সিলিকন কার্বাইড (SiC) উৎপাদন প্রক্রিয়ার সারাংশ

সিলিকন কার্বাইডঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম সাধারণত প্রাথমিক কাঁচামাল হিসাবে কোয়ার্টজ এবং পেট্রোলিয়াম কোক ব্যবহার করে উত্পাদিত হয়। প্রস্তুতিমূলক পর্যায়ে, ফার্নেস চার্জে রাসায়নিকভাবে অনুপাতে হওয়ার আগে এই উপকরণগুলি পছন্দসই কণার আকার অর্জনের জন্য যান্ত্রিক প্রক্রিয়াকরণের মধ্য দিয়ে যায়।ফার্নেস চার্জের ব্যাপ্তিযোগ্যতা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য, মিশ্রণের সময় একটি উপযুক্ত পরিমাণে করাত যোগ করা হয়। সবুজ সিলিকন কার্বাইড উৎপাদনের জন্য, একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ লবণও ফার্নেস চার্জে অন্তর্ভুক্ত করা হয়।

ফার্নেস চার্জটি একটি ব্যাচ-টাইপ রেজিস্ট্যান্স ফার্নেসের মধ্যে লোড করা হয়, যার উভয় প্রান্তে শেষ দেয়াল রয়েছে এবং কেন্দ্রের কাছে অবস্থিত গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোড রয়েছে। ফার্নেস কোর বডি দুটি ইলেক্ট্রোডকে সংযুক্ত করে, যার চারপাশে প্রতিক্রিয়াশীল ফার্নেস চার্জ পদার্থ দ্বারা বেষ্টিত থাকে, যখন অন্তরক পদার্থগুলি বাইরের পরিধিকে আবদ্ধ করে। অপারেশন চলাকালীন, বৈদ্যুতিক শক্তি ফার্নেস কোরকে 2600-2700 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে। মূল পৃষ্ঠ থেকে চার্জ সামগ্রীতে তাপ স্থানান্তরিত হয়, যা, 1450°C অতিক্রম করলে, কার্বন মনোক্সাইড নির্গত করার সময় সিলিকন কার্বাইড গঠনের জন্য রাসায়নিক বিক্রিয়া করে।

প্রক্রিয়াটি চলতে থাকলে, উচ্চ-তাপমাত্রার অঞ্চলটি প্রসারিত হয়, ক্রমান্বয়ে আরও সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক তৈরি করে। এই স্ফটিকগুলি বাষ্পীভূত হয়, স্থানান্তরিত হয় এবং চুল্লির মধ্যে বৃদ্ধি পায়, অবশেষে একটি নলাকার স্ফটিক ভরে একত্রিত হয়। এই ভরের অভ্যন্তরীণ দেয়ালগুলি 2600°C এর বেশি তাপমাত্রা অনুভব করে, যার ফলে সিলিকন মুক্ত হয়, যা কার্বনের সাথে পুনরায় মিলিত হয়ে নতুন সিলিকন কার্বাইড তৈরি করে।

বৈদ্যুতিক শক্তি বন্টন তিনটি অপারেশনাল পর্যায় জুড়ে পরিবর্তিত হয়:

1. প্রাথমিক পর্যায়: প্রাথমিকভাবে চুলা চার্জ গরম করার জন্য ব্যবহৃত হয়

2. মধ্যবর্তী পর্যায়: সিলিকন কার্বাইড গঠনের জন্য অনুপাত বৃদ্ধি

3. চূড়ান্ত পর্যায়: তাপীয় ক্ষতি দ্বারা প্রভাবিত

সর্বোত্তম পাওয়ার-টাইম সম্পর্কগুলি তাপ দক্ষতাকে সর্বাধিক করার জন্য তৈরি করা হয়, কর্মপ্রবাহের সমন্বয়ের সুবিধার্থে বড় আকারের চুল্লিগুলির জন্য সাধারণত অপারেশন সময়কাল প্রায় 24 ঘন্টা।

অপারেশন চলাকালীন, গৌণ প্রতিক্রিয়া বিভিন্ন অমেধ্য এবং লবণ জড়িত থাকে, যার ফলে উপাদান স্থানচ্যুতি এবং আয়তন হ্রাস পায়। উত্পাদিত কার্বন মনোক্সাইড বায়ুমণ্ডলীয় দূষণকারী হিসাবে পালিয়ে যায়। বিদ্যুৎ বন্ধের পরে, তাপীয় জড়তার কারণে অবশিষ্ট প্রতিক্রিয়াগুলি 3-4 ঘন্টার জন্য অব্যাহত থাকে, যদিও উল্লেখযোগ্যভাবে কম তীব্রতায়। পৃষ্ঠের তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে কার্বন মনোক্সাইডের অসম্পূর্ণ দহন আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে, ক্রমাগত পেশাগত নিরাপত্তা ব্যবস্থার প্রয়োজন হয়।

বাহ্যিক থেকে অভ্যন্তরীণ স্তর পর্যন্ত চুল্লি পরবর্তী উপকরণগুলি নিম্নলিখিত উপাদানগুলি নিয়ে গঠিত:

