專利名稱：碳化硅生產(chǎn)工藝的制作方法
碳化硅生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬材料制備領(lǐng)域，涉及一種碳化硅的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種利用廢棄的碳化硅細(xì)粉進(jìn)行碳化硅晶體加工工藝。
背景技術(shù)：
在碳化硅生產(chǎn)和應(yīng)用中會(huì)在兩方面產(chǎn)生極大的浪費(fèi)一是在將碳化硅結(jié)晶塊加工成磨料的過程中，尤其是在太陽能晶片切割刃料的加工過程中將產(chǎn)生占原料40%以上的細(xì)粉；二是在太陽能晶片的切割過程中會(huì)產(chǎn)生大量的使用過的廢綠碳化硅切割料細(xì)粉。這些細(xì)粉除了極少量的能夠被合理利用外，絕大多數(shù)都被用來加工成較低級的耐火材料。碳化硅在生產(chǎn)過程中，其基本反應(yīng)為Si&+3c = Sic+2C0-498kJ,由于二氧化硅與碳反應(yīng)生成碳化硅與一氧化碳時(shí)需要消耗大量的電力能源和原料資源，造成了一氧化碳的排放和電能的消耗居高不下，而碳化硅細(xì)粉在冶煉過程中已經(jīng)是二氧化硅與碳反應(yīng)的生成物；已經(jīng)排放過一氧化碳和消耗過電力能源，若是能夠?qū)⑻蓟杓?xì)粉回爐重新冶煉成為碳化硅結(jié)晶塊， 那么所消耗的電力能源和排放的一氧化碳都是極少的。但是，如果在碳化硅冶煉時(shí)直接加入碳化硅細(xì)粉，將會(huì)使碳化硅冶煉時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w不能夠順利排出，極易造成噴爐或者爆爐。目前，碳化硅生產(chǎn)企業(yè)為了安全只能在碳化硅冶煉時(shí)加入極少量的碳化硅細(xì)粉， 造成了極大的浪費(fèi)。同時(shí)，由于碳化硅細(xì)粉容易附著在稱料斗和傳送帶上，造成配料誤差使產(chǎn)品質(zhì)量下降。發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種能夠防止噴爐或者爆爐并且碳化硅細(xì)粉利用率高、能耗低、對環(huán)境污染程度小以及操作簡單方便的碳化硅生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種碳化硅生產(chǎn)工藝，包括在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入石英砂與焦炭的步驟，其特殊之處在于所述碳化硅生產(chǎn)工藝還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。
上述碳化硅顆粒是按照質(zhì)量比是5 60 95 40與石英砂和焦炭的混合物進(jìn)行混合；最好是采用碳化硅顆粒是按照質(zhì)量比是30 40 70 60與石英砂和焦炭的混合物進(jìn)行混合。
上述由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，優(yōu)選4 8mm。
上述由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的制備方法是
1)選取碳化硅細(xì)粉；
2)配置膠粘劑溶液；
3)將步驟1)所得到的碳化硅細(xì)粉與步驟2、所得到的膠粘劑溶液按照質(zhì)量比 10 1 2 1進(jìn)行混合；
4)采用機(jī)械造粒設(shè)備對步驟幻所得到的混合物進(jìn)行造粒成型。
上述碳化硅生產(chǎn)工藝在步驟幻中還包括
選取并添加能夠和膠黏劑發(fā)生反應(yīng)并生成碳化硅的反應(yīng)補(bǔ)償材料的步驟；所述反應(yīng)補(bǔ)償材料的加入重量是膠粘劑溶液加入重量的0 40% ；所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是硅質(zhì)材料或碳質(zhì)材料。
上述碳化硅生產(chǎn)工藝在步驟幻中還包括
選取并添加能夠排除碳化硅細(xì)粉在加工中被雜質(zhì)污染的排雜劑的步驟；所述排雜劑是氯化鈉；所述氯化鈉的加入重量是碳化硅細(xì)粉加入重量的0 5%。
上述膠粘劑溶液是由膠粘劑與溶劑按照體積比為1 1 1 10混合而成；所述膠粘劑是硅質(zhì)膠粘劑或碳質(zhì)膠粘劑；所述溶劑是水或有機(jī)溶劑。
