炭化ケイ素(SiC)の製造工程 / 現地SiC製錬工場レポート4(最終回)

中国北西部蘭州市郊外にある炭化ケイ素(SiC)製錬工場のレポート第4回(最終回)です。今回は製錬されたSiCを見てゆきます。

石英砂=1.7 : 石油コークス=1.3の割合で混ぜた原料を電気抵抗炉に投入し中心にカーボンの粉で電極を作り、そこに20,000KWを10日間通電させた結果、炉の中心温度は約2,000℃に達し、下記の様にSiCが製錬されます。

製錬イラスト_書き出し用図で示した通り、中心の電極に近い部分ほど高密度のSiC 98.5%ができ(A)、その周りも同じSiC 98.5%ですが中心よりも密度が低くなります(B)。その外側がSiC 88%の層になります(C)。この中心に近いSiC 98.5%高密度部分(A)が高品質のSiC耐火物の原料となり、この部分をいかにきちんと選別して供給できるかが品質の鍵となります。尚、高密度SiC 98.5%の周りのSiC 98.5%部分(B)は研磨材や砥石の原料となり、その外側のSiC 88%部分(C)は製鉄用の脱酸材(投げ込み材)となります。反応しなかった電極から離れた部分の原料は次の製錬に使われます。1回の製錬で1基の炉で図のSiC 98.5%~88%部分が約600トンできます。

製錬されたSiCは大きく砕かれ部位別に選別されます。SiC ingot 1この地域はステップ気候で年間降水量が約300mmと少ないですが、製錬されたSiCはきちんと管理された屋根付き保管庫にて保管されます。SiC ingot 4SiC ingot 3

下の写真のインゴットの中で、上部の粒子が粗く見える部分がSiC 98.5%の密度の少し低い部分で、その下の少し白っぽく見える部分がSiC 98.5%の高密度部分で、下側が炉の中心方向となります。SiC ingot higher densityこれを運搬しやすいように更に細かく砕き1トンバックに入れます。SiC ingot 1 ton bagSiC ingot 5この大きさの粒が流通しているいわゆるSiCインゴットです。ここからまたSiC粉砕・整粒加工会社に運ばれ、粒度別に選別されSiC耐火物の原料が完成します。

良いSiC製品を作るには良い原料の安定供給が必要不可欠です。

炭化ケイ素(SiC)の製造工程 / 現地SiC製錬工場レポート3

中国北西部蘭州市郊外にある炭化ケイ素(SiC)製錬工場のレポート第3回です。今回は実際のSiC製錬を見てゆきます。

ここには電気抵抗炉が前後左右に4基並んでおり、順番に操業してゆきます。20,000KWで10日間通電し、中心の電極付近は約2,000℃に達します。原料投入から製錬SiCの取り出しまで1炉当たり約15日間での操業です。

resistance furnaces front

terminal

石英砂=1.7 : 石油コークス=1.3の割合で混ぜた原料はクレーンで電気抵抗炉に投入されます。原料中心部にはカーボンの粉を押し固めて電極が作られます。下写真の右側の炉は製錬された後、電極から遠く反応しなかった周りの原料を取り除いた状態で、左側奥の炉は原料投入が終わり製錬待ちの状態です。

SiC smelting 11基の炉の長さは約100m、製錬されたSiCの高さは約3m、一回の製錬で約600t/炉のSiCが作られます。

SiC smelting size 2SiC smelting size 1

先の写真の反対側から。製錬後のSiCが左、これから製錬される炉が右で鋼材と断熱レンガで高く壁が作られています。left after SiC smelting right before smelting

奥の2基の炉の内、手前の炉はちょうどSiC製錬が終わったところです。

SiC 4 resistance furnacesSiC just after smelt from side壁を登って上から炉の中を撮った写真が下です。SiC just after smelt from UPまだ少し煙が立ち上っています。SiC製錬の反応後、投入された原料は当初よりも体積が減っているのが判るかと思います。コークス由来の硫黄の黄色も少し見えます。因みに右奥の炉はこれから原料を投入する炉で今は空です。この様に4つの炉を順番に操業しています。この工場のSiC年間生産量は約20,000トンです。

