Способ получения карбида кремния

Номер патента: 24358

Опубликовано: 30.09.2016

Авторы: Ди Пьерро Симонпьетро, Алеонар Брюно, Шварц Мэттью

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения SiC, включающий восстановление оксида кремния углеродом путем нагрева смеси исходных материалов, состоящих из источника углерода, выбранного из коксов, и источника кремния с чистотой по SiO2 выше 95%, электрическим сопротивлением, находящимся в центре этой смеси, который осуществляют при температуре выше 1500°C согласно реакции

Рисунок 1

причем указанный способ отличается тем, что указанный источник углерода предварительно обрабатывают для удаления имеющегося водорода, чтобы содержание в нем элементарного водорода (ТЕМН) было ниже 2 вес.%.

2. Способ получения SiC по п.1, в котором коксом является нефтяной кокс, а источником кремния является кремнезем.

3. Способ получения SiC по пп.1 или 2, включающий следующие этапы:

обработку источника углерода, содержание элементарного водорода (ТЕМН) в котором выше 2 вес.% до достижения содержания элементарного водорода в нем менее 2 вес.%,

смешивание исходных веществ, состоящих из указанного источника углерода, содержание элементарного водорода (ТЕМН) в котором менее 2 вес.%, и кремнезема с чистотой по SiO2 более 95%,

нагрев указанной смеси исходных материалов электрическим сопротивлением, расположенным в центре смеси, до температуры выше 1500°C для осуществления восстановления оксида кремния углеродом при температуре выше 1500°C согласно реакции

Рисунок 2

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором остаточное содержание элементарного водорода в коксе меньше 1 вес.%, предпочтительно меньше 0,5 вес.%.

5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором остаточное содержание элементарного водорода в коксе составляет от 0,1 до 0,01 вес.%, предпочтительно от 0,05 до 0,01 вес.%.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором размеры сопротивления, в частности его сечения и/или длины, устанавливают в зависимости от удельного электрического сопротивления дегидрированного источника углерода.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором обработку для удаления водорода осуществляют в неокислительной или слабоокислительной атмосфере, чтобы одновременно удалялось менее 5 мас.%, предпочтительно менее 1 мас.% связанного углерода, в расчете на сухое вещество.

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором обработка для удаления водорода является контролируемой термообработкой кокса в электропечи в инертной атмосфере.

9. Способ по одному из пп.1-7, в котором обработка для удаления водорода является термообработкой в пламенной печи, в частности, вращающейся при температуре от 1000 до 1350°C.

10. Способ по п.9, в котором обработка для удаления водорода является термообработкой в пламенной печи при температуре от 1250 до 1350°C.

11. Способ по одному из пп.9 или 10, в котором парциальное давление кислорода в атмосфере обжига меньше 5% от общего давления газов.

12. Способ по предыдущему пункту, в котором парциальное давление кислорода в атмосфере обжига меньше 1% от общего давления газов.

13. Способ по одному из пп.9-12, в котором газы с этапа удаления водорода используют, по меньшей мере, частично в качестве топлива в указанной пламенной печи.

14. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором выше реакционной смеси, расположенной вокруг электрического сопротивления печи Ачесона, устанавливают дополнительные средства перекрытия, соединенные с устройствами сбора газообразных продуктов, выделяющихся в процессе синтеза SiC.