上述膠粘劑是硅質(zhì)膠粘劑時(shí)，所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是碳質(zhì)材料；所述硅質(zhì)膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述硅質(zhì)膠粘劑優(yōu)選硅溶膠或硅樹脂；所述碳質(zhì)材料優(yōu)選石油焦細(xì)粉或淀粉。
上述膠粘劑是碳質(zhì)膠粘劑時(shí)，所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是硅質(zhì)材料；所述碳質(zhì)膠粘劑是含有C元素和H元素或含有C元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述碳質(zhì)膠粘劑優(yōu)選是酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、浙青或淀粉糊；所述硅質(zhì)材料是二氧化硅細(xì)粉或硅溶膠。
上述步驟1)中所選取的碳化硅細(xì)粉是在將碳化硅結(jié)晶塊加工成磨料的過程中所產(chǎn)生的小于1500目的碳化硅尾料或在太陽能晶片的切割過程中產(chǎn)生的廢綠碳化硅切割刃料細(xì)粉或少量的在生產(chǎn)過程中剔除的不合格的碳化硅細(xì)粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌或球磨。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明提供了一種碳化硅生產(chǎn)工藝，該方法以碳化硅破碎時(shí)產(chǎn)生的尾料或廢綠碳化硅切割料、膠粘劑反應(yīng)補(bǔ)償材料為原料，按照設(shè)計(jì)比例均勻混合后，以硅溶膠、硅樹脂等只含Si、H、0元素的硅質(zhì)膠粘劑或以浙青、酚醛樹脂等只含C、H或C、H、0元素的碳質(zhì)膠粘劑為粘料，采用機(jī)械造粒設(shè)備制備成1. 5 15mm的用于碳化硅冶煉時(shí)添加的顆粒材料。該顆粒材料在與石英砂、焦炭的混合物混合后添加至碳化硅冶煉爐內(nèi)進(jìn)行冶煉時(shí)能夠有非常好的透氣性，從而有利于爐內(nèi)的氣流和熱量的傳導(dǎo)；加大了碳化硅尾料或廢綠碳化硅切割料的回收利用，節(jié)約了生成SiC時(shí)所需要的能量，使得冶煉一噸SiC時(shí)能夠降低1000 2000 度電。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種碳化硅生產(chǎn)工藝，主要解決了碳化硅細(xì)粉回爐重新冶煉成為碳化硅結(jié)晶塊的技術(shù)問題，該方法不僅包括在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入石英砂與焦炭的步驟，同時(shí)還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。
碳化硅顆粒與石英砂和焦炭的混合物是按照質(zhì)量比是5 60 95 40添加入碳化硅冶煉爐里進(jìn)行冶煉的，尤其采用30 40 70 60這樣的比例效果更佳；碳化硅顆粒與石英砂、焦炭的混合物能夠單獨(dú)添加至碳化硅冶煉爐的分解區(qū)或單獨(dú)添加至碳化硅冶煉爐的冶煉區(qū)進(jìn)行冶煉，也可以同時(shí)添加到分解區(qū)和冶煉區(qū)里進(jìn)行冶煉。
由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，最好是4 8mm。
由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的方法是
1)選取碳化硅細(xì)粉，該細(xì)粉是碳化硅細(xì)粉是在將碳化硅結(jié)晶塊加工成磨料的過程中所產(chǎn)生的小于1500目的碳化硅細(xì)粉或在太陽能晶片的切割過程中產(chǎn)生的廢綠碳化硅切割料細(xì)粉；有時(shí)加入少量的在生產(chǎn)過程中剔除的不合格的碳化硅細(xì)粉。