次回は製錬されたSiCについて見てゆきます。

炭化ケイ素(SiC)の製造工程 / 現地SiC製錬工場レポート2

中国北西部蘭州市郊外にある炭化ケイ素(SiC)製錬工場のレポート第2回です。今回はSiCの元原料を見てゆきます。

炭化ケイ素(SiC)は人工的に作られる合成鉱物で化学式はSiO2 + 3C →SiC + 2CO です。

SiO2とは二酸化ケイ素・シリカで、実際に使われる原料は下の写真の石英砂です。quartz 1quartz UPこの工場では原料置き場の地面はコンクリートかタイル地で、しっかり石英砂にネットも掛けコンタミ防止に努めています。この石英砂は主に地元甘粛省や隣の青海省産出の安定した高品質品です。

もう一つの元原料Cとは炭素・カーボンで、実際に使われる原料は下の写真の石油コークスです。petroleum cokepetroleum coke UP石英砂と同じくしっかり管理されています。この石油コークスは主に隣の青海省、そしてまたその隣のチベット自治区からも入れているとの事です。良いSiC原料を作るにはやはり良い元原料が必要不可欠です。

この2つの原料を石英砂1.7 対石油コークス1.3の割合で混ぜ合わせます。左からコークス、右から石英砂を真ん中の混合攪拌機に投入します。mixturemixture tank混合された原料はホッパーに落とされます。因みに混合原料3トンに対し製錬して出来上がるSiCは約1tとの事です。

次回はいよいよ電気抵抗炉での製錬について見てゆきます。

炭化ケイ素(SiC)の製造工程 / 現地SiC製錬工場レポート1

SiC耐火物の原料となる炭化ケイ素(SiC)は人工的に作られる合成鉱物です。現在世界で使われるSiC原料のほとんどは中国で製造されており、4回に分けて現地SiC製錬工場の製造工程等を詳しく見てゆきます。

中国の北西部、甘粛(かんしゅく)省・蘭州市から高速道路で1時間弱走ったところにあるSiC製錬工場です。SiCは電気抵抗炉で製錬される為豊富な電力が必要ですが、この辺りは黄河上流域で水力発電があます。またSiCの元原料となるコークスと石英も近くで採れる為ここに工場が建設されました。SiC smelting company entrance 1SiC smelting company transformerこの地域はステップ気候のため植林した木以外は大きな樹木がない荒涼とした山岳地帯です。工場には独自の35,000KVA変電設備があります。

SiC smelting plant environmental slogan工場内にスローガンが掲載されている通り、近年の中国の環境保全政策は益々厳しさを増し、本工場も共産党の査察を定期的に受け訪問時も査察前で操業は停止しておりました。政府の環境保全政策の為、この辺りに10数年前までは20社ほどあったSiC製錬会社が今では3社しか残っていないとの事で、SiC原料高騰の最初の原因はここから来ている事が判ります。

工場の全景写真です。2007年に設立された工場で、年間SiC製錬能力は約20,000トンで規模的には中規模クラスですが、中国でも指折りの高品質SiCを供給できる工場です。社長は地元の有力共産党代表です。SiC smelting panorama次回はSiCの元原料について見てゆきます。

アルミナ棒・ロッド・パイプ

弊社はアルミナ(Al2O3)製の棒・ロッド・パイプも各種販売しております。

alumina rodアルミナの%は99.5%, 96%, 92%, 80%, 60%(ムライト)など様々な配合があり、押し出し成形でサイズも直径1mmレベルの物から供給可能です。外径の公差も研磨加工により±0.05mmも可能です(製品の外径によりますが)。アルミナ80%以上ですと1500℃以上でも使用可能です(アルミナ%が高くなるほど強度も強くなります)。