15. Способ по п.14, в котором собранный газ обрабатывают, в частности сжигают.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ Изобретение относится к способу получения SiC, в котором снижены выбросы загрязняющих газов, посредством восстановления оксида кремния углеродом в избытке, причем указанный способ состоит в электронагреве сопротивления, находящегося в центре исходных материалов, состоящих из источника углерода, выбранного из нефтяных коксов, и источника кремния, в частности кремнезема с чистотой по SiO2 выше 95%, чтобы при температуре выше 1500C позволить идти реакции, упрощенно представленной как: SiO2+3C=SiC+2CO (1), причем указанный способ отличается тем, что указанный источник углерода предварительно обрабатывают для удаления имеющегося водорода, чтобы содержание в нем элементарного водорода (ТЕМН) было ниже 2 вес.%.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СОСЬЕТЕ ЭРОПЕЕН ДЕ ПРОДЮИ РЕФРЕКТЭР (FR) Изобретение относится к новому способу получения карбида кремния. Карбид кремния очень редко встречается в естественных условиях из-за особых условий, необходимых для его синтеза (очень высокая температура, очень восстановительная атмосфера). Однако этот материал имеет очень много преимуществ главным образом благодаря его очень высокой твердости и его огнеупорным свойствам. Он применяется, в частности, как абразив, а также в конструкции печей, а в последнее время также в качестве широкополосных полупроводников. Согласно другому недавнему применению он используется также в качестве пористого материала для получения противопылевых фильтров. Все эти области применения показывают, что потребность в этом материале в настоящее время является очень большой и продолжает расти. Как известно, карбид кремния можно синтезировать реакцией кремния при высокой температуре с предшественником углерода или путем восстановления предшественника кремния предшественником углерода. Более точно согласно этому второму варианту карбид кремния получают в основном из источника углерода и источника оксида кремния. Наиболее распространенным способом получения является способ Ачесона, который состоит в электронагреве сопротивления, находящегося в центре смеси двух исходных материалов, чтобы позволить идти реакции, упрощенно представленной как при температуре выше 1500C и даже намного выше 2000C в центре реакционной зоны. Как известно, выделяется большое количество газа обычно в атмосферный воздух, как на стадии нагрева печи, так и на стадии синтеза карбида кремния или же во время охлаждения. Источником кремнезема обычно является песок с чистотой по SiO2 выше 95% (предпочтительно выше 99%). Обычно и предпочтительно источником углерода является нефтяной кокс (остаток перегонки нефти). Этот нефтяной кокс содержит мало минеральной золы (обычно менее 1%, как измерено согласно ISO 1171). Он содержит также серу (обычно от 0,2 до 5% согласно ISO 19579) и летучие соединения (часто около 10% согласно ISO 562). В настоящем описании, если не уточняется иное, все процентные содержания указаны по весу в расчете на сухое вещество. В таких нефтяных коксах массовое содержание элементарного водорода, обозначаемое в описании также ТЕМН, составляет около 4%. Согласно изобретению величину ТЕМН измеряют в соответствии с нормой ISO TS 12902. Применение такого кокса при получении SiC может привести к нежелательным эффектам с точки зрения гигиены, безопасности или окружающей среды (HSE от английского Health, Safety and Environment - охрана труда, техника безопасности и защита окружающей среды) из-за образования вредных газообразных соединений, таких как H2, CH4, H2S, SO2, меркаптаны, аминовые соединения, органические ароматические соединения. В зависимости от источника углерода в больших количествах могут также выделяться конденсирующиеся соединения типа гудронов или ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), также нежелательные с точки зрения HSE. Следует отметить, что источники чистого углерода (99% C) намного дороже и несовместимы с массовым производством. Для решения проблемы выделения газов в процессе Ачесона патент US 3976829 описывает способ получения SiC, содержащий устройства для сбора газов. Более точно в этой публикации предлагается добавить дополнительные средства перекрытия выше реакционной смеси, находящейся вокруг электрического сопротивления в печи Ачесона, соединенные с устройствами сбора газообразных продуктов,выделяющихся в процессе синтеза SiC. Собранные газы затем обрабатывают и/или сжигают, чтобы предотвратить выброс вредных восстановленных газов. Однако этот метод требует сложного управления и контроля процесса. В частности, газы, образующиеся в процессе, являются токсичными и/или взрывоопасными, поскольку газовая смесь типично содержит порядка 50 об.