅，出爐后進(jìn)行常規(guī)的破碎、球磨、酸洗、中和、水洗、干燥、篩分處理，得精品碳化硅。
上述過程中，將含硅炭粉調(diào)制成塊狀炭的粘接劑是水玻璃、煤焦油、含硅高的粘土中的任意一種。
為確保反應(yīng)效果，本發(fā)明還可在電弧爐上述配比的反應(yīng)物料的外圍加入一層按C∶Si＝1.4-1.6∶1配比混配的保溫層物料。利用該保溫層物料中富余的碳因空氣滲入而燃燒產(chǎn)生高溫，從而在內(nèi)層反應(yīng)物料的周圍形成保溫層，同時該保溫層物料燒結(jié)后形成屏障，阻擋外界空氣繼續(xù)滲入爐內(nèi)，減少反應(yīng)層碳的燃燒損失，提高碳化硅產(chǎn)率。外層保溫層物料中過量碳燃燒后留下的灰份中含有濃縮的硅，可作為硅組分參于下一次反應(yīng)物料的配制。
綜上所述，本發(fā)明采用富含硅的植物籽殼、莖桿生產(chǎn)碳化硅，原料廉價，來源廣，原料中的硅和碳以有機(jī)態(tài)存在，不含無機(jī)鹽雜質(zhì)，所以制得的碳化硅質(zhì)輕，易破碎，性能好，品位高，可適用于航天等尖端科技領(lǐng)域的需要。本發(fā)明利用原料中過剩碳副產(chǎn)煤氣，可自用或供出，也可全部轉(zhuǎn)換為電力，提供電弧爐用電達(dá)到節(jié)能目的。本發(fā)明在生成碳化硅之前已將大部分過剩碳除去，可將除碳后以硅為主要成分的灰份、碳為主要組分的含硅炭粉混配成碳組分適當(dāng)過量的反應(yīng)物料入爐反應(yīng)，可避免大量多余碳在爐內(nèi)積累而造成不必要的能耗，更重要的是由于過剩碳提前除去，使碳化硅純度和品位進(jìn)一步提高，粗品碳化硅純度就可達(dá)到99%，精品碳化硅純度可達(dá)99.8%。可見，本發(fā)明在節(jié)省能耗、降低生產(chǎn)成本及提高碳化硅品質(zhì)等方面有突破性進(jìn)展。
下面結(jié)合附圖
進(jìn)一步說明本發(fā)明的實施例。
附圖為本發(fā)明副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅生產(chǎn)方法的流程框圖。
碳化硅制備實例稱取干燥稻殼100公斤，入干餾爐1，在600℃下干餾7小時，從爐頂排出揮發(fā)組分，爐底得含硅炭粉65公斤，將其中60公斤含硅炭粉送入成型裝置6，加入適量水玻璃粘接制成塊狀炭;將塊狀炭送入氣化爐2，同時連續(xù)通入高溫水蒸汽和空氣，在1000-1200℃下，碳組分氣化成煤氣，得高溫煤氣150Nm3，經(jīng)除塵后入冷卻器7，在此煤氣被水冷卻后入氣柜8，水被加熱成蒸汽，并將蒸汽通入氣化爐;收集氣化爐爐底灰份及除塵排灰、冷卻器沉降灰份共20公斤，將其與干餾所得的另5公斤含硅炭粉按下列比例配制成二組物料第一組為反應(yīng)物料稱取含硅炭粉2公斤與灰份10公斤混合第二組為保溫物料稱取含硅炭粉3公斤與灰份10公斤混合將上述二組物料分別送入各自的粉碎混合設(shè)備3中均勻混合，將第一組物料加入電弧爐4的中心電極周圍，將第二層物料加入電弧爐反應(yīng)物料的外圍，通電反應(yīng)溫度2000℃，16小時后出爐，從反應(yīng)層獲粗品碳化硅10.7公斤，純度99%，然后送入后處理裝置5，進(jìn)行常規(guī)的破碎、球磨、酸洗、中和、水洗、干燥、篩分，得精品碳化硅，純度可達(dá)99.7-99.8%。
前述入氣柜8的煤氣經(jīng)除焦設(shè)備9除焦后直接外供或送入發(fā)電裝置10發(fā)電。
權(quán)利要求
1.副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅生產(chǎn)方法，其特征是以富含硅的農(nóng)作物、野生植物的籽殼、莖桿為原料，將原料送入干餾爐，干餾除去揮發(fā)性組份，獲含硅炭粉，將含硅炭粉的大部分用粘接劑調(diào)制成塊狀炭，送入氣化爐，同時向氣化爐通入水蒸汽和空氣，在800-1200℃下反應(yīng)生成煤氣，煤氣經(jīng)常規(guī)的除塵、熱回收、冷卻、除焦油處理后入氣柜儲存；收集上述氣化爐爐底排灰、除塵器排灰及冷卻沉降的地溝灰，將該灰份與前述干餾所得的另一部分含硅炭粉按碳、硅組分的分子比為C∶Si=1.1-1.3∶1均勻混配成反應(yīng)物料，加于電弧爐中心電極的周圍，通電14-20小時，在1700-2100℃高溫下隔絕空氣反應(yīng)，生成粗品碳化硅，出爐后進(jìn)行常規(guī)的破碎、球磨、酸洗、中和、水洗、干燥、篩分處理，得精品碳化硅產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅的生產(chǎn)方法，其特征是可在電弧爐反應(yīng)物料的外圍加入一層按C∶Si＝1.4-1.6∶1(分子比)的配比混配的保溫層物料，以該層物料中過剩碳燃燒后留下的灰份參于下次反應(yīng)物料的配制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅生產(chǎn)方法，其特征是所說的粘接劑是水玻璃、煤焦油、含硅量高的粘土中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及副產(chǎn)煤氣的高品位碳化硅的生產(chǎn)方法，以富含硅的農(nóng)作物、野生植物的籽殼、莖稈為原料，干餾后得含硅炭粉，將大部分含硅炭粉送入氣化爐。其中的碳與水蒸汽、空氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成煤氣，而硅被濃縮于爐底灰份中，將該灰份與干餾所得的另一部分含硅炭粉按分子比C∶S＝1.1—1.3∶1均勻混配成反應(yīng)物料，加于電弧爐，通電14—20小時，在1700—2100℃高溫下隔絕空氣反應(yīng)，得碳化硅，進(jìn)一步處理得99.7％以上精品碳化硅。由于大量過剩碳在碳化硅生成前已除去，碳和硅可合理配比入爐反應(yīng)，制得的碳化硅純度及品位提高，且煤氣可提供發(fā)電，達(dá)到節(jié)能目的。
文檔編號C01B31/36GK1111213SQ94114319
公開日1995年11月8日 申請日期1994年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月30日
發(fā)明者徐以達(dá), 王師祥, 邱正白 申請人:徐以達(dá)