专利名称：稻草预处理和预处理的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及稻草的预处理和用预处理后的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法。
背景技术：
利用稻草、稻壳富含氧化硅作为硅来源生产碳化硅是一种公知成熟技术。由于稻草、稻壳中碳含量和有机挥发物含量高，因此，将它们作为生产碳化硅的原料就需对它们进行预先处理。现有的预先处理方法有焦化干馏、接近完全燃烧方法，如中国专利92107329及92111736将稻壳、稻杆作干馏焦化处理，再在高温条件下获得碳化硅产品，或者将发电厂烧过的焦稻壳灰与焦化处理的稻壳按适当比例混合入反应炉在高温下获得碳化硅。中国专利94114319则是将富含硅的农作物、野生植物的籽壳、茎秆为原料，干馏后得含硅炭粉，将大部分含硅炭粉送入气化炉。其中的碳与水蒸汽、空气反应转化成煤气，而硅被浓缩于炉底灰份中，将该灰份与干馏所得的另一部分含硅炭粉按一定比例混合同样在高温下隔绝空气反应得碳化硅；类似这种混合技术有美国专利US4248844。日本专利JP56-093086，JP63-291900，和JP63-196195则是将稻草灰与碳黑混合高后经高温反应制得碳化硅产品。
现有对稻草预先处理的缺陷是，焦化干馏必须集中处理，需要增加大型焦化干馏设备，稻草体积大密度低，运输不便，运输距离长，造成了高的生产成本。所以，目前该技术很难有大规模工业应用的可能。普通发电厂燃烧或炉灶燃烧方法，是一种接近完全燃烧的方法，其燃烧灰烬发白，灰烬中碳含量较低，为了生成碳化硅，缺陷是还需要大量补充碳元素(如碳黑或焦化干馏所得稻草、稻壳)，而且灰烬中的氧化硅的反应活性降低，导致碳化硅生成反应温度高、反应时间长，结果是能耗高，生产过程复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服在先技术的不足，解决大规模应用稻草作为原料生产碳化硅时稻草预先处理的技术难题，使之在技术上、实际商业操作上成为可行。
本发明是利用稻草含矿物量高相对不容易燃烧的特性来实现的。由于这一特性，按照本人于2004年10月31日和2004年11月19日递交的中国专利申请中所述的技术方案，当稻草被挤压成型为一带有中心通道的块状燃料，并将其放置在具有通风口(该通风口与稻草中心通道相通)的家用或工业用炉具内时，在燃烧时，由于燃烧集中在中心通道附近，边沿温度较低，稻草主要发生干馏、焦化、气化及部分燃烧，所以属于稻草的不完全燃烧脱除部分可燃物质，燃烧残余物主要是含碳约30％以上的黑色长条状黑色灰烬，其特征是燃烧反应温度较低(一般不大于700℃)、燃烧时间较短(家用炉一般一小时停止燃烧)，因此，满足该条件的燃烧方法也可以得到合适的稻草预处理结果。而传统的炉灶燃烧稻草时反复拨动使稻草接近完全燃烧，灰烬发白。因此，新燃烧方法处理稻草所得黑色长条状灰烬优点之一是可以无须添加碳元素(如碳黑或石油焦)而直接在1000～2000℃高温隔绝空气的条件下生产碳化硅产品，由于灰烬保持了纤维状，使碳化硅纤维更易于生长。或者将所述灰烬与铝粉混合压缩成型经高温隔绝空气加热到1000℃以上，得到铝基碳化硅、氧化铝增强的复合材料，反应为
由于稻草的不完全燃烧是发生在千家万户，只要将与稻草相比体积大大缩小了的稻草不完全燃烧物长距离大范围地收集运输，即可实现集中生产碳化硅，因此，本技术方案的另一优点是解决了稻草远距离运输困难的问题。而发生在千家万户的不完全燃烧行为是为了解决家用能源需要，灰烬只是日常能源使用的副产品，所以不会增加稻草作为碳化硅原料来使用时的额外成本。
具体实施例方式
举例实施例15kg干稻草成型为有中心通道的圆柱形燃烧块，在有空气通风口的圆柱形炉具内燃烧约1小时，得到黑色含碳灰烬1.1kg，经过取样充分燃烧测量，其碳含量约为35％。将得到的含碳灰烬放入真空炉内，加热到1300℃，保温10小时，冷却后得到细小碳化硅，经过约700℃在空气中加热，除去未反应的碳，得到约0.4kg碳化硅粗品。在真空泵与加热炉之间设置一冷井，冷井内有大量钾盐等的沉淀物。为了预先除去钾盐，可以将稻草灰烬水洗除盐。如将真空保护变为氮气保护，则可以得到氮化硅产品。
实施例25kg干稻草散乱地放入燃烧炉，经过缓慢吹风小于700℃低温燃烧1小时，得到黑色含碳灰烬1.1kg。将得到的含碳灰烬放入真空炉内，加热到1300℃，保温10小时，冷却后得到细小碳化硅，经过约700℃在空气中加热，除去未反应的碳，得到约0.4kg碳化硅粗品。
权利要求
1.一种稻草预处理和预处理的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法，其特征是稻草通过小于~700℃的低温条件燃烧脱除部分可燃物质。
2.根据权利要求1所述的稻草预处理和预处理的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法，其特征是稻草被成型为一中心通道的燃烧块，将其在具有通风口的炉具内燃烧处理。
3.根据权利要求1所述的稻草预处理和预处理的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法，其特征是所述稻草燃烧处理所得黑色灰烬直接放入高温反应炉内加热生成碳化硅或氮化硅或它们的复合材料。
全文摘要
一种稻草预处理和预处理的稻草生产碳化硅及其复合材料的方法，通过将稻草在低温条件下的简单燃烧脱除部分可燃物质，使稻草原料可以直接作为生产碳化硅的原料，而不需添加碳元素，如碳黑或石油焦。
文档编号C01B31/00GK1781876SQ20041009769
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者秦才东 申请人:秦才东