% CO и 30 об.% H2. Такая смесь влечет и требует очень тонкого и сложного контроля газов, присутствующих под перекрытием. Такое управление становится тем сложнее, что в процессе Ачесона, как известно, происходит несколько выбросов газов из-за локального повышения давления. При таких процессах перекрытие, находящееся над печью, может быстро потерять свою пользу и при самом неблагоприятном развитии ситуации привести к большим взрывам из-за скопления неконтролируемого объема потенциально взрывоопасного газа над печью. Кроме того, большие выделения конденсирующихся веществ (ПАУ) в процессе Ачесона влекут быстрое засорение труб и других устройств, использующихся для сбора и отвода газов, что делает управление такой установкой сложным и дорогостоящим. Целью настоящего изобретения согласно его первому аспекту, является предложить альтернативный способ получения SiC из кокса, насыщенного водородсодержащими соединениями (т.е. изначально весовое содержание водорода составляет по меньшей мере 2%, даже по меньшей мере 3%), в частности,из нефтяного кокса, угля или полученной биомассы, способ, который позволяет ограничить выделение вредных веществ на стадиях повышения температуры печи, синтеза SiC и охлаждения печи. Не выходя за рамки изобретения, можно также использовать и другие источники углерода, как кокс, полученный из биомассы, или уголь. Более точно, применяя настоящий способ, можно получить много преимуществ в процессе получения SiC: снижение эмиссии газов (помимо CO, который присущ реакции (1 и конденсирующихся соединений (ПАУ), а также уменьшение их нежелательных эффектов (риски токсичности, запахи, повышенное давление), в частности, в случае выпуска в атмосферный воздух,в частности, снижение выбросов серосодержащих газов для слабо связанной фракции серы, и снижение выбросов аминовых соединений,удаление мелких частиц (склонных к улетучиванию) путем агломерации углеродсодержащих частиц. Согласно другому аспекту способ как объект настоящего изобретения позволяет, кроме того, в особых условиях осуществления снизить расход энергии суммарной реакции образования SiC, в частности,расход электроэнергии в печи, по сравнению со способом Ачесона, осуществляемым в обычных условиях. Более точно настоящее изобретение относится к способу получения SiC, в котором минимизированы выбросы загрязняющих веществ, включающему восстановление кремнезема углеродом, причем указанный способ состоит в электронагреве сопротивления в центре смеси исходных материалов, состоящих из а) источника углерода, выбранного из коксов, в частности нефтяного кокса, и b) источника кремния, в частности кремнезема, с чистотой по SiO2 выше 95%, чтобы позволить идти, при температуре выше 1500C, реакции, упрощенно представленной как Указанный способ отличается тем, что указанный источник углерода предварительно подвергают обработке для удаления имеющегося водорода, чтобы содержание в нем элементарного водорода(ТЕМН) было ниже 2 вес.%. Способ согласно изобретению включает, в частности, следующие этапы: смешивание исходных материалов, состоящих из источника углерода, выбранного из коксов, содержание элементарного водорода (ТЕМН) в которых выше 2 вес.%, даже выше 3%, и кремнезема с чистотой по SiO2, выше 95%,причем указанный источник углерода перед его смешиванием с кремнеземом подвергают обработке для удаления содержащегося водорода, чтобы содержание в нем элементарного водорода (ТЕМН) было меньше 2 вес.%, электронагрев указанной смеси исходных материалов сопротивлением, находящимся в центре смеси, до температуры выше 1500C, чтобы позволить идти восстановлению оксида кремния углеродом при температуре выше 1500C, реакции, упрощенно представленной как Под минимизацией выбросов загрязняющих веществ в контексте настоящего изобретения понимается, в частности, что объемное содержание H2 в газе, выпускаемом из печи (в среднем на стадии образования SiC, перед любым разбавлением, в частности, в атмосфере и до любой позднейшей обработки) меньше 10 об.%,предпочтительно меньше 5% и даже меньше 1%,объемное содержание CH4 в газе, выпускаемом из печи (в среднем на стадии образования SiC, перед любым разбавлением, в частности, в атмосфере и до любой позднейшей обработки) меньше 1 об.%,предпочтительно меньше 0,5% и даже меньше 0,1%,объемное содержание H2S в газе, выпускаемом из печи (в среднем на стадии образования SiC, перед любым разбавлением, в частности, в атмосфере и до любой позднейшей обработки) меньше 1000 об.