CN104495851A - 一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法及其专用设备 - Google Patents

Abstract

一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法及其专用设备，其特征在于：是采用物理方法对碳化硅表面进行清洗、除尘，即采用强气流柱推动碳化硅颗粒物料高速旋转并被抛起，经反复多次碰撞、摩擦，使碳化硅物料与其间悬浮粉尘及表面粘附粉尘分离，最终达到提高碳化硅颗粒物料的表面纯度及洁净度要求。本发明采用物理方法取代化学方法来提高碳化硅颗粒物料的表面纯度及表面洁净度，可有效去除破碎后碳化硅颗粒物间悬浮粉尘及颗粒表面粘附粉尘，大幅度降低了生产成本、提高了后端工序生产效率，生产全过程基本实现污染物零排放，并为大规模工业化生产和实现生产过程自动化控制奠定了基础。

Description

一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法及其专用设备

技术领域

本发明属于碳化硅颗粒物料的生产与加工领域，具体涉及一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法及其专用设备，用于提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度，改善碳化硅颗粒表面特性。

背景技术

碳化硅是以石英砂，石油焦（或煤焦）为主要原料，通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅具有机械强度高、导热性好、非线性导电特性好、热膨胀系数小、耐腐蚀、高温正温度特性明显等诸多特点，使其已广泛的应用于耐材、磨削、工程陶瓷、钢铁、机械、航天、军工、环保等领域，在新材料研究领域，碳化硅作为主要基材有着广阔的开发前景。

碳化硅颗粒物料现有提高表面纯度的方法为酸洗，酸洗后污水用碱中和后集中排放，酸洗过程常采用加热条件下用硫酸对碳化硅颗粒进行处理（硝酸、盐酸挥发性大，作业环境差，不常采用），主要为了除去碳化硅颗粒表面的铁、氧化铁及少量的钙、镁、铝等金属氧化物，这些杂质绝大部分悬浮于颗粒物料之间或粘附于颗粒物料表面。

碳化硅颗粒物料现有提高表面清洁度的方法为水洗，酸洗后物料表面易粘附反应残渣，在搅拌器中加水分离，搅拌后沉积物料脱水干燥后送去下道工序处理，搅拌悬浮液排入沉淀池自然沉降。

当前提高表面纯度及表面清洁度的方法存在以下几个问题：

1、生产环节较多，配浆、搅拌、分离、中和、干燥、沉渣处理等，

2、生产过程产生大量二次污染物，如废酸、废碱、废水等；

3、烘干能耗大，易产生残余水份，对后期产品使用产生不利因素；

4、有一定的地域局限性，大型沉降池大多建于室外，酷寒地区冬季生产受影响；

5、不利于大规模工业化生产，整个工艺连接很难实现自动化控制同时也不利于企业推进清洁生产。

发明内容

本发明的目的正是针对背景技术中存在的缺点及问题进行创新，由于碳化硅本身莫氏硬度9.5级，仅次于金刚石（莫氏硬度10级），在破碎过程中首先被破碎成粉尘，这些杂质粉尘悬浮于颗粒之间或粘附在颗粒表面，本发明正是基于这一特性而提出的一种全新、有效的提高碳化硅颗粒物料表面纯度及表面清洁度的方法以及相应的专用设备。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法，是采用物理方法进行清洗、除尘，具体包括以下步骤：

1）、碳化硅颗粒物料通过电磁振动给料机定量进入气体振动腔，由气体振动腔底部布设的喷射孔，对引风机气流加速形成定向空气柱对颗粒物料进行清洗，定向空气柱推动碳化硅颗粒物料高速旋转并被抛起，经反复多次碰撞、摩擦，使碳化硅颗粒物料与其间悬浮粉尘及表面粘附粉尘分离；

2）、杂质粉尘与颗粒物料分离后，在风力作用下被吹入悬浮腔，悬浮腔内下部为比重较大颗粒，自然沉降；中部及上部比重较小颗粒被风力继续作用进入级联高效旋风分离器；

3）、级联高效旋风分离器采用CLA型+CLK型串联布置，对10微米以粗粉尘有效收集率达到95%以上，既可理想的回收有用物料，又可降低后端除尘净化的压力；

4）、级联高效旋风分离器溢出的粉尘进入尾端除尘净化***，尾端除尘净化***选用滤筒式除尘***，过滤精度达到0.5微米，1微米以粗粉尘有效净化效率＞99.6%，基本实现零排放。