(1) অপ্রতিক্রিয়াহীন চার্জ উপাদান৷

চার্জের কিছু অংশ যা গলানোর সময় প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রায় পৌঁছাতে ব্যর্থ হয় তা নিষ্ক্রিয় থাকে, শুধুমাত্র নিরোধক হিসাবে পরিবেশন করে। এই অঞ্চলটিকে নিরোধক ব্যান্ড বলা হয়। রচনা এবং ব্যবহার পদ্ধতি প্রতিক্রিয়া জোন থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক. নির্দিষ্ট কিছু প্রক্রিয়ায় ফার্নেস লোডিংয়ের সময় নির্দিষ্ট ইনসুলেশন ব্যান্ড এলাকায় তাজা চার্জ লোড করা জড়িত, যা গলানোর পরে পুনরুদ্ধার করা হয় এবং ক্যালসাইন্ড উপাদান হিসাবে প্রতিক্রিয়া চার্জে মিশ্রিত করা হয়। বিকল্পভাবে, নিষ্ক্রিয় চার্জ হিসাবে পুনরায় ব্যবহারের জন্য কোক এবং কাঠবাদাম যোগ করে অপ্রতিক্রিয়াহীন নিরোধক ব্যান্ড উপাদান পুনর্জন্মের চিকিত্সার মধ্য দিয়ে যেতে পারে।

(2) অক্সিডাইজড সিলিকন কার্বাইড স্তর৷

এই আধা-প্রতিক্রিয়াযুক্ত স্তরে প্রাথমিকভাবে অপ্রতিক্রিয়াবিহীন কার্বন এবং সিলিকা রয়েছে (20-50% ইতিমধ্যেই SiC-তে রূপান্তরিত)। এই উপাদানগুলির পরিবর্তিত রূপবিদ্যা তাদের নিঃশেষিত চার্জ থেকে আলাদা করে। সিলিকা-কার্বন মিশ্রণটি আলগা সংহতি সহ নিরাকার ধূসর-হলুদ সমষ্টি গঠন করে, চাপে সহজে pulverizing — নিঃশেষিত চার্জের বিপরীতে যেখানে সিলিকা মূল গ্রানুলারিটি বজায় রাখে।

(৩) ‘বন্ডিং লেয়ার’

অক্সিডাইজড স্তর এবং নিরাকার জোনের মধ্যে একটি কম্প্যাক্ট ট্রানজিশনাল জোন, যেখানে 5-10% ধাতব অক্সাইড থাকে (Fe, Al, Ca, Mg)। ফেজ কম্পোজিশনে অপ্রতিক্রিয়াবিহীন সিলিকা/কার্বন (40-60% SiC) এবং সিলিকেট যৌগ রয়েছে। সন্নিহিত স্তরগুলি থেকে পার্থক্য করা চ্যালেঞ্জিং হয়ে ওঠে যদি না অমেধ্য প্রচুর থাকে, বিশেষত কালো SiC চুল্লিগুলিতে।

(4) নিরাকার অঞ্চল

প্রধানত ঘন β-SiC (70-90% SiC) অবশিষ্ট কার্বন/সিলিকা (2-5% ধাতব অক্সাইড) সহ। ভঙ্গুর উপাদান সহজেই গুঁড়া হয়ে যায়। কালো SiC চুল্লিগুলি কালো নিরাকার জোন তৈরি করে, যখন সবুজ SiC চুল্লিগুলি হলুদ-সবুজ রূপগুলি তৈরি করে - কখনও কখনও রঙের গ্রেডিয়েন্ট সহ। মোটা সিলিকা কণা বা কম কার্বন কোক ছিদ্রযুক্ত কাঠামো তৈরি করতে পারে।

(5) ‌সেকেন্ডারি-গ্রেড SiC‌

α-SiC স্ফটিক সমন্বিত (90-95% বিশুদ্ধতা) ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম ব্যবহারের জন্য খুব ভঙ্গুর। নিরাকার β-SiC (পাউডারি, নিস্তেজ) থেকে আলাদা, সেকেন্ডারি-গ্রেড আয়নার মতো দীপ্তি সহ হেক্সাগোনাল স্ফটিক জালি প্রদর্শন করে। মাধ্যমিক এবং প্রাথমিক গ্রেডের মধ্যে বিভাজন সম্পূর্ণরূপে কার্যকরী, যদিও পূর্বের ছিদ্রযুক্ত কাঠামো বজায় রাখতে পারে।

(6) ‘প্রাথমিক-গ্রেড SiC স্ফটিক’

চুল্লির প্রধান পণ্য: বিশাল α-SiC স্ফটিক (>96% বিশুদ্ধতা, 50-450 মিমি পুরু)। এই শক্তভাবে প্যাক করা ব্লকগুলি কালো বা সবুজ দেখায়, যার বেধ চুল্লির শক্তি এবং অবস্থান অনুসারে পরিবর্তিত হয়।

(7) গ্রাফাইট ফার্নেস কোর৷

স্ফটিক সিলিন্ডারের সংলগ্ন, পচনশীল SiC মূল স্ফটিক কাঠামোর গ্রাফাইট প্রতিরূপ তৈরি করে। অভ্যন্তরীণ কোরটি থার্মাল সাইক্লিংয়ের পরে উন্নত গ্রাফিটাইজেশন সহ প্রি-লোডেড গ্রাফাইট নিয়ে গঠিত। উভয় প্রকার গ্রাফাইট পরবর্তী ফার্নেস ব্যাচের জন্য মূল উপাদান হিসাবে পুনর্ব্যবহৃত হয়।