ч./млн, предпочтительно меньше 500 об.ч./млн,объемное содержание SO2 в газе, выпускаемом из печи (в среднем на стадии образования SiC, перед любым разбавлением, в частности, в атмосфере, и до любой позднейшей обработки) меньше 500 об.ч./млн, предпочтительно меньше 200 об.ч./млн,объемное содержание COS в газе, выпускаемом из печи (в среднем на стадии образования SiC, перед любым разбавлением, в частности, в атмосфере, и до любой позднейшей обработки) меньше 1000 об.ч./млн, предпочтительно меньше 500 об.ч./млн, даже меньше 100 об.ч./млн,содержание ПАУ менее 500 нг/м 3 газа, выпускаемого из печи, даже менее 100 нг/м 3 или же менее 50 нг/м 3. Предпочтительно кокс после дегидрирования имеет содержание ниже 10 нг/мг, даже ниже 1 нг/мг или же ниже 0,5 нг/мг каждого из следующих соединений ПАУ: нафталин, аценафтен, флуорен, фенантрацен, хризен, антрацен, пирен, бенз[a]антрацен, бензо[a]пирен, дибензо(a,h)антрацен, бензо[ghi]перилен, бензо[k]флуорантен, флуорантен, бензо[b]флуорантен и In(1,2,3,c,d)P. Фирмой-заявителем было обнаружено, что полное энергопотребление, необходимое для полученияSiC, включая этап предварительной обработки кокса, можно ощутимо снизить по сравнению с обычным способом Ачесона, в котором нефтяной кокс сразу приводят в контакт с кремнеземом. В частности, осуществленные энергобалансы показывают, что энергетический кпд печи Ачесона в способе согласно изобретению неожиданно намного улучшился. В частности, применение слабо окислительной атмосферы в печи предварительной обработки, т.е. с контролируемым содержанием кислорода в печи, еще больше снижает полный подвод энергии благодаря сжиганию (экзотермическому) летучих веществ в печи. В частности, полный расход энергии, необходимый для получения SiC, можно с выгодой существенно снизить, если провести предварительную обработку кокса путем сжигания. Такой вариант осуществления улучшает баланс выбросов парникового газа в случае, когда источником электроэнергии является ископаемое сырье. Наконец, выбросы парниковых газов также сильно снижаются благодаря превращению газа с сильным парниковым эффектом, выделяющегося в традиционном способе (как метан), в CO2 при сжигании во время предварительной обработки. Предпочтительно остаточное содержание элементарного водорода в нефтяном коксе меньше 1% и очень предпочтительно меньше 0,5%, даже меньше 0,1%. В частности, лучшие энергетические балансы способа получения SiC как целого были найдены, когда величина ТЕМН обработанного кокса составляла от 0,01 до 0,1%, в частности, от 0,01 до 0,05%. В частности, дополнительные затраты энергии, необходимые для получения ТЕМН меньше 0,01%, привели бы к ухудшению энергетического баланса в целом из-за потребления энергии на предварительном этапе дегидрирования нефтяного кокса, без тем не менее существенного снижения выбросов загрязняющих веществ. Согласно изобретению, обработка для удаления водорода из источника углерода осуществляется перед его смешиванием с источником кремния. Так, исследования, проведенные фирмой-заявителем,показали, что сверх всякого ожидания энергетический баланс в целом улучшается. В одном предпочтительном варианте изобретения обработка для удаления водорода выбирается так, а ее условия устанавливаются так, чтобы одновременно удалялось менее 5 мас.%, предпочтительно менее 1 мас.% углерода, связанного на коксе (на сухом продукте) (французский стандарт NF M 03-006). В частности, с этой целью обработка предпочтительно проводится в слабо окислительной атмосфере. В частности,согласно первому возможному варианту обработка для удаления водорода может быть, например,регулируемой термообработкой кокса в электропечи, в инертной атмосфере, например в атмосфере аргона или азота. согласно второму предпочтительному варианту, обработка для удаления водорода является термообработкой в пламенной печи, в частности, вращающейся, при температуре от 1000 до 1350C, предпочтительно от 1250 до 1350C. Во время этой обработки парциальное давление кислорода в атмосфере обжига благоприятно ниже 5% от общего давления газов, предпочтительно ниже 1% от общего давления газов. Согласно одной возможной реализации этого варианта, позволяющей минимизировать энергию,расходуемую в ходе обработки, удаляющей H2, газы, выходящие с этапа удаления водорода, используются, по меньшей мере, частично в качестве топлива для указанной пламенной печи, как это уже было описано выше. Согласно другому аспекту применения настоящего изобретения, чтобы оптимизировать эффективность, размеры сопротивления в печи синтеза SiC, в частности его сечение и/или длину, благоприятно