專利名稱：碳化硅生產工藝的制作方法
碳化硅生產工藝技術領域
本發明屬材料制備領域，涉及一種碳化硅的生產工藝，尤其涉及一種利用廢棄的碳化硅細粉進行碳化硅晶體加工工藝。
背景技術：
在碳化硅生產和應用中會在兩方面產生極大的浪費一是在將碳化硅結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生占原料40%以上的細粉；二是在太陽能晶片的切割過程中會產生大量的使用過的廢綠碳化硅切割料細粉。這些細粉除了極少量的能夠被合理利用外，絕大多數都被用來加工成較低級的耐火材料。碳化硅在生產過程中，其基本反應為Si&+3c = Sic+2C0-498kJ,由于二氧化硅與碳反應生成碳化硅與一氧化碳時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，而碳化硅細粉在冶煉過程中已經是二氧化硅與碳反應的生成物；已經排放過一氧化碳和消耗過電力能源，若是能夠將碳化硅細粉回爐重新冶煉成為碳化硅結晶塊， 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直接加入碳化硅細粉，將會使碳化硅冶煉時產生的一氧化碳氣體不能夠順利排出，極易造成噴爐或者爆爐。目前，碳化硅生產企業為了安全只能在碳化硅冶煉時加入極少量的碳化硅細粉， 造成了極大的浪費。同時，由于碳化硅細粉容易附著在稱料斗和傳送帶上，造成配料誤差使產品質量下降。發明內容
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種能夠防止噴爐或者爆爐并且碳化硅細粉利用率高、能耗低、對環境污染程度小以及操作簡單方便的碳化硅生產工藝。
本發明的技術解決方案是本發明提供了一種碳化硅生產工藝，包括在碳化硅反應爐內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工藝還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應爐內加入由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。
上述碳化硅顆粒是按照質量比是5 60 95 40與石英砂和焦炭的混合物進行混合；最好是采用碳化硅顆粒是按照質量比是30 40 70 60與石英砂和焦炭的混合物進行混合。
上述由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，優選4 8mm。
上述由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的制備方法是
1)選取碳化硅細粉；
2)配置膠粘劑溶液；
3)將步驟1)所得到的碳化硅細粉與步驟2、所得到的膠粘劑溶液按照質量比 10 1 2 1進行混合；
4)采用機械造粒設備對步驟幻所得到的混合物進行造粒成型。
上述碳化硅生產工藝在步驟幻中還包括
選取并添加能夠和膠黏劑發生反應并生成碳化硅的反應補償材料的步驟；所述反應補償材料的加入重量是膠粘劑溶液加入重量的0 40% ；所述反應補償材料是硅質材料或碳質材料。
上述碳化硅生產工藝在步驟幻中還包括
選取并添加能夠排除碳化硅細粉在加工中被雜質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；所述膠粘劑是硅質膠粘劑或碳質膠粘劑；所述溶劑是水或有機溶劑。
上述膠粘劑是硅質膠粘劑時，所述反應補償材料是碳質材料；所述硅質膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述硅質膠粘劑優選硅溶膠或硅樹脂；所述碳質材料優選石油焦細粉或淀粉。
上述膠粘劑是碳質膠粘劑時，所述反應補償材料是硅質材料；所述碳質膠粘劑是含有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；所述碳質膠粘劑優選是酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、浙青或淀粉糊；所述硅質材料是二氧化硅細粉或硅溶膠。
上述步驟1)中所選取的碳化硅細粉是在將碳化硅結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小于1500目的碳化硅尾料或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化硅切割刃料細粉或少量的在生產過程中剔除的不合格的碳化硅細粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌或球磨。
本發明的優點是
本發明提供了一種碳化硅生產工藝，該方法以碳化硅破碎時產生的尾料或廢綠碳化硅切割料、膠粘劑反應補償材料為原料，按照設計比例均勻混合后，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元素的碳質膠粘劑為粘料，采用機械造粒設備制備成1. 5 15mm的用于碳化硅冶煉時添加的顆粒材料。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進行冶煉時能夠有非常好的透氣性，從而有利于爐內的氣流和熱量的傳導；加大了碳化硅尾料或廢綠碳化硅切割料的回收利用，節約了生成SiC時所需要的能量，使得冶煉一噸SiC時能夠降低1000 2000 度電。
具體實施方式
本發明提供了一種碳化硅生產工藝，主要解決了碳化硅細粉回爐重新冶煉成為碳化硅結晶塊的技術問題，該方法不僅包括在碳化硅反應爐內加入石英砂與焦炭的步驟，同時還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應爐內加入由廢棄碳化硅細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量比是5 60 95 40添加入碳化硅冶煉爐里進行冶煉的，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添加至碳化硅冶煉爐的分解區或單獨添加至碳化硅冶煉爐的冶煉區進行冶煉，也可以同時添加到分解區和冶煉區里進行冶煉。
由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，最好是4 8mm。
由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的方法是
1)選取碳化硅細粉，該細粉是碳化硅細粉是在將碳化硅結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小于1500目的碳化硅細粉或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化硅切割料細粉；有時加入少量的在生產過程中剔除的不合格的碳化硅細粉。
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 混合而成的硅質膠粘劑溶液或碳質膠粘劑溶液，膠粘劑是硅質膠粘劑或碳質膠粘劑；溶劑是水或有機溶劑。當采用硅質膠粘劑溶液時，硅質膠粘劑是含有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；當采用碳質膠粘劑溶液時，碳質膠粘劑是含有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)所得到的碳化硅細粉與步驟2、所得到的膠粘劑溶液按照質量比 1 0. 05 1 0. 1進行混合；
