The influence of intensity of argon flow on the rate of mass loss in carbothermal reduction of quartzite to silicon carbide

Influencia de la intensidad del flujo de argón en la tasa de pérdida de masa en la reducción carbotérmica de cuarcita a carburo de silicio

Se examinó el efecto de la intensidad del flujo de argón sobre la tasa de pérdida de masa en la reducción carbotérmica de SiO₂ a SiC. Se utilizaron grafito y cuarcita natural en una relación molar de C/SiO₂=3. Las muestras se redujeron durante 6 horas a 1 500 °C. En el intervalo de intensidad de flujo de argón de 0,1 a 3,4 dcm³/min, se obtuvo un alto nivel de tasa de pérdida de masa de la muestra y un 70-80 % de SiC formado en el residuo de la muestra.

INTRODUCCIÓN

Muy pocos artículos se refieren a la influencia del caudal de gas inerte en la pérdida de masa de la muestra en la reducción carbotérmica de SiO₂ a SiO, entre ellos por ejemplo [1-3].

En el trabajo de F. K. Van Dijen, R. Metselaar [1] el aumento del flujo de He de 0,05 a 0,1 dcm³ /min resultó en un modesto aumento de la velocidad de reducción. El aumento de 0,1 a 0,2 dcm³ /min resulta en un aumento mínimo de la velocidad de pérdida de peso. Mientras que en el trabajo de C.Y. Chen et al. [2] con un aumento del flujo de He de 0,6 a 3 dcm³ /min disminuye el rendimiento de SiC y también disminuye la conversión de SiO y C. Los autores del trabajo [2] afirman, que los autores del trabajo [1] informaron de resultados opuestos y no dieron ninguna explicación al respecto.

V. Sahajwalla et al. [3] muestran la influencia de la intensidad del flujo de Ar en la tasa de pérdida de masa de tal manera que existe un valor óptimo. La máxima pérdida de masa se produce con una intensidad de flujo de Ar de 1 dcm³/min. Flujos inferiores (0,5 dcm³/min) y superiores (2 dcm³/min) hacen que la pérdida de masa sea menor. Este trabajo, sin embargo, se aplica a un contenido relativamente bajo de SiO₂ en la muestra (10 % de la masa) con una relación molar muy alta C/SiO₂ = 45 y en algunos aspectos difiere de otros estudios [4].

Por lo tanto, en primer lugar se decidió investigar el efecto del V_Ar en la pérdida de peso de la muestra de velocidad en la reducción carbotérmica de SiO₂ a SiC. La principal preocupación en este caso no era la mayor tasa de pérdida de peso, sino la tasa de flujo de argón para obtener el mayor rendimiento posible de SiC. Así pues, el objetivo de la investigación es encontrar una intensidad de V_Ar para obtener la mayor cantidad de SiC en el menor tiempo posible.

PROCEDIMIENTO DE LOS EXPERIMENTOS

La investigación del efecto del caudal de argón sobre la pérdida de masa en la reducción carbotérmica de SiO₂ a SiC se realizó en una termobalanza "Termogravimat" tipo Sartorius 4304.