在本发明中，进入气体振动腔的空气柱气流温度为35～60℃，以降低杂质粉尘间静电吸附力，可将碳化硅颗粒物料的处理范围扩大至8#～325#。

一种适用于上述方法的碳化硅颗粒表面清洁、除尘专用设备，包括依次连通的气体振动腔、悬浮腔、级联高效旋风分离器、尾端滤筒式除尘***以及引风机，整个设备形成连续生产；所述气体振动腔底部布设有多组气流喷射孔，且在振动腔进风处设置有加热装置，所述悬浮腔底部为用于收集比重较大颗粒的自然沉降室；所述级联高效旋风分离器采用CLA型+CLK型串联布置可对10微米以上粗粉尘进行有效收集；所述尾端滤筒式除尘***过滤精度达到0.5微米，且在引风机排风口加装有消音器。

该设备可与前段破碎***及后端磁选筛分***组成完整、连续的生产线。

本发明更具体的说可分为以下几个环节：

1、破碎后碳化硅颗粒物料进入气体振动腔，气体振动腔底部布置多组喷射孔，鼓风机气流经加速后由喷射孔高速喷出，形成定向空气柱，定向空气柱推动碳化硅颗粒物料高速旋转并被抛起，经反复多次碰撞、摩擦，使碳化硅颗粒物料与其间悬浮粉尘及表面粘附粉尘分离，调节鼓风机流量可控制空气柱的流速及强度。

2、为降低杂质粉尘间静电吸附力，在振动腔进风处设置加热装置，将进入气体振动腔的空气加入到35～60℃（工作环境的温度及湿度直接影响杂质粉尘之间的静电力）。

3、杂质粉尘与颗粒物料分离后，在风力作用下被吹入悬浮腔，悬浮腔内下部为比重较大颗粒（包括粗颗粒、中颗粒和细颗粒），依次自然沉降；中部及上部比重较小的颗粒被风力继续作用进入级联高效旋风分离器。

4、级联高效旋风分离器采用CLA型+CLK型串联布置，对10微米以粗粉尘有效收集率达到95%以上，既可理想的回收有用物料，又可降低后端除尘净化的压力。

5、从级联高效旋风分离器溢出的粉尘进入尾端除尘净化***，尾端除尘净化***选用滤筒式除尘***，过滤精度达到0.5微米，1微米以粗粉尘有效净化效率＞99.6%，基本实现零排放。

6、整套***可采用PLC集中控制，实现进排料监测、阻力变化监测、产量闭环调节、设备故障自检等功能。

本发明的有益效果：

本发明采用全新的一种工艺用物理方法取代化学方法来提高碳化硅颗粒物料的表面纯度及表面洁净度。该方法可以有效的去除破碎后碳化硅颗粒物料间悬浮粉尘及颗粒表面粘附粉尘，用较低的生产成本生产出满足国标要求的碳化硅颗粒物料（经检验：本发明处理后100#以粗物料游离碳含量≤0.2%，100#以细至320#物料游离碳含量≤0.3%；100#以粗物料磁性物含量≤0.4%，100#以细至320#物料游离碳含量≤0.5%；表面洁净度均≥98%；以上指标均满足或优于国标GB/T 2480-2008所规定要求）。本发明的特点具体表现在以下几个方面：

1、本发明采用物理方法取代化学方法，可大幅度节约生产成本，以150#碳化硅颗粒物料为例，化学方法处理一吨约需要600～750元（酸、碱、水资源消耗、沉渣处理、设备折旧、脱水烘干能源消耗等），而本发明处理1吨仅需要50元（电费、设备折旧等）；

2、物理方法全生产过程无水介入，确保颗粒表面或裂纹处无残余水，保障后期做碳化硅制品时不出现鼓泡现象；

3、碳化硅颗粒物料间悬浮杂质粉尘及表面粘附杂质粉尘被去除后，可提高透筛率150%，大幅度提高后续加工效率；

4、本发明处理后碳化硅颗粒物料表面洁净度可提高至98%以上，物料亲水性明显提高；

5、本发明全生产过程无污染物排放，1微米以粗粉尘收集效率达到99.6%以上，基本实现零排放；

6、本发明与前端破碎***与后端磁选筛分***可无缝连接，组成完整、连续的生产线，便于实现大规模工业生产及实现整个生产过程的自动化控制。

附图说明

图1为本发明的原理结构及工艺流程示意图

图中：1、气体振动腔；2、喷射孔；3、悬浮腔；4、引风机；5、连接管路；6、级联高效旋风分离器；7、滤筒式除尘***；8、消音器，9、振动给料机，10、加热装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明设备做进一步说明：

