碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒的製作方法

2023-04-30 20:19:51

專利名稱：碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒的製作方法
技術領域：
本發明屬材料製備領域，涉及一種顆粒材料的成型方法，尤其涉及一種碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒。
背景技術：
在碳化矽生產和應用中會在兩方面產生極大的浪費一是在將碳化矽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佔原料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矽切割料細粉。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。碳化矽在生產過程中，其基本反應為Si&+3c = Sic+2C0-498kJ,由於二氧化矽與碳反應生成碳化矽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，而碳化矽細粉在冶煉過程中已經是二氧化矽與碳反應的生成物；已經排放過一氧化碳和消耗過電力能源，若是能夠將碳化矽細粉回爐重新冶煉成為碳化矽結晶塊， 那麼所消耗的電力能源和排放的一氧化碳都是極少的。但是，如果在碳化矽冶煉時直接加入碳化矽細粉，將會使碳化矽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，碳化矽生產企業為了安全只能在碳化矽冶煉時加入極少量的碳化矽細粉， 造成了極大的浪費。同時，由於碳化矽細粉容易附著在稱料鬥和傳送帶上，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並且碳化矽細粉利用率高、能耗低、對環境汙染程度小以及操作簡單方便的碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒。本發明的技術解決方案是本發明提供了一種碳化矽細粉的造粒成型方法，其特殊之處在於所述方法包括以下步驟1)選取碳化矽細粉；2)配置膠粘劑溶液；3)將步驟1)所得到的碳化矽細粉與步驟幻所得到的膠粘劑溶液按照質量比 10 1 2 1進行混合；4)採用機械造粒設備對步驟幻所得到的混合物進行造粒成型。上述碳化矽細粉的造粒成型方法在步驟幻中還包括選取並添加能夠和膠黏劑發生反應並生成碳化矽的反應補償材料的步驟。上述反應補償材料的加入重量是膠粘劑溶液加入重量的0 50% ；所述反應補償材料是矽質材料或碳質材料。上述碳化矽細粉的造粒成型方法在步驟幻中還包括選取並添加能夠排除碳化矽細粉在加工中被雜質汙染的排雜劑的步驟。
上述排雜劑是氯化鈉；所述氯化鈉的加入重量是碳化矽細粉加入重量的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；所述膠粘劑是矽質膠粘劑或碳質膠粘劑；所述溶劑是水或有機溶劑。上述膠粘劑可以是熱熔碳質膠粘劑或其他類似的碳質膠粘劑，當採用熱熔碳質膠黏劑時，溶劑的加入重量是膠粘劑加入重量的O 20% ；所述熱熔碳質膠粘劑是浙青。上述膠粘劑是矽質膠粘劑時，所述反應補償材料是碳質材料；所述矽質膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑；所述矽質膠粘劑優選矽溶膠或矽樹脂；所述碳質材料優選石油焦細粉或澱粉。上述膠粘劑是碳質膠粘劑時，所述反應補償材料是矽質材料；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、浙青或澱粉糊；所述矽質材料是二氧化矽細粉或矽溶膠。上述步驟1)中所選取的碳化矽細粉是在將碳化矽結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小於1500目的碳化矽尾料或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化矽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矽細粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌均勻後由造粒設備造粒成型；而熱熔碳質膠粘劑的造粒成型的方式是加熱攪拌均勻由造粒設備造粒成型後再做炭化處理。一種碳化矽顆粒，其特殊之處在於所述碳化矽顆粒的粒徑是1. 5 15mm ；優選 4 8mm。本發明的優點是本發明提供了一種碳化矽細粉的造粒成型方法，該方法以碳化矽破碎時產生的尾料或廢綠碳化矽切割料、膠粘劑反應補償材料為原料，按照設計比例均勻混合後，以矽溶膠、矽樹脂等只含Si、H、0元素的矽質膠粘劑或以浙青、酚醛樹脂等只含C、H或C、H、0元素的碳質膠粘劑為粘料，採用機械造粒設備製備成1. 5 15mm的用於碳化矽冶煉時添加的顆粒材料。該顆粒材料在與石英砂、焦炭的混合物混合後添加至碳化矽冶煉爐內進行冶煉時能夠有非常好的透氣性，從而有利於爐內的氣流和熱量的傳導；加大了碳化矽尾料或廢綠碳化矽切割料的回收利用，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。
具體實施例方式本發明提供了一種碳化矽顆粒材料的成型，主要解決了碳化矽細粉回爐重新冶煉成為碳化矽結晶塊的技術問題，該方法包括以下步驟1)選取碳化矽細粉，該細粉是碳化矽細粉是在將碳化矽結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小於1500目的碳化矽細粉或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化矽切割刃料細粉；有時加入少量的在生產過程中剔除的不合格的碳化矽細粉。2)配置膠粘劑溶液以及反應補償材料；膠粘劑溶液是由膠粘劑與溶劑按照體積比為1 1 1 10混合而成的矽質膠粘劑溶液或碳質膠粘劑溶液，膠粘劑是矽質膠粘劑或碳質膠粘劑；溶劑是水或有機溶劑。當採用矽質膠粘劑溶液時，矽質膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0元素的膠粘劑，例如矽溶膠或矽樹脂等；當採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、浙青和澱粉等。