高温で金属では耐えられないパーツや冶具、絶縁が必要な部品等、用途は様々です。是非お問い合わせ下さい。

ムライトパイプ支柱とキャップ

比較的肉厚な押出し成型品ムライトパイプ支柱とキャップです。下の写真の支柱サイズは90x90x483mm、厚さ20mmです。Mullite support 90x90x483

ムライトパイプ支柱の上にキャップをはめ込み、その上にSiCビーム等が載ります。Mullite support 90x90x483 & 100x100x39 B

押出し成形品で、支柱の高さはどこで切断するかによって決まりる為、高さは自由に選択できます。この手の製品はある程度まとまった数量のご注文が必要ですが、比較的安価にご提供できますのでご相談下さい。

焼成前の瓦

屋根の瓦も焼き物・セラミックスです。水分約20%くらいの原料粘土を巨大な土練機でトコロテンの様に押し出して長い形状に成型し、それを切断してプレスすると瓦の形になります。下の写真はプレス成型直後の瓦です。

Raw roof tile ARaw roof tile B

手である程度の力を加えると変形します。この後、乾燥・焼成の工程になります。

耐火物お問い合わせの際のポイント

耐火物は使用条件に合った物を適切な方法で使用しないと、その性能を発揮できなかったり、製品に悪影響を及ぼしたり、場合によっては割れ・曲がり・反応等々で窯内事故につながる危険もございます。またやみくもに高価なハイスペックな物を使用してももったいない事になってしまいます。各種板

SiC系耐火物の種類でも、酸化物結合SiC、反応焼結SiC(Si-SiC)、窒化物結合SiC(N-SiC)、再結晶SiC(Re-SiC)、等種類があり、白物系耐火物でもコーディライト系からムライト系、アルミナ系等々様々な種類がございます。我々(株)大幸セラミックは耐火物のプロフェッショナルとして最適な材質、最適な形状や厚さ、最適な使用方法等を提案・アドバイス・確認する事が最も重要な仕事と考えております。

最適な耐火物をご提供するためには、まずは使用条件を確認させて頂く事が不可欠ですので、お問い合わせの際には是非下記ポイントもご連絡ください。

  1. 最高使用温度(焼成温度):耐火物の大まかな材質を選定します。
  2. 焼成の時間(炉に入ってから出てくるまでの時間):熱衝撃(ヒートショック)の度合いを確認します。
  3. 炉の種類、耐火物の組み方や使用方法、焼成物の重量や載せ方: 材質選定や形状・厚み等を選定します。
  4. 焼成物の詳細:耐火物に対しての反応性や、耐火物に要求されるポイントを確認します。

また使用条件以外に必要な情報として、現状の必要数量、テストの場合うまくいった後の将来的な必要数量を是非ご連絡ください。数量によって製造の可否や対応方法が変わってきます。

その他に「現状問題があって改善したい」「耐火物を使ってもっとこういうことをしたい」等々、お問い合わせ頂いたバックグラウンドもお聞かせ頂ければ、何か良いヒントになるかもしれません。

最適な耐火物を絞込み、確度の高いご提案・お見積もりをさせて頂く為に、情報提供ご協力頂ければ幸いでございます。

大幸セラミック 企業様向け耐火物専門ブログページ開設致しました

各種耐火物販売専門 大幸セラミック
各種耐火物販売専門 大幸セラミック

大幸セラミックでは2007年より日本初となるSiC耐火物専門ブログをスタートしました。その中でSiC棚板/カーボランダム棚板以外にも企業様向けの各種SiC耐火物等の情報を御提供するにあたり、より企業様のお役にたてる情報発信元としての企業様専門ブログページの必要性を感じ、この度このブログページを開設致しました。これから各種耐火物の導入を御検討の企業様、既に使用されている企業様に向け、基礎的な情報から専門的な情報までお役に立てそうなニュース・トピックをできるだけ発信して行きたいと思いますので、宜しくお願い致します。