Production of technical silicon and silicon carbide from rice-husk

Producción de silicio técnico y carburo de silicio a partir de cascarilla de arroz

En el artículo se estudian las propiedades físico-químicas de la materia prima silicio-carbónica - cascarilla de arroz, las características termofísicas del proceso de pirólisis de la cascarilla de arroz en ambiente no reactivo y oxidante; la estructura y composición de fases de los productos de la pirólisis de la cascarilla de arroz en intervalo de temperaturas 150 - 850 °С y pirólisis a alta temperatura en intervalo de temperaturas 900 - 1 500 °С. Se definen las condiciones de producción de silicio-carbono, que cumplen los requisitos aplicables a los materiales de carga en la producción de silicio técnico y carburo de silicio.

INTRODUCCIÓN

La cascarilla de arroz es un residuo de alto tonelaje de la producción de arroz. Sólo en las plantas de procesamiento de arroz de Kazajstán se producen anualmente entre 50.000 y 60.000 toneladas de cascarilla de arroz que, por lo general, se envían a vertederos, lo que genera importantes problemas ecológicos en estas regiones. El valor especial de la cascarilla de arroz, como materia prima química, es su renovabilidad natural. Debido a ello, los problemas de utilización de la cascarilla de arroz son demasiado actuales en la actualidad en todos los países productores de arroz: Japón, China, India, EE.UU. y Rusia [1].

Se sabe que la cascarilla de arroz pertenece a una serie de materiales raros de origen vegetal que contienen en su composición una cantidad significativa de sílice en forma amorfa. Los representantes de las plantas ricas en silicio se encuentran entre varias sangres de plantas tropicales y de campo: en el campo y en las agujas de algunos árboles. El contenido de sílice en la ceniza de cascarilla de arroz alcanza el 90 - 97 %. La parte orgánica de la cascarilla de arroz está compuesta principalmente por lignina (20-25%), hemicelulosa (15%) y celulosa (40-45%).

La primera publicación sobre la investigación de las propiedades y la composición de la cascarilla de arroz apareció en Alemania en 1871, la siguiente - en dos años en los EE.UU.. En todos los países en los que aún se cultiva arroz se llevan a cabo investigaciones sobre el procesamiento de la cascarilla de arroz. Los resultados de las investigaciones han demostrado que la cascarilla de arroz sometida a tratamiento térmico puede servir como valiosa materia prima para la producción de diversos compuestos de silicio con propiedades únicas [1, 2].

El análisis de los datos existentes sobre el procesamiento de la cascarilla de arroz con producción de sílice amorfa mostró que los más prospectivos son:

1. Esquema tecnológico que incluye: lixiviación de la cascarilla de arroz mediante una solución de ácido mineral: lavado con agua, secado, combustión de la cascarilla a 450 - 500 °С, y después a 700 °С, envasado del producto.