CC BY
67
92
В. А. Прохорович, А.Н. Заостровский
УДК 621.921.27
В.А. Прохорович, А.Н. Заостровский ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОРУНДА
Производительность печей для производства карбида кремния определяется в значительной степени величиной насыпного веса шихты и газопроницаемостью ее реакционного слоя. Поэтому при разработке технологии гранулирования тонкозернистых кварцево-углеродистых материалов, обеспечивающей резкое повышение газопроницаемости шихты, необходимо было решить вопрос о предупреждение возможного снижения ее насыпного веса: по предварительным расчетам, насыпной вес гранулированной шихты с нормальным модулем составляет лишь 0,65-0,75 г/см3.
При разработке технологии гранулирования шихты было установлено, что минимальное содержание углеродистого материала в гранулах должно составлять примерно 25,0 % от необходимого по модулю. Введенный негранулированный неуглеродистый материал, размещающийся в межгранульном пространстве, существенно повышает насыпной вес шихты [1]. Необходимо было выяснить степень влияния крупности углеродистого материала, присаживаемого гранулам, на насыпной вес шихты, а также предусмотреть меры для устранения сегрегации шихты при загрузке ее в печь.
Компонентами шихты в опытах служили таш-линский кварцевый песок [2], нефтяной кокс, антрацит, поваренная соль, древесные опилки и кварцево-углеродистые гранулы с содержанием поваренной соли 8,0 %.
В табл. 1 и 2 приведена характеристика и гранулометрический состав шихт в процентах.
Для дифференцированного учета насыпного веса и газопроницаемости шихт в верхнем, среднем и нижних слоях производственной печи определение этих параметров в лабораторных условиях производилось при свободной насыпке и с последующим уплотнением материала под давлением 0,05 кгс/см2 (5-103 Па) и 0,1 кгс/см2 (104 Па).
Шихтовые материалы исследовались в воздушно-сухом состоянии и с частичным увлажнением для устранения пыления и сегрегации.
Результаты измерения насыпного веса и газопроницаемости шихт в зависимости от состава, влажности и величины давления при уплотнении приведены в табл. 3.
Негранулированная сухая шихта из тонко зернистых материалов имеет достаточную газопроницаемость только при доставке древесных опилок, заметно снижающих насыпной вес. К тому же сухая шихта пылит при перемешивании. Увеличение влажности на 1,5 % устраняет пыление, но еще больше снижает насыпной вес.
Сухая гранулированная шихта с присадкой антрацита имеет и высокий насыпной вес, и достаточную газопроницаемость. Однако при этом наблюдается чрезмерная сегрегация шихты и пы-леобразование.
Увлажнение шихты несколько понижает ее насыпной вес, но зато полностью устраняет сегре-
Таблица 1. Характеристика состава шихт (%)
Материал Круп- ность, мм Влаж- ность, % Содержание твердого углерода,% Содержание кремнезема, % Насып- ной вес, г/см3 Газопро- ницаемость, ед.
