Технология промышленного производства абразивных материалов карбонитридной группы

Получение карбида кремния в куске

Технологическая схема процесса современного промышленного производства карбида кремния представлена на рис. 3.1.

В соответствии с представленной схемой технологического процесса в состав реакционной шихты входят следующие компоненты: кварцевый песок,.

Рис. 3.1. Технологическая схема процесса современного производства карбида кремния в куске.

нефтяной кокс, возвратные материалы (возвратная шихта, аморф, силоксикон и графитированный керновый материал). Все компоненты реакционной шихты перед ее составлением проходят определенную подготовку. Ниже рассматриваются технологические особенности операций подготовки сырьевых материалов.

Подготовка кварцевых песков

Для производства карбида кремния в СНГ используются орловские обогащенные кварцевые пески, а также пески Глуховецкого и Гусаровского месторождений. Содержание основного компонента и примесей в песках, лимитируемые соответствующими техническими условиями, приведены в табл. 3.1.

Таблица 3. 1.

Химический сосл ав кварцевых песков

Главной задачей стадии подготовки кварцевого песка к процессу получения SiC является отмывка глинистых примесей, гидроксидов железа и кальцита СаС0₃ с примесью магнезита MgC0₃. Массовая доля суммы СаО + MgO не должна превышать 0,2%, а А1₂0₃ в обогащенных кварцевых песках Глуховецкого и Гусарове кого месторождений должна быть < 0,3%.

Схема процесса подготовки кварцевого песка для синтеза SiC приведена на рис. 3.2.

Согласно приведенной схеме кварцевый песок из закрома склада сырья подается грейферным краном 1 в бункер 2, из которого электровибрационным питателем 3, ленточным конвейером 4 и ленточным элеватором 5 поступает в односпиральный классификатор 6, где песок промывается водой, после чего направляется на грохот 7, а слив классификатора поступает в шламовую канализацию и затем на фильтроочистную станцию. С орошаемого водой грохота 7 подрешеточный продукт самотеком направляется в скруббер 8 и затем поступает во второй спиральный классификатор 9 и элеватор 10. Затем шнековым транспортером 11 песок подается на два ленточных вакуум-фильтра 12 и 13, работающих с частотой вращения ленты в вакуум-фильтре 10—12 об/ч при вакууме 0,05−0,09 МПа.

Фильтрат ленточных вакуум-фильтров при помощи вакуумной системы, включающей ресиверы 14, 15, 16, гидравлический затвор 17 и водокольцевые насосы 18 и 19 (тип ВВН-50), поступает в канализацию.

Из ленточных вакуум-фильтров песок повышенной влажности (примерно 15% влаги) самотеком идет в бункеры 20 и 21, а из них электровибрационным и.

Рис. 3.2. Технологическая схема аппаратурного оформления подготовки кварцевого песка для получения карбида кремния:

• 1 — грейферный кран; 2 — бункер; 3 — электровибрационный питатель; 4 — ленточный конвейер; 5 — ленточный элеватор; 6 — односпиральный классификатор; 7 — грохот (типа Гр-3); 8 — скруббер; 9 — спиральный классификатор; 10 — элеватор; 11 — шнековый транспортер; 12, 13 — вакуум-фильтры; 14. 15, 16 — ресиверы; 17 — гидравлический затвор; 18, 19 — волокольцевые насосы; 20. 21 — бункеры; 22, 23 — вибрационные питатели; 24 — сушильный барабан; 25, 26 — ленточные транспортеры; 27 — ленточный элеватор; 28 — бункер участка рассева; 29 — питатель; 30 — грохот; 31 — ленточный транспортер;
• 32 — закром склада сырья; 33 — тара для сбора песка (фракции 3,5−6 и 1.6−3,5 мм)

питателями 22 и 23 подается в сушильный барабан 24, который отапливается природным газом и вращается с частотой 280—380 об/ч при расходе газа на горелки 80−120 м³/ч. Температура в разгрузочной камере составляет 150 °C, а в самом барабане — < 600 °C. После сушки кварцевого песка его направляют ленточными транспортерами 25, 26 и ленточным элеватором 27 в бункер 28 участка рассева песка в целях получения песка фракций более 3,5 и 3,5—1,6 мм. Песок последней фракции используется в качестве подсыпки в цехе абразивного инструмента. Из бункера 28 песок подается питателем 29 на грохот 30, оборудованный сетками для получения надсеточного продукта фракции более 6 мм, на средней сетке — менее 6 мм и на нижней сетке — 0,5—3,0 мм. Сходы с грохота 30 (фракция песка — более 6 мм), объединяясь с фракцией менее.

1,6 мм с помощью вибролотка 31 транспортируются в закром склада сырья 52, где хранятся обогащенные пески, а песок (фракций 3,5—6,0 и 1,6—3,5 мм) собирается в тару 33 и передается в цех абразивного инструмента.

Основные требования к режиму работы оборудования дробления и рассева кварцевого песка:

во фракции менее 6 мм, но более 3 мм должно быть 10 % фракции более 6 мм и 35% фракции менее 3,5 мм;

во фракции 1,6—3,5 мм должно быть 10% фракции более 3,5 и 40% фракции менее 1,6 мм.

Таблица 3. 2.

Требования к химическому составу кварцевого сырья

Готовый к использованию в производстве карбида кремния кварцевый песок по своему химическому составу должен отвечать требованиям, показанным в табл. 3.2, а крупность частиц — находиться в пределах 1,0—4,0 мм.