Комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості

Реферат: Комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості, виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, у складі яких є цукор, змішувач, випарник, вихід якого зв'язаний з входом печі карбонізації, вихід якої зв'язаний з входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації. Блок завантаження вхідних компонент містить механізм завантаження цукру, вихід якого зв'язаний з першим входом млина мокрого помелу, і механізм завантаження пірогенного діоксиду кремнію, вихід якого зв'язаний з першим входом змішувача, другий вхід якого зв'язаний з виходом млина мокрого помелу, вихід якого зв'язаний з входом випарника, містить блок очистки і деіонізації води, який зв'язаний першим виходом з другим входом млина мокрого помелу, другим виходом зв'язаний з третім входом змішувача, четвертий вхід якого зв'язаний з виходом ультразвукового генератора. UA 108544 U (12) UA 108544 U UA 108544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі мікроелектроніки, а саме виробництва порошкових матеріалів для виготовлення напівпровідникових елементів, різноманітного інструменту, композитних матеріалів, бурильного обладнання тощо. Відомий комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості (Карелин В.А., Андриец С.П., Юферова А.П. Исследование влияния механической активации сырья на свойства синтезируемого высокочистого карбида кремния // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. - № 6. - с. 106-107.), виробничий ланцюг якої містить блок завантаження вхідних компонент, який містить механізм завантаження порошку кремнію, вихід якого зв'язаний з входом блока хімічного очищення, і механізм завантаження пірогенного вуглецю, вихід якого зв'язаний з першим входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід блока хімічного очищення зв'язаний з входом млина тонкого помелу, вихід якого зв'язаний з входом класифікатора по фракціях, вихід якого зв'язаний з другим входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації. Збігаються з суттєвими ознаками комплексу, що заявляється, виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, який містить механізм завантаження порошку джерела кремнію і механізм завантаження порошку джерела вуглецю, млин тонкого помелу, піч синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації. Недолік відомого комплексу промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості полягає у недостатньому забезпеченні умов для синтезу однорідних за розміром часток порошку, який виготовляють, через недостатнє змішування вхідних компонент, що знижує якість продукції. Найближчим аналогом є комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості (Патент CN №101734661, С01В 31/36, С04В 35/565), виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, у складі яких є розчини тетраетокcисилану, цукру, аміаку і етанолу, вихід якого зв'язаний з входом змішувача, вихід якого зв'язаний з входом гідролізера, вихід якого зв'язаний з входом випарника, вихід якого зв'язаний з входом печі карбонізації, вихід якої зв'язаний з входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації. Збігаються з суттєвими ознаками комплексу, що заявляється, виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, у складі яких є цукор, змішувач, випарник, вихід якого в'язаний з входом печі карбонізації, вихід якої зв'язаний з входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації. Недолік відомого комплексу промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості полягає у підвищених вимогах щодо пожежної безпеки при її експлуатації через використання пожежонебезпечних компонентів, які використовують для синтезу продукції, що ускладнює виробничий процес. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення відомого комплексу, у якій шляхом конструктивних змін її елементи виконані з меншими вимогами порівняно з найближчим аналогом до пожежної безпеки і розраховані на використання малогорючих компонентів синтезу продукції, що спрощує виробничий процес. В комплексі промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості, виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, у складі яких є цукор, змішувач, випарник, вихід якого зв'язаний з входом печі карбонізації, вихід якої в'язаний з входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації, згідно з корисною моделлю блок завантаження вхідних компонент містить механізм завантаження цукру, вихід якого зв'язаний з першим входом млина мокрого помелу, і механізм завантаження пірогенного діоксиду кремнію, вихід якого зв'язаний з першим входом змішувача, другий вхід якого зв'язаний з виходом млина мокрого помелу, вихід якого зв'язаний з входом випарника, містить