устанавливают в зависимости от удельного электрического сопротивления дегидрированного источника углерода. Согласно одному выгодному варианту настоящего изобретения выше реакционной смеси, расположенной вокруг электрического сопротивления в печи Ачесона, размещают дополнительные средства перекрытия, такие, например, какие описаны в патенте US 3976829, причем эти средства перекрытия соединены со средствами сбора (и отвода) газообразных продуктов, выделяемых в процессе синтеза SiC. В результате облегчается обработка собранных так загрязняющих газов. Такой вариант позволяет, в частности, разрешить проблемы, возникшие ранее в связи с системой, предложенной в патенте US 3976829,предварительный этап дегидрирования согласно изобретению проявляется в очень существенном уменьшении водородсодержащих, органических, серосодержащих соединений или конденсирующихся соединений типа ПАУ в газах, образующихся при реакции, как это описывается в следующих примерах. Такое уменьшение позволяет эффективно снизить риски, связанные с газообразным водородом, а также ослабить проблемы засорения/коррозии средств перекрытия и сбора. Наконец, переработка малосернистого газа, состоящего почти исключительно из моноксида углерода, конечно намного легче, чем переработка газа, выходящего из традиционной печи Ачесона, в котором могут быть смешаны газы самой разной природы и с самыми разными свойствами в очень разных количествах (смотри, в частности, нижеследующую табл. 1). Изобретение и его преимущества станут более понятными при изучении следующего подробного описания. Само собой разумеется, настоящее изобретение не ограничено таким вариантом ни в одном из описываемых ниже аспектах. Смесь источника углерода типа нефтяного кокса или песка (содержание кремнезема SiO2, в котором выше 95%) получают в стандартных для специалиста условиях. Следующие примеры были осуществлены с применением бразильского нефтяного кокса компании Petrobras, полученного после перегонки нефти, измерениями получено, что содержание ТЕМН в нем составляет 4%. Нефтяной кокс предварительно обжигают в температурных условиях и в течение периода, достаточных, чтобы позволить снизить содержание в нем элементарного водорода (ТЕМН). В настоящем изобретении ТЕМН измеряют согласно норме ISO TS 12902. Этот этап снижения содержания водорода может быть осуществлен, например, путем контролируемой термообработки кокса в электропечи в инертной атмосфере. В частности, согласно опытам, проведенным в лаборатории в таких условиях, термообработку можно провести без существенного расхода энергии до снижения ТЕМН больше чем в 100 раз. Например, после термической обработки нефтяного кокса от компании Petrobras, включающей выдерживание при максимальной температуре 1350C менее 30 мин, было определено, что конечное значение ТЕМН составляет примерно 0,03%, а после термообработки при 1200C в течение 2 ч оно составляет примерно 0,06%. В другом возможном варианте опыты, проведенные заявителем, показали, что для образцов, обработанных в пламенной печи при температуре 1250-1350C, также можно было получить ТЕМН ниже 0,1%, даже ниже 0,05%, причем параллельно наблюдались, в частности, незначительные потери связанного углерода (1-5% (сухого вещества) в зависимости от рабочих условий). Для этого парциальное давление кислорода в атмосфере обжига должно быть как можно ниже, обычно меньше 5% от общего давления газов, предпочтительно меньше 1% и даже меньше 0,7% от общего давления газов. В частности, согласно изобретению для проведения промышленного обжига кокса предпочтительно использовать вращающуюся пламенную печь в указанных выше условиях. Вышеупомянутые циклы обжига включают период выдерживания кокса при максимальной температуре обычно меньше 1 ч, в частности, порядка от 20 мин до 1 ч. Дегидрированный таким образом кокс, возможно предварительно избавленный от наиболее крупных частиц (диаметром 1 см) (например, путем проведения через молотковую дробилку), смешивают затем с источником кремния, какой описан выше. Смесь вводят в реактор SiC, например печь типа Ачесона, содержащую электрическое сопротивление длиной 1,6 м, но модифицированное так, чтобы годиться для смеси согласно настоящему изобретению. В частности, удельное сопротивление системы соответствующим образом изменено путем подбора размеров центрального сопротивления (т.