反應補償材料是能夠和膠黏劑發生反應並生成碳化矽的，當膠黏劑溶液是矽質膠粘劑時，其反應補償材料是碳質材料；當膠黏劑溶液是碳質膠粘劑時，其反應補償材料是矽質材料。3)將步驟1)所得到的碳化矽細粉與步驟2)所得到的膠粘劑溶液按照質量比 10 1 2 1進行混合；4)採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後由造粒設備造粒成型，最終所形成的碳化矽顆粒材料的粒徑是1. 5 15mm， 最好是4 8mm。本發明以碳化矽微粉製備時產生的尾料為原料，以矽溶膠等只含Si、H、0元素的矽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，採用機械造粒設備製備成1. 5 15_的顆粒。實施例1(1)制混合造粒料(1. 1)選取碳化矽細粉取碳化矽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矽細粉；(1. 2)配置膠粘劑溶液選取SW2含量佔25 %的矽溶膠；將上述選取物置於攪拌設備中攪拌混合均勻，得到混合造粒料；其中選取物中碳化矽細粉與膠粘劑溶液各佔質量百分比為3 3. 5 1(碳化矽細粉所佔的質量百分比的調整是由於它的粒度不同)；(2)將混合造粒料置於機械造粒設備中製成8mm顆粒料；(3)將造好的碳化矽顆粒經乾燥處理後成為成品。實施例2(1)制混合造粒料(1.1)選取碳化矽細粉取碳化矽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矽細粉；(1. 2)配置膠粘劑溶液選取SW2含量佔25 %的矽溶膠；(1. 3)選取反應補償材料取澱粉與水按重量比1 4配製成混合溶液；(1. 4)選取排雜劑氯化鈉取加工成細粉的排雜劑氯化鈉；將上述選取物置於攪拌設備中攪拌混合均勻，得到混合造粒料；其中選取物中碳化矽細粉與膠粘劑溶液各佔質量百分比為6 6. 5 1(碳化矽細粉所佔的質量百分比的調整是由於它的粒度不同)；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矽細粉的質量百分比1 100;(2)將混合造粒料置於機械造粒設備中製成IOmm顆粒料；(3)將造好的碳化矽顆粒經乾燥處理後成為成品。
權利要求
1.一種碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟1)選取碳化矽細粉；2)配置膠粘劑溶液；3)將步驟1)所得到的碳化矽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)採用機械造粒設備對步驟幻所得到的混合物進行造粒成型。
2.根據權利要求1所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述碳化矽細粉的造粒成型方法在步驟幻中還包括選取並添加能夠和膠黏劑發生反應並生成碳化矽的反應補償材料的步驟。
3.根據權利要求2所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於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 50% ；所述反應補償材料是矽質材料或碳質材料。
4.根據權利要求1或2或3所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述碳化矽細粉的造粒成型方法在步驟幻中還包括選取並添加能夠排除碳化矽細粉在加工中被雜質汙染的排雜劑的步驟。
5.根據權利要求4所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述排雜劑是氯化鈉；所述氯化鈉的加入重量是碳化矽細粉加入重量的0 5%。
6.根據權利要求5所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於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；所述膠粘劑是矽質膠粘劑或碳質膠粘劑；所述溶劑是水或有機溶劑。
7.根據權利要求6所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述膠粘劑是矽質膠粘劑時，所述反應補償材料是碳質材料；所述矽質膠粘劑是含有Si元素、H元素以及0 元素的膠粘劑；所述矽質膠粘劑優選矽溶膠或矽樹脂；所述碳質材料優選石油焦細粉或澱粉。
8.根據權利要求4所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述膠粘劑是碳質膠粘劑時，所述反應補償材料是矽質材料；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、浙青或澱粉糊；所述矽質材料是二氧化矽細粉或矽溶膠。
9.根據權利要求8所述的碳化矽細粉的造粒成型方法，其特徵在於所述步驟1)中所選取的碳化矽細粉是在將碳化矽結晶塊加工成磨料的過程中所產生的小於1500目的碳化矽尾料或在太陽能晶片的切割過程中產生的廢綠碳化矽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矽細粉；所述步驟4)中的造粒成型的方式是攪拌均勻後由造粒設備造粒成型。
10.一種基於權利要求1-9任一權利要求所述的碳化矽細粉的造粒成型方法而製備成的碳化矽顆粒，其特徵在於所述碳化矽顆粒的粒徑是1. 5 15mm ；優選4 8mm。
全文摘要
本發明涉及一種碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒，該方法包括以下步驟1)選取碳化矽細粉；2)配置膠粘劑溶液；3)將步驟1)所得到的碳化矽細粉與步驟2)所得到的膠粘劑溶液按照質量比10∶1～2∶1進行混合；4)採用機械造粒設備對步驟3)所得到的混合物進行造粒成型。本發明提供了一種能夠防止噴爐或者爆爐並且碳化矽細粉利用率高、能耗低、對環境汙染程度小以及操作簡單方便的碳化矽細粉的造粒成型方法及碳化矽顆粒。
文檔編號B01J2/28GK102489218SQ20111035903
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