專利名稱：冶煉碳化硅的多爐芯爐及其生產碳化硅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶煉碳化硅的爐子及其生產方法。
現(xiàn)有各國生產碳化硅，都用的是一個爐芯，這種單爐芯生產方式已有100多年的歷史，許多國家力圖改進這種高能耗、低產出的落后生產方式，至今成功的甚少，目前僅在加大爐體規(guī)模提高機械化水平方面有所發(fā)展，這些都沒有從根本上解決，單產能耗高、優(yōu)等品率低，單爐產量小，易產生噴爐等影響生產效益和安全生產等問題。在本申請之前，已申請了一項三芯爐專利，其申請?zhí)枮?1106717.9，申請日期為2001年01月15日，該專利技術可使能耗降低10％以上，單爐產量提高50％，優(yōu)等品達60％以上，生產還具有不噴爐等優(yōu)點，但也存在著不適應爐型大型化生產和爐芯數(shù)目少、結構單一，不能適應多種容量規(guī)格供電設施要求和不同生產條件要求等缺陷。
本發(fā)明的目的在于提供一種多爐芯或板狀整體爐芯、多電極同時加熱，使低溫區(qū)的反應料的熱能相互疊加的冶煉碳化硅的多爐芯爐。
本發(fā)明的另一目的是提供用多爐芯爐生產碳化硅的方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是這樣解決的冶煉碳化硅的多爐芯爐，包括保溫墻、反應料和保溫料。本發(fā)明所作的貢獻在于反應料和保溫料中埋設有板狀或兩根或兩根以上的爐芯，爐芯的兩端與電極連接，電極又與電源連接，上述所說爐芯在反應料中，可以是n個平行排列或立體排列的爐芯，可以等距離排列也可以不等距離排列，當任意一種爐芯排列間距無窮小或等于零時，其爐芯構成板狀整體爐芯，所說電極為單塊組合式電極或由主電極和副電極所構成的整塊電極。
多爐芯爐生產碳化硅的方法在于按下列步驟進行
a.確定多爐芯爐的生產規(guī)模，設計爐型；b.根據設計的爐型計算爐芯數(shù)目及排列方式；c.確定爐芯的斷面形狀和尺寸及放置方式；d.選擇爐芯材料配比，其爐芯材料主要包括有62-98份的石墨，0-18份煙煤，0-8份碳化硅粉，0-12份二氧化硅粉；e.根據選擇的爐芯斷面形狀和尺寸，按爐芯材料配比將各種成份稱重并攪拌均勻裝入隔板箱中輕壓成型；f.根據爐芯數(shù)目及排列方式選擇電極斷面形式，確定是用組合電極還是整塊電極，其電極材料一般選擇用碳素塊為電極，或者采用其他導電材料；g.確定爐芯間距L，L一般為0-5米；h.確定反應料和保溫料的配比，其配比為無煙煤或石油焦碳比∶二氧化硅＝0.3-1∶1-2，反應料和保溫料的粒度要求為無煙煤或石油焦碳的徑度為0.001-100mm，石英砂的粒度為0.01-30毫米；其中石英砂中含SiO2＞95.0％，無煙煤或石油焦碳中的固定碳＞56％、灰份＜10％；i.按上述步驟確定的各種參數(shù)，將電極、反應料、保溫料、爐芯、安裝入爐，通電冶煉形成產品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比組合電極多爐芯爐，在SiC冶煉中通過爐內多點發(fā)熱或整體板狀大面積發(fā)熱和發(fā)熱點周圍低溫區(qū)的熱能相互疊加，有效地利用了熱能，提高了熱效率，具有傳熱距離短，傳熱速度快，溫度梯度小，適于生成SiC的溫區(qū)寬廣，爐芯間相互保溫性能好和熱效率高等技術優(yōu)點，這種生產SiC新工藝具有生產安全，不噴爐，粉塵少，操作方便，易于避峰供電等優(yōu)勢，采用組合電極形式和多爐芯結構，具有多功能性，調整和運轉靈活，爐芯間距可根據要求任意設置，易于爐體大型化及在原有設備上實施改造等特點。
