Подготовка прографитировапного кернового материала

Керновый материал представляет собой нефтяной кокс с примесью карбида кремния, и его подготовка заключается в выделении на грохоте (ГР-3) с сеткой СР70−10,0 материала фракции менее 70 мм и в использовании его при загрузке печей. Сходы грохота, состоящие из смеси силицированного материала и карбида кремния, направляются в отвал.

Расчет и составление шихты для получения карбида кремния

Как уже было упомянуто выше, основными компонентами шихты для получения карбида кремния являются кварцевый песок и углеродистые материалы (нефтяной кокс и антрацит).

Кроме основных компонентов в состав замешки реакционной шихты входят следующие материалы, массовая доля (%) от массы замешки: древесные опилки — 4; поваренная соль — 6−7; аморф — 8—10; старая шихта — 40.

Приготовление шихты осуществляется двух видов: реакционная шихта и наполнительная, служащая теплоизоляционным слоем электропечи.

Для расчета соотношения компонентов в шихте за основу берут реакцию образования карбида кремния.

В основе расчета лежит определение «модуля шихты» Л/, представляющего собой процентное отношение содержания углерода во всех компонентах шихты к суммарному отношению углерода и оксида кремния SiO, в шихте:

При получении зеленого карбида кремния модуль принимается равным 37,5—37,75 (избыток углерода). В этих пределах изменение расчетного модуля производит технолог цеха, исходя из практических показателей процесса.

Расчет шихты ведется на одну замешку массой 1000 кг (950—1050 кг) с учетом содержания SiO, и углерода во всех компонентах шихты:

где С_ум — содержание активного углерода в навеске углеродистого материала; С_оп — то же в опилках; С_ам — то же в аморфс; Si0_{2c ш} — содержание Si0₂ в принятой навеске старой шихты; Si0_2tCBn — то же кварцевого песка; Si0_2aM — то же аморфа; Si0_2KK — то же кварцевого песка к керну.

Содержание активного углерода в антраците и нефтяном коксе определяется разностью:

С_акт ⁼ ЮО % — (Процент золы • 1,4 + Процент влаги + Процент летучих),.

где 1,4— коэффициент, учитывающий массу углерода, необходимого дпя восстановления полуторных оксидов, находящихся в золе углеродистых материалов.

В качестве конкретного примера приведем расчет замешки реакционной шихты с расчетным модулем М— 37,5 для получения зеленого карбида кремния.

Состав замешки

Кварцевый песок — 300 кг; старая шихта — 400 кг; опилки — 40 кг; антрацит — 50%; нефтяной кокс — 50%;

аморфа на керн — 3000 кг, или 2222 = 88 кг; ___HV

34 на °дну замешку кварцевый песок к керну 800 кг, или = 23 кг.

Анализ материалов (компонентов) шихты

Кварцевый песок: 99% Si0₂ и 0,2% п.п.п.^[1]; антрацит: 3% — зола, 4% — влага, 2% — летучие; нефтяной кокс: 0,5% — зола, 0,3% — влага, 4,5 % — летучие; старая шихта: 28,0% С, 50% SiO-, 7,0% NaCl; аморф: 14,0% С, 12% Si0₂, 0,5% NaCl.

Исходные расчетные данные

Кварцевый песок — 99,0% Si0₂.

С_акган1_= 100- (1,4 • 3 + 4 + 2) = 100 — 10,2 = 89,8%.

С_акт:_нсфт. _кокс= 100(1.4? 0.5 + 0,3 + 4,5) = 100 — 5,5 = 94.5%.

Расчет дозировки С_акт в замешку

Определение навесок.

А. Антрацит:

Б. Нефтяной кокс:

Определение массы NaCI.

Масса поваренной соли NaCI определяется исходя из установленного содержания NaCI в реакционной шихте, равном 7%, с учетом ее в старой непрореагировавшей шихте.

Масса замешки без соли составит:

300 + 104 + 99 + 400 + 40 = 943 кг, а общая масса замешки с учетом соли будет такой:

Значит, на соль приходится: 1014 — 943 = 71 кг. В старой шихте содержится соли: 400 • 0,07 = 28 кг. Следовательно, добавка соли составит: 71 — 28 = 43 кг. На основании проведенного расчета технолог цеха выписывает рецепт шихты, кг:

Антрацит…104.

Нефтяной кокс…99.

Кварцевый песок…300.

Опилки…40.

Соль…43.

Старая шихта…400.

Итого…986.

Масса аморфа 3,0—3,1 т дается на керн концентрированно, а в аморф дозируется поваренная соль 6% от массы аморфа с учетом ее содержания в аморфе. Эта смесь перемешивается тщательным перелопачиванием и высыпается в печь.

Расчет шихты на абразивных заводах производит технолог цеха. Он составляет технологическую карту, по которой осуществляется загрузка электропечи для получения карбида кремния. В технологической карте указываются габариты загрузки шихты, состав одной замешки, состав керна и расход электроэнергии на кампанию.

В качестве примера приведем выдержки из технологической карты загрузки печей на зеленый карбид кремния на новых материалах (табл. 3.5).

Таблица 3. 5.

Пример технологической карты

Количество замешек по такой карте составляет 33—35 штук.

В этой же технологической карте даются также состав керна, его сечение, количество песка на и под керн, расход электроэнергии и среднечасовая мощность.

Состав керна

Новый…

Старый…

Отсевы…

Сечение керна…

Песок на керн…

Песок под керн…

Расход электроэнергии … Среднечасовая мощность.

…40−60% (дается один слой).

… 55−35%.

…5%.

. 90×45 для шестой-седьмой серий; 80×40 для первой—пятой серий.

…300−400 кг.

…400 кг.

…60 000 кВт ч.

2400 кВт (для первой—пятой серий) Таблица 3.6.

Рецепты приготовления шихты по [2]

Аналогичным образом составляются технологические карты для загрузки печей на зеленый карбид кремния при избытке старой шихты.

В табл. 3.6 приведены рецепты приготовления шихты, описанные в работе [2|.

• [1] п.п.п. — потери при прокаливании.