169681. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sziliciumkarbidnak közvetlen villamos ellenállásfűtésű kemencében történő előállítására, és berendezés az eljárás foganatosítására

3 4 meltetése során az a tapasztalat, hogy — különösen a reakció lejátszódása alatt — nem csupán a kemencefejek és a beépített elektródák, hanem az oldalfalak is rendkívüli mértékben kopnak. További hátránya a berendezésnek, hogy az oldalfalak gyakran nem tud- 5 ják tökéletesen ellátni feladatukat, a keveréknek a kemencében történő tartását, és a falak közötti réseken, valamint a távozó gázok elvezetésére kialakított nyílásokon a keverék egy része is eltávozik a kemencéből. Ez további porképződést és bűzszennye- 10 ződést eredményez. A forró keverék és a szén-monoxid hatására létrejövő nagy termikus igénybevétel mellett jelentős mechanikai igénybevétel is fellép, a keverék súlyából adódó terhelés következtében. így megbízhatóan 15 működő oldalfalak általában csak hőálló béléssel ellátott stabil vaskeretből készíthetők. Ennek a megoldásnak viszont hátránya, hogy a kemence üzemelése során, amikor a növekvő átmérőjű szilícium-karbid henger és az oldalfal között csökken a távolság, a 20 vaskeret indukció következtében felmelegszik. Az is előfordulhat, hogy az elektromos áram'egy része a vaskereten át halad. Célunk a jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok kiküszöbölése és olyan eljárás, illetve 25 berendezés kialakítása, amellyel lényegesen egyszerűbb üzemelés valósítható meg, a szilícium-karbid előállítása során fellépő porképződés pedig csökkenthető, ami a környezetvédelem szigorú előírásainak betartása szempontjából rendkívül fontos. 30 A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a kemencében a szemcsés kokszból és kvarchomokból, valamint adalékanyagból álló keveréket legalább részben oldal- és/vagy homlokfalakkal történő megtámasztás nélkül, a keveréket alkotó 35 anyag természetes rézsüszögével halmozzuk fel. Az eljárás foganatosítására szolgáló közvetlen villamos ellenállásfűtésű kemence így csak az elektródákat és az adagot alkotó, szemcsés kokszból és kvarchomokból, valamint adalékanyagból álló keverék által 40 körülvett ellenállásmagot tartalmazza, azaz oldalés/vagy homlokfalak alkalmazása elkerülhető. Ennek megfelelően, a berendezés kialakítása lehet olyan, hogy a hagyományos kemencékhez hasonlóan az elektródák a kemence két homloklapját alkotó 45 kemencefejbe vannak beépítve, de a berendezésben nem alkalmazunk oldalfalakat. Az adagot alkotó keverék a két homlokfal között van felhalmozva, és oldalirányban természetes rézsüszögének megfelelően áll be. Különösen előnyös kialakítás az EE-2296 alap- 50 számú bejelentésben ismertetett fenékelektródás berendezésnek megfelelő kemence, amelyben az adagot alkotó keverék minden irányban saját rézsüszögének megfelelő határolófelületekkel áll be. Ennél a berendezésnél a keveréket egyszerűen a fenékelektródák 55 fölé kell halmozni. A kemence homlok- és oldalfalak alkalmazása nélkül, természetes gúlakemenceként működik. Megoldható a kemence kialakítása az eddig ismertetett megoldások kombinációjaként is oly módon, 60 hogy a berendezést egy fenékelektródával és egy homlokfalként kialakított kemencefejbe épített elektródával látjuk el, amikor is a kemence olfalfalak nélkül, csupán egy homlokfallal üzemel. A találmány szerint kialakított berendezés az 65 elektródák elhelyezésétől és kialakításától függetlenül szabadban is üzemeltethető. A keveréknek természetes gúlába történő halmozása ugyan több anyagot és helyet igényel, mint a hagyományos, falakkal határolt kialakítás, ennek viszont az elmondottakon túl az az előnye, hogy a nagyobb mennyiségű anyag megnehezíti a reakció során felszabaduló gázok kiáramlását, így ez a fajta berendezés gyakorlatilag az ismert „fúvóhatás" nélkül dolgozik, ami a környezetszennyeződés szempontjából igen előnyös. A találmány szerinti kemencék, szabadban üzemelve könnyen hozzáférhetők, így mind a feltöltés, mind az ürítés egyszerű szállítójárművekkel vagy szállítószalagokkal megoldható, és a költséges daruszerkezetek alkalmazása elkerülhető. Mint mondottuk, az oldalfalak nélkül működtetett berendezést üzemcsarnokban nem gazdaságos üzemeltetni, a jelentős helyigény miatt. Az ilyen kemencék célszerű alkalmazási módja szabadtéri berendezésekként történhet, ahol a szilícium-karbid előállítási technológiájának valamennyi lépése a szabadban folyik le. Itt történik a feltöltés, az áramvezetés, a kémiai reakció lefutása és a kemence ürítése is. A szabadban történő üzemeltetés alapvető feltétele a keverék felszínének a gyártási folyamat, a lehűtés és az ürítés alatt történő nedvesítése. Ez folyamatos, illetve szakaszos vízszórássai vagy egyéb ismert módszerrel történhet. Meg kell jegyeznünk, hogy a találmány szerint a szabadban történő üzemeltetés az adott területen dolgozó szakemberek számára egyáltalán nem kézenfekvő, sőt műszaki képtelenségnek tűnhet. Az általános nézet szerint ugyanis a légmozgások okozta keverékveszteség olyan nagy, hogy az üzemeltetést gazdaságtalanná teszi. A találmány szerinti berendezéssel végzett vizsgálatok ezzel szemben azt mutatták, hogy sem a szél (még a viharos szél sem) sem pedig a záporok kimutatható veszteséget a keverékben nem okoztak. Különösen előnyös kialakításnak bizonyult a találmány szerinti berendezés olyan kiviteli alakja, amelynél az elektródák fenékelektródákként vannak kialakítva, és az adagot alkotó keverék ezek fölé van halmozva, az anyag természetes rézsüszögének megfelelően, oldal- és homlokfalak alkalmazása nélkül. Az ilyen kialakítás még azzal a további előnnyel is jár, hogy a keveréket az EE-2297 alapszámú bejelentésben részletesen ismertetett módon védőburkolattal lehet ellátni, amelyet adott esetben nedvesített keverékréteggel lehet még bevonni. A burkolat alatt elszívóvezetékekkel lehet az eljárás során keletkező reakciótermékeket elvezetni. Az így kialakított berendezések teljes mértékben megfelelnek a környezetvédelem által előírt követelményeknek. Az egyes kemencék közötti távolság és a kemencék méretei tetszőlegesek lehetnek, a berendezések feltöltése és ürítése pedig hidraulikus, teleszkópos lapátos berendezésekkel vagy hasonló gépekkel oldható meg, amelyek az üzemcsarnokban helyhiány miatt nem működtethetők. így magának az üzemcsarnoknak az építési költségei is megtakaríthatók. A találmány szerinti megoldás jelentős előnye még, hogy a technológiát nem befolyásolják a mozgatható kemencék rázkódásaival és mechanikus igénybevételével kapcsolatos problémák. 2