4)采用機械造粒設備對步驟幻所得到的混合物進行造粒成型，造粒成型的方式是攪拌均勻后由造粒設備造粒成型，最終所形成的碳化硅顆粒材料是直徑為1. 5 15mm的顆粒。
本發明以碳化硅微粉制備時產生的尾料為原料，以硅溶膠等只含Si、H、0元素的硅質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，采用機械造粒設備制備成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量比是5 60 95 40添加入碳化硅冶煉爐里進行冶煉，制造成為新的碳化硅結晶塊。
實施例1
(1)制混合造粒料
(1. 1)選取碳化硅細粉
取碳化硅結晶塊在加工成磨料的過程中產生的細粉或取在太陽能晶片切割過程中產生的廢碳化硅細粉；
(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粉與膠粘劑溶液各占質量百分比為3 3. 5 1(碳化硅細粉所占的質量百分比的調整是由于它的粒度不同)；
(2)將混合造粒料置于機械造粒設備中制成8mm顆粒料；
(3)將造好的碳化硅顆粒經干燥處理后與石英砂和焦炭的混合物按照質量比 30 35 70 65的比例添加入碳化硅冶煉爐里的分解區和冶煉區進行冶煉，制造新的碳化硅結晶塊。
實施例2
(1)制混合造粒料
(1. 1)選取碳化硅細粉
取碳化硅結晶塊在加工成磨料的過程中產生的細粉或取在太陽能晶片切割過程中產生的廢碳化硅細粉；
(1. 2)配置膠粘劑溶液
選取SW2含量占25%硅溶膠；
(1. 3)選取反應補償材料
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
取加工成細粉的排雜劑氯化鈉；
將上述選取物置于攪拌設備中攪拌混合均勻，得到混合造粒料；其中選取物中碳化硅細粉與膠粘劑溶液各占質量百分比為6 6. 5 1(碳化硅細粉所占的質量百分比的調整是由于它的粒度不同)；取反應補償材料按反應補償材料溶液與膠粘劑溶液的質量百分比為1 1 ；取排雜劑氯化鈉按排雜劑氯化鈉與碳化硅細粉的質量百分比1 80;
(2)將混合造粒料置于機械造粒設備中制成IOmm顆粒料；
(3)將造好的碳化硅顆粒經干燥處理后與石英砂和焦炭的混合物按照質量比 30 ；35 70 65的比例加入冶煉爐里的分解區、按照質量比20 25 80 75的比例加入冶煉爐里的冶煉區的進行冶煉，制造新的碳化硅結晶塊。
權利要求
1.一種碳化硅生產工藝，包括在碳化硅反應爐內加入石英砂與焦炭的步驟，其特征在于所述碳化硅生產工藝還包括在碳化硅冶煉前在碳化硅反應爐內加入由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。
2.根據權利要求1所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述碳化硅顆粒是按照質量比是5 60 95 40與石英砂和焦炭的混合物進行混合；最好是采用碳化硅顆粒是按照質量比是30 40 70 60與石英砂和焦炭的混合物進行混合。
3.根據權利要求1或2所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的粒徑是1. 5 15mm，優選4 8mm。
4.根據權利要求3所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的制備方法是1)選取碳化硅細粉；2)配置膠粘劑溶液；3)將步驟1)所得到的碳化硅細粉與步驟幻所得到的膠粘劑溶液按照質量比10 1 21進行混合；4)采用機械造粒設備對步驟幻所得到的混合物進行造粒成型。
5.根據權利要求1所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述碳化硅生產工藝在步驟 3)中還包括選取并添加能夠和膠黏劑發生反應并生成碳化硅的反應補償材料的步驟；所述反應補償材料的加入重量是膠粘劑溶液加入重量的0 40% ；所述反應補償材料是硅質材料或碳質材料。
6.根據權利要求5所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述碳化硅生產工藝在步驟 3)中還包括選取并添加能夠排除碳化硅細粉在加工中被雜質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粉加入重量的0 5%。
7.根據權利要求6所述的碳化硅生產工藝，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；所述膠粘劑是硅質膠粘劑或碳質膠粘劑； 所述溶劑是水或有機溶劑。
8.根據權利要求7所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述膠粘劑是硅質膠粘劑時， 所述反應補償材料是碳質材料；所述硅質膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述硅質膠粘劑優選硅溶膠或硅樹脂；所述碳質材料優選石油焦細粉或淀粉。
9.根據權利要求7所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述膠粘劑是碳質膠粘劑時， 所述反應補償材料是硅質材料；所述碳質膠粘劑是含有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；所述碳質膠粘劑優選是酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、浙青或淀粉糊；所述硅質材料是二氧化硅細粉或硅溶膠。
10.根據權利要求7所述的碳化硅生產工藝，其特征在于所述步驟1)中所選取的碳化硅細粉是在將碳化硅結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小于1500目的碳化硅尾料或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化硅切割刃料細粉或少量的在生產過程中剔除的不合格的碳化硅細粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌或球磨。
全文摘要
本發明涉及一種利用廢棄的碳化硅細粉進行碳化硅晶體加工工藝，包括在碳化硅反應爐內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爐內加入由廢棄碳化硅細粉制備成的碳化硅顆粒的步驟。本發明提供了一種能夠防止噴爐或者爆爐并且碳化硅細粉利用率高、能耗低、對環境污染程度小以及操作簡單方便的碳化硅生產工藝。
文檔編號C01B31/36GK102491330SQ201110358930
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者朱勝利, 袁逢寬 申請人:朱勝利