Кварцевый песок 0,6-0,1 0,10 Нет 99,00 1,503 326
Антрацит 3-0 3,10 91,14 1,33 9,27 142
Нефтяной кокс 3-0 0,20 93,10 0,20 0,701 398
Древесные опилки 3-0 5,60 14,00 Следы 0,127 Более 2500
Поваренная соль 3-0 0,10 Нет Нет 1,114 1350
Гранулы 5-0 0,50 11,75 76,28 0,915 олеБе 2500
Таблица 2. Гранулометрический состав шихт (%)
Материал Класс крупности, мм
5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0
Кварцевый песок - - - 3,10 73,30 22,50 1,10
Антрацит 3-0 мм - 14,66 20,53 28,49 18,00 10,57 7,75
Антрацит 1-0 мм - - - 34,05 31,55 21,24 13,16
Нефтяной кокс - 8,87 17,90 30,69 20,50 13,18 8,95
Поваренная соль - 34,10 23,65 23,70 11,21 5,42 1,92
Древесные опилки - 28,10 16,50 37,10 13,00 5,30 5,30
Гранулы 91,0 0,40 0,60 8,00
Химическая технология
93
Таблица 3. Результаты измерения насыпного веса и газопроницаемости шихт в зависимости от состава,
влажности и величины давления при уплотнении
Крупность,мм Содержание,% ,% ,ь н с о ч т Насыпной вес шихты(г/см3), насыпанной Газопроницаемость шихты (ед.) , насыпанной
Номер шихты Состав шихты свободно под давлением 0,05 кгс/см2 под давлением 0,1 кгс/см2 о н д о ю о в о под давлением 0,05 кгс/см2 под давлением 0,1 кгс/см2
ю о ый Й Ак ю О ый Й & Ак ю О ый Й & Ак
1 Кварцевый песок Антрацит Нефтекокс Поваренная соль крупная Древесные опилки 1-0 3-0 3-0 3-0 3-0 54,3 17,1 16.7 5.7 6,2 0,96 0,879 0,755 0,922 0,793 0,863 0,928 950 525 440
2 Кварцевый песок Антрацит Нефтекокс Поваренная соль крупная Древесные опилки 1-0 3-0 3-0 3-0 3-0 54,3 17,1 16.7 5.7 6,2 2,47 0,743 0,628 0,832 0,703 0,872 0,737 2450 780 525
3 Гранулы Антрацит 5-0 3-0 72,7 27,3 1,28 1,035 0,926 1,070 0,956 1,080 0,965 > 2500 2450 1620
4 Гранулы Антрацит 5-0 1-0 72,7 27,3 1,28 1,086 0,971 1,114 0,995 1,120 1,000 2000 1200 850
5 Гранулы Антрацит 5-0 3-0 72,7 27,3 2,28 0,962 0,850 1,023 0,905 1,048 0,926 2000 780 525
6 Гранулы Антрацит 5-0 1-0 72,7 27,3 2,28 0,987 0,872 1,043 0,922 1,06 0,937 1200 525 417
7 Гранулы Антрацит 5-0 3-0 72,7 27,3 2,78 0,952 0,837 1,008 0,887 1,032 0,908 >2500 1620 1200
8 Гранулы Антрацит 5-0 1-0 72,7 27,3 2,78 0,958 0,847 1,015 0,892 1,048 0,921 2500 1200 780
гацию. Необходимым условием при этом является повышенная влажность на 1,0- 1,5% шихты.
Более выгодно присаживать антрацит крупностью 1,0 мм. Это объясняется тем, что предварительное дробление антрацита повышает эффективность его обогащения.
Насыпной вес шихт из гранулированных тонкозернистых материалов на 25-30% выше, чем шихт из не гранулированного тонкозернистого материала при одинаковой газопроницаемости.
Насыпной вес гранулированных шихт из тонкозернистых материалов близок к насыпному весу шихт из крупнозернистых материалов.
Выводы
Газопроницаемость гранулированной шихты благоприятна для процесса получения карбида кремния.
Для обеспечения высокого насыпного веса гранулированных шихт необходимо присаживать к ним дробленный углеродистый материал для заполнения межгранульного пространства.
Добавляемый к гранулам углеродистый материал должен иметь крупность 1-0 мм.
Для устранения сегрегации влажность должна быть 2,7 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Питин Р.Н. Увеличение насыпного веса угля микродобавками углеводородных жидкостей. М.: Химия. 1967. 110 с.
2. Туманский А.Л. Формовочные пески. М.: Машгиз. 1956. 160 с.
□ Авторы статьи:
Прохорович Заостровский
Владимир Абрамович Анатолий Николаевич
- канд. техн. наук, доц. каф. химиче- - канд. техн. наук, ст. науч. сотр.
ской технологии твёрдого топлива и Института угля и углехимии СО
экологии РАН, доц. каф. химической технологии твёрдого топлива и экологии
