ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сырьевые материалы и конечные продукты процесса производства карбида кремния из "Химическая электротермия" В кварцевом песке должно содержаться не менее 98,5% кремнезема возможно меньше глинозема, окиси железа и окиси магния, кроме того, песок должен состоять из зерен по крупности в пределах 0,25 до 0,5 мм. Для повышения чистоты добываемого песка прибегают иногда к промывке его водой. [c.147] В табл. 8 приводится состав кварцевого сырья, применяемого в производстве карбида кремния. [c.147] В качестве углеродистого материала для шихты используют малозольный кокс или антрацит, а иногда нефтяной кокс. Металлургическим и газовым коксом пользуются только для выкладывания сердечника, требуя в этом случае содержания не менее 85—90% твердого углерода в коксе нефтяной кокс, несмотря на свою чистоту, для этой цели менее пригоден вследствие его меньшей электропроводности (табл. 9). [c.147] Высокие требования, предъявляемые к чистоте исходного сырья объясняются тем, что при большом содержании примесей снижается выход и качество карбида кремния как по затраченному сырью, так и по израсходованной электрической энергии. [c.147] Примесь железа является источником потери части кремния, вследствие образования сплава железа с кремнием. Примеси глинозема, окиси кальция и окиси магния являются источником образования силикатов, вызывающих спекание шихты. Кроме того, они восстанавливаются труднее, чем кремнезем (т. е. при более высокой температуре), и поэтому вызывают увеличение расхода электрической энергии. [c.147] В шихту вводят также поваренную соль. Особых требований на чистоту к соли не предъявляют и довольствуются торговыми сортами. [c.150] При производстве зеленого карбида кремния соль вводят в шихту в больших количествах, чем при производстве черного карбида кремния. Впрочем, иногда вообще не применяют добавки соли в шихту, так как об ее действии (хлорирование примесей для их удаления) имеются противоречивые данные [50, 51]. [c.150] Обычно все исходные материалы, во избежание их загрязнения посторонними примесями, хранят в особых бетонированных бункерах. Сырьевые материалы доставляются на завод партиями и принимаются от поставщика после контрольного химического анализа.. [c.150] Подготовка сырьевых материалов к плавке заключается в дроблении кокса и антрацита (а также и возврата шихты от предшествующих кампаний) в щековой дробилке и в измельчении на валках или в шаровой мельнице до зерна величиною от 2 до 5 мм. Если вместо песка применяют кварц или кварцит, то их также подвергают дроблению и измельчению. Затем производится отвешивание всех компонентов шихты и перемешивание их в механической мешалке, после чего они поступают в расходный бункер. Одновременно производится подготовка кокса для сердечника, который подвергают дроблению и грохочению для этой цели используют куски кокса от 20 до 50 мм. [c.150] На некоторых заводах шихту подсушивают, иногда пропускают через магнитный сепаратор для удаления металлического железа, попадающего из дробилок, а также из возврата шихты и сердечника как результат восстановления в нем окиси железа до металлического железа (рис. 18). [c.150] Свежая шихта состоит из смеси, состав которой колеблется в сравнительно узких пределах (табл. 10). [c.150] Разница в составе шихты при ведении кампании на черный или на зеленый карбид кремния заключается в больших количествах кремнезема и поваренной соли, добавляемых во втором случае (см. стр. 150). [c.152] НИЯ печи по ее продольной 10 оси. Образование карбида кремния начинается в центре печи у самого сердечника. [c.152] По мере хода печи повы-материал I II III IV шается температура и распространяется тепло от центра печи к периферии в том же направлении распространяется и реакция образования карбида кремния. По экономическим и технологиче-Соль. .. 2 2,77 1 4 ским соображениям, ДЛЯ обеспечения наименьшей затраты энергии на тонну получаемого крупнокристаллического продукта, кампанию нагрева печи прерывают, не дожидаясь того момента, когда вся шихта образует однородный крупнокристаллический продукт. Вследствие этого в печи получаются различные продукты, расположенные концентрическими слоями и отличающиеся друг от друга составом и внешним видом (см. рис. 18 и 19). У самого нагревателя, иногда, в результате диссоциации карбида кремния, вследствие перегрева нагревателя, образуется слой графита. При разложении карбида кремния кремний испаряется и перемещается к периферии печи, а углерод в виде графита остается на месте. [c.152] Затем идет слой крупнокристаллического карбида кремния, вначале плотного, почти сливного характера, затем переходящего в пористые куски сросшихся в цепочки кристаллов, размеры которых постепенно уменьшаются по направлению к периферии печи. [c.152] За слоем крупнокристаллического карбида кремния следует четко отграниченный от него слой мелкокристаллического карбида кремния, носящий, как уже было указано ранее, название аморф и содержащий заметное количество примеси компонентов шихты. [c.152] Последним внешним слоем является непрореагировавшая шихта, отличие которой, по сравнению с загруженной, сводится к отсутствию влажности, меньшему содержанию летучих и т. п. изменениям, вызванным ее нагреванием. [c.153] В связи с непригодностью для дальнейшего использования аморфа и силоксикона их возвраш,ают в производство, добавляя в шихту следующей кампании. [c.153] В табл. 11 приводится материальный баланс кампании на черный карбид кремния (по Каменцеву [38]). [c.153] Вернуться к основной статье