幻配置膠粘劑溶液；膠粘劑溶液是由膠粘劑與溶劑按照體積比為1 1 1 10 混合而成的硅質(zhì)膠粘劑溶液或碳質(zhì)膠粘劑溶液，膠粘劑是硅質(zhì)膠粘劑或碳質(zhì)膠粘劑；溶劑是水或有機(jī)溶劑。當(dāng)采用硅質(zhì)膠粘劑溶液時(shí)，硅質(zhì)膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑，例如硅溶膠或硅樹脂等；當(dāng)采用碳質(zhì)膠粘劑溶液時(shí)，碳質(zhì)膠粘劑是含有C元素和H元素或含有C元素、H元素以及0元素的膠粘劑，例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、浙青和淀粉等。
3)將步驟1)所得到的碳化硅細(xì)粉與步驟2、所得到的膠粘劑溶液按照質(zhì)量比 1 0. 05 1 0. 1進(jìn)行混合；
4)采用機(jī)械造粒設(shè)備對步驟幻所得到的混合物進(jìn)行造粒成型，造粒成型的方式是攪拌均勻后由造粒設(shè)備造粒成型，最終所形成的碳化硅顆粒材料是直徑為1. 5 15mm的顆粒。
本發(fā)明以碳化硅微粉制備時(shí)產(chǎn)生的尾料為原料，以硅溶膠等只含Si、H、0元素的硅質(zhì)膠粘劑或以酚醛樹脂等只含C、H或C、H、0元素的膠粘劑為粘料，采用機(jī)械造粒設(shè)備制備成1. 5 15mm的顆粒，并把碳化硅顆粒與石英砂和焦炭的混合物是按照質(zhì)量比是5 60 95 40添加入碳化硅冶煉爐里進(jìn)行冶煉，制造成為新的碳化硅結(jié)晶塊。
實(shí)施例1
(1)制混合造粒料
(1. 1)選取碳化硅細(xì)粉
取碳化硅結(jié)晶塊在加工成磨料的過程中產(chǎn)生的細(xì)粉或取在太陽能晶片切割過程中產(chǎn)生的廢碳化硅細(xì)粉；
(1. 2)配置膠粘劑溶液
選取SW2含量占25%硅溶膠；
將上述選取物置于攪拌設(shè)備中攪拌混合均勻，得到混合造粒料；其中選取物中碳化硅細(xì)粉與膠粘劑溶液各占質(zhì)量百分比為3 3. 5 1(碳化硅細(xì)粉所占的質(zhì)量百分比的調(diào)整是由于它的粒度不同)；
(2)將混合造粒料置于機(jī)械造粒設(shè)備中制成8mm顆粒料；
(3)將造好的碳化硅顆粒經(jīng)干燥處理后與石英砂和焦炭的混合物按照質(zhì)量比 30 35 70 65的比例添加入碳化硅冶煉爐里的分解區(qū)和冶煉區(qū)進(jìn)行冶煉，制造新的碳化硅結(jié)晶塊。
實(shí)施例2
(1)制混合造粒料
(1. 1)選取碳化硅細(xì)粉
取碳化硅結(jié)晶塊在加工成磨料的過程中產(chǎn)生的細(xì)粉或取在太陽能晶片切割過程中產(chǎn)生的廢碳化硅細(xì)粉；
(1. 2)配置膠粘劑溶液
選取SW2含量占25%硅溶膠；
(1. 3)選取反應(yīng)補(bǔ)償材料
取淀粉與水按重量比1 4配制成混合溶液；
(1.4)選取排雜劑氯化鈉
取加工成細(xì)粉的排雜劑氯化鈉；
將上述選取物置于攪拌設(shè)備中攪拌混合均勻，得到混合造粒料；其中選取物中碳化硅細(xì)粉與膠粘劑溶液各占質(zhì)量百分比為6 6. 5 1(碳化硅細(xì)粉所占的質(zhì)量百分比的調(diào)整是由于它的粒度不同)；取反應(yīng)補(bǔ)償材料按反應(yīng)補(bǔ)償材料溶液與膠粘劑溶液的質(zhì)量百分比為1 1 ；取排雜劑氯化鈉按排雜劑氯化鈉與碳化硅細(xì)粉的質(zhì)量百分比1 80;
(2)將混合造粒料置于機(jī)械造粒設(shè)備中制成IOmm顆粒料；
(3)將造好的碳化硅顆粒經(jīng)干燥處理后與石英砂和焦炭的混合物按照質(zhì)量比 30 ；35 70 65的比例加入冶煉爐里的分解區(qū)、按照質(zhì)量比20 25 80 75的比例加入冶煉爐里的冶煉區(qū)的進(jìn)行冶煉，制造新的碳化硅結(jié)晶塊。
權(quán)利要求
1.一種碳化硅生產(chǎn)工藝，包括在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入石英砂與焦炭的步驟，其特征在于所述碳化硅生產(chǎn)工藝還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述碳化硅顆粒是按照質(zhì)量比是5 60 95 40與石英砂和焦炭的混合物進(jìn)行混合；最好是采用碳化硅顆粒是按照質(zhì)量比是30 40 70 60與石英砂和焦炭的混合物進(jìn)行混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，優(yōu)選4 