可節(jié)能12％以上，單產能耗6000度/T以下，特級品與一級品率較傳統(tǒng)技術相比可平均提高約32％，單爐產量可提高約50％，有很好的經濟效益。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1-1 爐芯平行排列主視剖面圖；圖1-2 爐芯平行排列橫斷面剖視圖；圖2-1 豎立2爐芯排列斷面圖；圖2-2 倒品字爐芯立體排列斷面圖；圖2-3 4爐芯立體排列斷面圖；圖2-4 5爐芯立體排列斷面圖；圖2-5 5爐芯兩上三下立體排列斷面圖；圖2-6 6爐芯一上二中三下立體排列斷面圖；圖2-7 6爐芯三上三下立體排列；圖2-8 8爐芯園形立體排列斷面圖；圖2-9 5爐芯多邊形立體排列斷面圖；圖3-1 電極倒T字形斷面圖；圖3-2 電極T字形斷面圖；圖3-3 電極長方形斷面圖；圖3-4 電極工字形斷面圖；圖3-5 電極正方形斷面圖；圖3-6 電極梯形斷面圖；圖3-7 電極倒梯形斷面圖；圖3-8 電極園形斷面圖；圖3-9 電極多邊形斷面圖3-10電極組合形斷面圖。
圖1-1、圖1-2、圖3-1為本發(fā)明的一個具體實施例。
圖1-1、圖1-2、圖3-1所示，保溫墻4內裝有反應料2和保溫料1，在反應料2中埋設有4芯爐芯3。爐芯3為平行排列，它的兩端與電極5連接，電極5又與電源連接。爐芯3為長方形豎立放置。電極5為倒T字形。
爐芯數(shù)目、爐芯斷面及排列方式主要取決于廠房大小和高度以及生產規(guī)模而定，電極結構主要決定于爐芯排列方式及數(shù)目多少，選擇整塊電極還是組合電極。爐芯間距排列一般為等距離排列，只是在特殊爐型時使用不等距離排列或爐芯排列的間距無窮小直至間距等于零時，其爐芯構成板狀整體爐芯。
圖2-1～圖2-9為多爐芯排列組合視圖，其爐芯尺寸可以是相同，也可以不相同，其排列組合形狀主要取決廠房大小、高低，再根據設計的爐子長、寬、高尺寸確定使用上述的其中一種布置圖。
圖3-1～圖3-10是各種電極形狀視圖，它可以是由主電極和副電極組成整塊電極。也可以由上述圖3-1～圖3-9任意兩種或兩種以上形狀的電極組合，構成組合電極；由圖3-1～圖3-9中某一種在相同尺寸或不同尺寸時組合成電極組；或電極彼此獨立并與圖2-1～圖2-8的爐芯個數(shù)相對應而構成，例如圖3-10中的電極組。這些結構形式的電極組更節(jié)約電極材料，具有多功能性，供電效率高，調整和運轉更靈活，易于大型化冶煉爐。
c.爐芯3的斷面為正方形，尺寸為52×52cm，放置方式為立體平行放置；d.爐芯材料為83份石墨粉，6份煙煤，11份二氧化硅；e.按上述爐芯3形狀和尺寸，用4000×600×600的平行隔板箱兩組裝反應料2，壓裝爐芯材料裝好爐芯，待第一層保溫料1、反應料2和爐芯3裝好后，用起重機機械將隔板箱提出。同理，再鋪另一層。
f.冶煉爐電極采用圖3-5整塊公共電極，電極材料采用石墨塊；g.爐芯間距為1.2米；h.無煙煤(或石油焦碳)與二氧化硅的比例為1∶1.55，共計混合料750噸；i.按上述技術方案裝爐，冶煉爐用10000KW的供電設備通電冶煉90小時，可生產硅化硅150噸。
i.按上述技術方案裝爐，冶煉爐用5000KW的供電設備通電冶煉90小時，可生產出75噸碳化硅。
綜上所述，本發(fā)明由于采用多個爐芯發(fā)熱，傳熱速度快，熱場均勻，適于生成SiC的溫區(qū)寬廣(尤其當多個爐芯間距無窮小或為零時，所構成的板狀整體爐芯時溫區(qū)更加均勻)，爐內溫度梯度小，有用功率得到充分利用，不產生熱能過于集中。因此，不會產生噴爐事故的發(fā)生，保證了生產安全。另外，多爐芯保溫效果顯著，適合采用避峰供電。
再一方面采用本發(fā)明，產品質量得到保證，特級品和一級產品率明顯提高，產量可大幅度提高，經濟效益和社會效益十分明顯。為今后冶煉碳化硅提供更有效技術途徑。
權利要求