блок очистки і деіонізації води, який зв'язаний першим виходом з другим входом млина мокрого помелу, другим виходом зв'язаний із третім входом змішувача, четвертий вхід якого зв'язаний з виходом ультразвукового генератора. Крім того, перший вихід печі декарбонізації зв'язаний з блоком контролю параметрів, другий її вихід зв'язаний з входом блоку вакуумного упакування. Сукупність основних ознак пропонованого комплексу забезпечує вирішення поставленої задачі. В пропонованому комплексі усі його елементи виконані для здійснення виробничих операцій з практично негорючими компонентами синтезу продукції, а саме цукру і пірогенного діоксиду кремнію з додаванням води. Покращено змішування вхідних компонент порівняно з першим аналогом. При цьому зберігається, як у аналогів, висока чистота нанопорошку карбіду кремнію, який виробляється. 1 UA 108544 U 5 10 15 20 25 30 На кресленні представлено блок-схему пропонованого комплексу. Комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості містить виробничий ланцюг з механізмом 1 завантаження цукру, який є складовим блока завантаження вхідних компонент, млин 2 мокрого помелу, змішувач 3, випарник 4, піч 5 карбонізації, піч 6 синтезу карбіду кремнію, піч 7 декарбонізації і блок 8 вакуумного упакування. Механізм 9 завантаження пірогенного діоксиду кремнію, який є другим складовим блока завантаження вхідних компонент, зв'язаний із змішувачем 3, який також зв'язаний з ультразвуковим генератором 10. Блок 11 очистки і деіонізації води зв'язаний з млином 2 мокрого помелу і змішувачем 3. Піч 7 декарбонізації зв'язана також з блоком 12 контролю параметрів. Комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості працює таким чином. Механізм 1 завантаження цукру включають для подачі його до млина 2 мокрого помелу, до якого одночасно подають помірну кількість води з блока 11 очистки і деіонізації води. Диспергація зволоженого цукру проходить більш ефективно, чим сухого, і при подальшому його надходженні до змішувача 3 він швидше утворює структурований колоїдний розчин з пірогенним діоксидом кремнію, який подають механізмом 9. Необхідну кількість води у змішувачі 3 підтримують за допомогою блока 11 очистки і деіонізації води. Включають ультразвуковий генератор 10, хвилі якого посилюють процеси структурування рухомих компонент колоїдного розчину і підвищують його температуру. Із змішувача 3 утворену суміш подають до випарника 4 і після видалення незв'язаної води - до печі 5 карбонізації. У печі 5 відбуваються процеси карамелізації і карбонізації, а також часткове видалення кристалічної води. Із печі 5 продукти реакції подають до печі 6 синтезу карбіду кремнію, у якій остаточно видаляють кристалічну воду шляхом підвищення температури і доведення її до величини, при якій відбувається синтез нанокристалів карбіду кремнію. Для випалювання вільного вуглецю, продукцію з печі 6 переводять до печі 7 декарбонізації. Перед видаленням продукції з печі 7, з неї відбирають контрольну пробу, яка надходить до блока 12 контролю параметрів. За результатом контролю проби, продукцію або додатково відпалюють у печі 7, або охолоджують і подають до блока 8 вакуумного упакування. Час проходження операцій у виробничому ланцюгу та фізико-хімічні режими обробки проводять відповідно до розроблених технологічних карт. Пропонований комплекс виробництва порошку карбіду кремнію високої якості пройшов успішно експериментальні випробування. Ступінь чистоти отриманих порошків карбіду кремнію становив 99,95 та вище. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 1. Комплекс промислового виробництва порошку карбіду кремнію високої якості, виробничий ланцюг якого містить блок завантаження вхідних компонент, у складі яких є цукор, змішувач, випарник, вихід якого зв'язаний з входом печі карбонізації, вихід якої зв'язаний з входом печі синтезу карбіду кремнію, вихід якої зв'язаний з входом печі декарбонізації, який відрізняється тим, що блок завантаження вхідних компонент містить механізм завантаження цукру, вихід якого зв'язаний з першим входом млина мокрого помелу, і механізм завантаження пірогенного діоксиду кремнію, вихід якого зв'язаний з першим входом змішувача, другий вхід якого зв'язаний з виходом млина мокрого помелу, вихід якого зв'язаний з входом випарника, містить блок очистки і деіонізації води, який зв'язаний першим виходом з другим входом млина мокрого помелу, другим виходом зв'язаний з третім входом змішувача, четвертий вхід якого зв'язаний з виходом ультразвукового генератора. 2. Комплекс за п. 1, який відрізняється тим, що перший вихід печі декарбонізації зв'язаний з блоком контролю параметрів, другий її вихід зв'язаний з входом блока вакуумного упакування. 2 UA 108544 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3