Туннельная электрическая печь Советский патент 1948 года по МПК C01B31/30 

Промышленный способ получения карбида кремня заключается в восстановлении кремневой кислоты (чистых разновидностей кварца или кварцевого песка) углеродом малозольного антрацита или нефтяного кокса но реакции:

SiOa + ЗС SiC + 2СО119200 кал.

Процесс образования карбида кремния протекает в интервале температур 1450-1850°. Для получения крупнокристаллического продукта необходима более -высокая температура процесса, однако, не превышающая 2200-2400°, так как при более высоких температурах карбид кремния диссоциирует. Получение карбида кремния ведется в электрической печи сопротивления периодического действия, в которой нагревателем служит выкладываемый из кускового углеродистого материала керн, к концам которого подводится электрический ток. Для подвода тока служат неподвижные токоподводящие электроды, закрепленные в торцовых стенках печи.

Шихта, состоящая из кварцевого песка (или дробленого кварца) и восстановителя (антрацит, нефтяной кокс) с добавкой опилок для увеличения газопроницаемости, загружается в печь толстым слоем.

При нагревании щихты при номощи KejpHa электрическим током начинается процесс образования карбида кремния и роста кристаллов. По мере накопления слоя карбида кремния реакция замедляется и, наконец, полностью прекращается.

В процессе получения карбида кремния выделяется большое количество горючих газов, энергия которых эквивалентна примерно 60% затрачиваемой на процесс электроэнергии. Эти газы сжигаются на поверхности печи. Сжигание газов уменьщает их вредное действие на здоровье работающих, однако при этом значительно повыщается температуря .воздуха-в-цехе.. .В- то же время -очевидно, что тепловая-энергия вьаделяющихся тазов может быть эффективноИспользована для-интенсификациипроцессаи-улучшения техно-экокомйческих. показателей установки,- .

№ 70648- 2 - В целях использования энергии образующихся в процессе получения карбида кальция газов предлагается электрическая тоииельная печь.

Нагруженная на тележку шихта перемещается вдоль печи, подвергаясь по мере передвижения предварительному подогреву в первой зоне пени, термообработке в средней зоне и охлаждению в третьей зоне печи. При этом, за счет охлаждения материалов в третьей зоне, подогреваегся засасываемый в печь воздух.

На тележке, загруженной щихтой, смонтирована электрическая печо. 1ипа Ачесона с сопротивлением, питающаяся от сети через щины, установленные в средней зоне печи.

Выделяющиеся из шихты горючие газы сжигаются в специально устроенных каналов в средней части тоннеля при смешивании их с воздухом, подогретым в третьей зоне печи.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемой тоннельной печи; на фиг. 2 - поперечный ее разрез по линии А-А.

Предлагаемая печь имеет печной тоннель У, смотровой коридор 2, место 3 подвода электрического тока, печную тележку 4, токоподводящие электроды 5, керн 6, ограждение 7 для шихты 8, толкатель 9, уплотняющие тележки W, ворота //, вентилятор 12 для нагнетания холодного воздуха, отверстия 13 для отсоса нагретого воздуха, каналы 14 для подачи нагретого воздуха для сжигания газов, эжекторы 15, отверстия 16 для нагнетания нагретого воздуха в зону нагрева, отверстия 17 для отсоса горячих продуктов горения, каналы 18 для подачи горячих продуктов горения в зону подогрева, каналы 19 для очсоса -продуктов горения к дымососам.

При передвижении тележки в тоннеле в нервой зоне происходит подогрев шихты теплом, получаемым от сжигания выделяющихся газов. При этом принцип противотока создает наилучшие условия использования этого тепла, причем может оказаться целесообразной выкладка шихты в виде брикетов с зазорами или каналами, обеспечивающими первоначально проникновение нагревающихся газов внутрь печи, а затем сжигание и удаление газов, выделяющихся в шихте. Во второй, цептральной части тоннеля печь присоединяется к источнику электрического тока и, благодаря выделению дополнительного количества тепла, а печи развивается и завершается процесс образования карбида кремния и роста его кристаллов. Выделяющиеся здесь горючие газы сжигаются за счет подачи в эту зону дозированного количества воздуха, подогретого предварительно в третьей, последней части тоннеля, в которой отключенная от источника электрического тока печь остывает, отдавая зг пасенное в ней тепло воздуху, подаваемому в регулируемом количестве в конец тоннеля вентилятором 12. Остывшая в последней части тоннеля тележка с печью выходит из него, разбирается, снова загружается на обгонной части рельсового пути в фиксированных местах и возвращается в тоннель для нового цикла работ.

Нагрев печи в конце подогревной части тоннеля может привести к началу реакции восстановления кремневой кислоты углеродом и, следовательно, .к выделению окиси углерода. Кроме того, сжигание этого газа наиболее целесообразно производить во второй центральной зоне тоннеля, где выделяется минимальное количество газа и в то же время имеют место максимальные потери тепла лучеиспусканием.

Ввиду этого тоннель имеет устройство для организации прямоточного движения газов на участке конца подогревной и всей рабочей частг тоннеля. Для этого служат отверстия 13 и каналы 14, через которые производится отсос подогретого воздуха эжектором 15 (или другим cnocQ- бом) и подача его через отверстия 16 в зону горения. Отверстия 17 и каиалы 18 служат для отсоса продуктов горения (также эжектором илп иным способом) и подачи их в подогревную часть печи. Печь имеет такО)

NJ

№ 70648

3

ISs

r

-х;

-г

ЙЙ

IL

1Ш

т

ч.

-i- I vj I

UJ.SJ-1

ri

1,

1 1

.§

-с

№ 70648- 4

же устройство для подачи дополнительного количества горючего газа от постоянного источника в конец подогревной и в рабочую часть тоннеля.

Предмет изобретения

2.Тоннельная электронечь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью использования теплотворной способности выделяющихся из шикты горючих газов, в стенках средней части тоннеля устроень каналы для сжигания в них этих газов за счет смешивания их с воздухом, подогретым в третьей зоне печи.