1.一種冶煉碳化硅的多爐芯爐，包括保溫墻(4)，反應料(2)和保溫料(1)，其特征在于反應料(2)中埋設有板狀或2根或2根以上的爐芯(3)，爐芯(3)的兩端與電極(5)連接，電極(5)又與電源連接，上述所說的多根爐芯(3)在反應料(2)中可以是平行排列或立體排列，上述所說電極(5)為單塊組合式電極或由主電極和副電極所構成的整塊電極。
2.根據權利要求1所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于爐芯數(shù)為2、3、4、5、6到N個爐芯，排列方式為根據爐子的寬度、高度、長度而采取等距離或不等距離的立體排列或平行排列形式。
3.根據權利要求1或2所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于當N個爐芯間距無窮小或等于零時，構成板狀整體爐芯。
4.根據權利要求1所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于爐芯截面分別為正方形、園形、多邊形、長方形，長方形的長寬比為長∶寬＝50～1∶1。
5.根據權利要求1所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于電極斷面形狀分別為倒T字形、T字形、長方形、工字形、正方形、梯形、倒梯形、園形、多邊形、組合形。
6.根據權利要求1所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于單一組合電極或與爐芯個數(shù)相對應的電極構成電極組。
7.根據權利要求1或5所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐，其特征在于由任意兩種或兩種以上形式電極組合成電極組，或某一種電極形狀在相同尺寸或不同尺寸時組合成電極組。
8.使用權利要求1所述的冶煉碳化硅的多爐芯爐生產碳化硅的方法，其特征在于按下列步驟進行a.確定多爐芯爐的生產規(guī)模，設計爐型；b.根據設計的爐型計算爐芯數(shù)目及排列方式；c.確定爐芯的斷面形狀和尺寸及放置方式；d.選擇爐芯材料配比，其爐芯材料主要含有62-98份的石墨，0-18份煙煤，0-8份碳化硅粉，0-12份二氧化硅粉；e.根據選擇的爐芯斷面形狀和尺寸，按爐芯材料配比將各種成份稱重并攪拌均勻裝入隔板箱中輕壓成型；f.根據爐芯數(shù)目及排列方式選擇電極斷面形式，確定是用組合電極還是整塊電極，其電極材料一般選擇用碳素塊為電極，或者采用其他導電材料；g.確定爐芯間距L，L一般為0-5米；h.確定反應和保溫料的配比，其配比為無煙煤或石油焦碳∶二氧化硅＝0.3-1∶1-2，反應和保溫料的粒度要求為無煙煤或石油焦碳的粒度為0.001-100mm，石英砂的粒度為0.01-30毫米；其中石英砂中含SiO2＞95.0％，無煙煤或石油焦碳中的固定碳＞56％、灰份＜10％；i.按上述步驟確定的各種參數(shù)，將電極、反應料、保溫料、爐芯、安裝入爐，通電冶煉形成產品。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶煉碳化硅使用的爐子及生產方法。包括保溫墻,保溫料和反應料,在反應料中埋設板狀或2根或2根以上爐芯,爐芯平行或立體排列,爐芯兩端與電極連接,電極與電源連接。方法包括爐型設計,爐芯材料配比,爐芯材料含有石墨、煙煤、碳化硅、二氧化硅。選電極材料及形狀,確定反應料和保溫料配比,采用本發(fā)明節(jié)能效果十分顯著,可避峰供電、不噴爐、優(yōu)等品率高,產量大,經濟效益明顯。適合新建或改建各種冶煉爐。
文檔編號C01B31/36GK1364996SQ0113277
公開日2002年8月21日 申請日期2001年9月21日 優(yōu)先權日2001年1月15日
發(fā)明者王曉剛, 李曉池 申請人:西安科技學院