参见图1：一种适用于上述方法的碳化硅颗粒表面清洗除尘专用设备，包括依次连通的气体振动腔1、悬浮腔3、级联高效旋风分离器6、尾端滤筒式除尘***7以及引风机4，整个设备形成连续生产；所述气体振动腔底部布设有多组气流喷射孔2，且在振动腔进风处设置有加热装置10，所述悬浮腔底部为用于收集比重较大颗粒的自然沉降室；所述级联高效旋风分离器6采用CLA型+CLK型串联布置可对10微米以上粗粉尘进行有效收集；所述尾端滤筒式除尘***过滤精度达到0.5微米，且在引风机4排风口加装有消音器8。

该设备可与前段破碎***及后端磁选筛分***组成完整、连续的生产线。

通过上述设备即可实现对碳化硅颗粒表面纯度及表面清洁度的清理，大大提高了生产效率。具体步骤参见发明内容所述。

本发明的方法以下结合具体实例做一说明：

实例1、针对单一粒度号碳化硅颗粒物料提高表面纯度及表面洁净度：

单一粒度号碳化硅颗粒物料为经过筛分后物料，粒度分布已固定，采用本方法处理时可直接由给料***送入振动腔，调整空气柱强度以偏细粒为基准，处理后物料不需要重新筛分。

实例2、针对混合粒度号碳化硅颗粒物料提高表面纯度及表面洁净度：

混合粒度号碳化硅颗粒物料为未经过筛分物料，粒度分布跨度非常大，采用本方法处理前需先将相近粒度号分别集中，分别采用本方法处理，调整空气柱强度以混合粒度号最细粒为基准，处理后物料进入后端筛分***。

Claims (5)

1.一种提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法，其特征在于：是采用物理方法进行清洗、除尘，具体包括以下步骤：

1）、碳化硅颗粒物料通过电磁振动给料机定量进入气体振动腔，由气体振动腔底部布设的喷射孔，对引风机气流加速形成定向空气柱对颗粒物料进行清洗，定向空气柱推动碳化硅颗粒物料高速旋转并被抛起，经反复多次碰撞、摩擦，使碳化硅颗粒物料与其间悬浮粉尘及表面粘附粉尘分离；

2）、杂质粉尘与颗粒物料分离后，在风力作用下被吹入悬浮腔，悬浮腔内下部为比重较大颗粒，自然沉降；中部及上部被风力继续作用进入级联高效旋风分离器；

3）、级联高效旋风分离器采用CLA型+CLK型串联布置，对10微米以粗粉尘有效收集率达到95%以上，既可理想的回收有用物料，又可降低后端除尘净化的压力；

4）、级联高效旋风分离器溢出的粉尘进入尾端除尘净化***，尾端除尘净化***选用滤筒式除尘***，过滤精度达到0.5微米，1微米以粗粉尘有效净化效率＞99.6%，基本实现零排放。

2.根据权利要求1所述的提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法，其特征在于：进入气体振动腔的空气柱气流温度为35～60℃，以降低杂质粉尘间静电吸附力。

3.根据权利要求1所述的提高碳化硅颗粒表面纯度及表面洁净度的方法，其特征在于：对碳化硅颗粒物料的处理范围在8#～325#。

4.一种用于权利要求1所述方法的碳化硅颗粒表面清洗除尘设备，其特征在于：包括依次连通的气体振动腔、悬浮腔、级联高效旋风分离器、尾端滤筒式除尘***以及引风机，整个设备形成连续生产；所述气体振动腔底部布设有多组气流喷射孔，且在振动腔进风处设置有加热装置，所述悬浮腔底部为用于收集比重较大颗粒的自然沉降室；所述级联高效旋风分离器采用CLA型+CLK型串联布置可对10微米以上粗粉尘进行有效收集；所述尾端滤筒式除尘***过滤精度达到0.5微米，且在引风机排风口加装有消音器。

5.根据权利要求4所述的碳化硅颗粒表面清洗除尘设备，其特征在于：该设备可与前段破碎***及后端磁选筛分***组成完整、连续的生产线。