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的制備方法是1)選取碳化硅細(xì)粉；2)配置膠粘劑溶液；3)將步驟1)所得到的碳化硅細(xì)粉與步驟幻所得到的膠粘劑溶液按照質(zhì)量比10 1 21進(jìn)行混合；4)采用機(jī)械造粒設(shè)備對步驟幻所得到的混合物進(jìn)行造粒成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述碳化硅生產(chǎn)工藝在步驟 3)中還包括選取并添加能夠和膠黏劑發(fā)生反應(yīng)并生成碳化硅的反應(yīng)補(bǔ)償材料的步驟；所述反應(yīng)補(bǔ)償材料的加入重量是膠粘劑溶液加入重量的0 40% ；所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是硅質(zhì)材料或碳質(zhì)材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述碳化硅生產(chǎn)工藝在步驟 3)中還包括選取并添加能夠排除碳化硅細(xì)粉在加工中被雜質(zhì)污染的排雜劑的步驟；所述排雜劑是氯化鈉；所述氯化鈉的加入重量是碳化硅細(xì)粉加入重量的0 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述膠粘劑溶液是由膠粘劑與溶劑按照體積比為1 1 1 10混合而成；所述膠粘劑是硅質(zhì)膠粘劑或碳質(zhì)膠粘劑； 所述溶劑是水或有機(jī)溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述膠粘劑是硅質(zhì)膠粘劑時(shí)， 所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是碳質(zhì)材料；所述硅質(zhì)膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述硅質(zhì)膠粘劑優(yōu)選硅溶膠或硅樹脂；所述碳質(zhì)材料優(yōu)選石油焦細(xì)粉或淀粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述膠粘劑是碳質(zhì)膠粘劑時(shí)， 所述反應(yīng)補(bǔ)償材料是硅質(zhì)材料；所述碳質(zhì)膠粘劑是含有C元素和H元素或含有C元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述碳質(zhì)膠粘劑優(yōu)選是酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、浙青或淀粉糊；所述硅質(zhì)材料是二氧化硅細(xì)粉或硅溶膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟1)中所選取的碳化硅細(xì)粉是在將碳化硅結(jié)晶塊加工成磨料的過程中所產(chǎn)生的小于1500目的碳化硅尾料或在太陽能晶片的切割過程中產(chǎn)生的廢綠碳化硅切割刃料細(xì)粉或少量的在生產(chǎn)過程中剔除的不合格的碳化硅細(xì)粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌或球磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用廢棄的碳化硅細(xì)粉進(jìn)行碳化硅晶體加工工藝，包括在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入石英砂與焦炭的步驟以及在碳化硅冶煉前在碳化硅反應(yīng)爐內(nèi)加入由廢棄碳化硅細(xì)粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。本發(fā)明提供了一種能夠防止噴爐或者爆爐并且碳化硅細(xì)粉利用率高、能耗低、對環(huán)境污染程度小以及操作簡單方便的碳化硅生產(chǎn)工藝。
文檔編號(hào)C01B31/36GK102491330SQ201110358930
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者朱勝利, 袁逢寬 申請人:朱勝利