е. уменьшение сечения и длины). В частности, фирма-заявитель обнаружила, что стадия удаления водорода посредством описанного выше дополнительного, в сравнении с проводимым классически способом Ачесона, этапа, влечет значительное снижение удельного сопротивления источника углерода, в частности кокса. В частности, так как удельное сопротивление обожженного кокса очень заметно снизилось по сравнению с сопротивлением необработанного кокса, опыты, проведенные в рамках настоящего изобретения,показали, что эквивалентное сопротивление всей печи можно было снизить на коэффициент, который может доходить до двух в практикуемых условиях испытаний. Таким образом, геометрию центрального сопротивления (обычно из графита), нагревающего реакционную смесь, можно адаптировать к специфике электротрансформатора печи Ачесона, играя, например, на его сечении и/или, факультативно, длине. Обожженный кокс может поглощать атмосферную влагу в зависимости от условий его перевозки и хранения между обжиговой печью и печью Ачесона. Эта влага не вносит заметного изменения ни в вышеупомянутые эффекты, ни в упомянутые содержания (указанные в расчете на сухое вещество). В остальном процесс осуществляют классическим способом. Изобретение и его преимущества станут более понятными при рассмотрении следующих примеров. Примеры Пример 1 (сравнительный). Сначала рассмотрим способ получения карбида кремния в полупромышленной печи, исходя из смеси описанного выше нефтяного кокса от компании Petrobras, и кремнезема в классических и хорошо известных условиях способа Ачесона. Кремнезем имеет такое гранулометрическое распределение, что 50 мас.% зерен мельче 600 мкм. Размер частиц нефтяного кокса меньше 10 мм. Смесь приводят в контакт с электрическим сопротивлением. Размеры электрического сопротивления рассчитаны так, чтобы выдаваемая мощность составляла порядка 300 кВт. Смесь доводят до температуры выше 1500C в реакционной зоне для протекания реакции (1) получения SiC. На всем процессе получения SiC, т.е. в продолжении периода, когда через сопротивление течет электрический ток, газ, выделяющийся при реакции, собирают и анализируют онлайн, чтобы определить состав и содержания различных загрязняющих веществ. Полученные результаты сведены в следующей табл. 1. Пример 2 (согласно изобретению). Порядок проведения эксперимента примера 1 воспроизводится с идентичностью, но проводится предварительный этап обработки (обжиг) нефтяного кокса во вращающейся пламенной печи, состоящий в этапе нагрева до температуры 1350C с последующим снижением до температуры окружающей среды,причем парциальное давление кислорода в атмосфере обжига меньше 1% от общего давления газов, так что значение ТЕМН близко к 0,03%. После дробления дегидрированного кокса смесь приводят в контакт с сопротивлением, сечение которого снижено, чтобы компенсировать уменьшение удельного электрического сопротивления дегидрированного кокса (и следовательно смеси), причем мощность, выдаваемая указанным сопротивлением, сохраняют на уровне около 300 кВт, как в предыдущем примере. Как и ранее, в процессе получения SiC газы, выделяющиеся в реакции, собирают и анализируют онлайн, чтобы определить содержание в них различных загрязняющих веществ. Полученные результаты также приведены в следующей табл. 1. Таблица 1 среднее значение по всем циклам образования SiC, в точке выделения в печи (перед разбавлением в воздухе) среднее значение по всем циклам образования SiC, на высоте 1 м от печи. Из табл. 1 следует, что количество выделившихся загрязняющих веществ существенно уменьшается, когда процесс проводится согласно изобретению (пример 2). Так, наблюдается заметное уменьшение содержания ароматических органических соединений и серосодержащих соединений по сравнению с эталонной ситуацией в печи Ачесона, в которой кокс используется без предварительного дегидрирования. Такое явление тем более неожиданно, содержание серы в коксе после дегидрирования, как было измерено, близко и даже идентично содержанию в необработанном коксе (перед дегидрированием). Газ такого состава, выделяемый печью Ачесона, состоящий по существу из CO, и в котором содержание загрязняющих соединений, в частности, серосодержащих или конденсирующихся типа ПАУ,ощутимо снижено, можно легко собрать без опасности взрыва или засорения контура рекуперации, в частности, чтобы обработать, в частности, сжиганием. Кроме того, результаты измерения, посредством ситового анализа, размеров гидрированного и негидрированного кокса, приведенные в табл. 2 ниже, указывают, что коксовая мелочь по большей части удалена благодаря дополнительной обработке обжигом согласно изобретению, либо в результате сжигания, либо из-за увлечения в обжиговую печь (что нежелательно и в данном опыте составляет меньшую часть), либо из-за агломерации. Такая характеристика гранулометрического распределения выражается в существенном снижении запыленности вблизи печи Ачесона, в частности, при ее монтаже и демонтаже. Таблица 2 средний диаметр зерна, при котором 10 мас.% зерен порошка кокса имеют размер, меньше или равный данному. Наконец, фирма-заявитель определила, что в зависимости от используемого источника кокса и от остаточного содержания в нем водорода после этапа удаления содержащегося водорода согласно изобретению энергетический кпд, измеренный в печи типа печи Ачесона, модифицированной, чтобы обработать кокс, дегидрированный согласно изобретению, может быть повышен примерно на 10-25% по сравнению с классической печью Ачесона, какая применяется для обработки кокса, не подвергавшегося дегидрованию. Под энергетическим кпд печи Ачесона понимается кпд, определенный в расчете на полную энергию (кВТч), затрачиваемую на образование 1 кг SiC. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения SiC, включающий восстановление оксида кремния углеродом путем нагрева смеси исходных материалов, состоящих из источника углерода, выбранного из коксов, и источника кремния с чистотой по SiO2 выше 95%, электрическим сопротивлением, находящимся в центре этой смеси, который осуществляют при температуре выше 1500C согласно реакции причем указанный способ отличается тем, что указанный источник углерода предварительно обра-5 024358 батывают для удаления имеющегося водорода, чтобы содержание в нем элементарного водорода(ТЕМН) было ниже 2 вес.%. 2. Способ получения SiC по п.1, в котором коксом является нефтяной кокс, а источником кремния является кремнезем. 3. Способ получения SiC по пп.1 или 2, включающий следующие этапы: обработку источника углерода, содержание элементарного водорода (ТЕМН) в котором выше 2 вес.% до достижения содержания элементарного водорода в нем менее 2 вес.%,смешивание исходных веществ, состоящих из указанного источника углерода, содержание элементарного водорода (ТЕМН) в котором менее 2 вес.%, и кремнезема с чистотой по SiO2 более 95%,нагрев указанной смеси исходных материалов электрическим сопротивлением, расположенным в центре смеси, до температуры выше 1500C для осуществления восстановления оксида кремния углеродом при температуре выше 1500C согласно реакции 4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором остаточное содержание элементарного водорода в коксе меньше 1 вес.%, предпочтительно меньше 0,5 вес.%. 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором остаточное содержание элементарного водорода в коксе составляет от 0,1 до 0,01 вес.%, предпочтительно от 0,05 до 0,01 вес.%. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором размеры сопротивления, в частности его сечения и/или длины, устанавливают в зависимости от удельного электрического сопротивления дегидрированного источника углерода. 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором обработку для удаления водорода осуществляют в неокислительной или слабоокислительной атмосфере, чтобы одновременно удалялось менее 5 мас.%, предпочтительно менее 1 мас.% связанного углерода, в расчете на сухое вещество. 8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором обработка для удаления водорода является контролируемой термообработкой кокса в электропечи в инертной атмосфере. 9. Способ по одному из пп.1-7, в котором обработка для удаления водорода является термообработкой в пламенной печи, в частности, вращающейся при температуре от 1000 до 1350C. 10. Способ по п.9, в котором обработка для удаления водорода является термообработкой в пламенной печи при температуре от 1250 до 1350C. 11. Способ по одному из пп.9 или 10, в котором парциальное давление кислорода в атмосфере обжига меньше 5% от общего давления газов. 12. Способ по предыдущему пункту, в котором парциальное давление кислорода в атмосфере обжига меньше 1% от общего давления газов. 13. Способ по одному из пп.9-12, в котором газы с этапа удаления водорода используют, по меньшей мере, частично в качестве топлива в указанной пламенной печи. 14. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором выше реакционной смеси, расположенной вокруг электрического сопротивления печи Ачесона, устанавливают дополнительные средства перекрытия, соединенные с устройствами сбора газообразных продуктов, выделяющихся в процессе синтезаSiC. 15. Способ по п.14, в котором собранный газ обрабатывают, в частности сжигают.

МПК / Метки

МПК: C01B 31/36

Метки: получения, способ, кремния, карбида

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/7-24358-sposob-polucheniya-karbida-kremniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения карбида кремния</a>

Похожие патенты