近日，德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所（IKTS）开发出一种环保的，把工业副产碳化硅和回收料转化为高质量碳化硅的RECOSiC工艺。对于工业碳化硅这种能源密集型产品而言，RECOSiC除了增加产能，同时意味着降低了对碳化硅供应的依赖。

RECOSiCC工艺是在封闭的高科技熔炉中将艾奇逊（Acheson）工艺的碳化硅废料和副产品转化为高纯度碳化硅。该过程的产品是粉末状SiC。

新旧工艺对比

工业碳化硅通常采用艾奇逊工艺生产，将石英砂（二氧化硅）和石油焦（碳）在圆柱形炉中加热至约2000℃进行碳热还原反应，生成碳化硅以及一氧化碳和二氧化碳。在这过程中，每生产一吨碳化硅，就会释放2.4吨温室气体；另外需要7.15MWh/t（兆瓦时/吨）的巨大电力消耗，这意味着每吨碳化硅又会释放1.8吨二氧化碳（火电）。而艾奇逊工艺还会因熔炉边缘温度不足而导致很大一部分主要原材料——石英砂和石油焦无法完全反应形成碳化硅。

对此，IKTS非氧化物陶瓷部门负责人Jörg Adler评价，“艾奇逊工艺已有将近130年的历史，是经典的、肮脏的工业工艺之一，已不再与我们的时代同步”，RECOSiCC工艺正由他的团队和他们的行业合作伙伴ESK-SiC GmbH开发推出——与艾奇逊工艺相比，高科技熔炉产生的废物和副产品非常少。杂质在化学反应过程中被分离或蒸发。在高温下，铁等金属会结块，可以用机械方法去除，其生成的碳化硅纯度等级为99%甚至更高。反之，新工艺的能量需求比艾奇逊低80%，显著降低了碳排放。

生产规格和纯度可控

为了高质量生产，Fraunhofer IKTS的研究人员需要对基础材料进行初步分析、预处理和化学计量补充，也就是说将原材料以所需的确切比例混合，以在化学过程中产生具有所需性能的化合物。除了必要的添加剂，还需要配置熔炉的工艺参数，包括峰值温度、持续时间和整个过程中温度发展的控制，以此保证碳化硅的性能，如粒度和纯度等级。

研究人员还致力于在未来使用有缺陷或用过的陶瓷基组件作为原料来生产高质量的SiC

这种创新的方法不仅处理艾奇逊工艺的副产品，还包括有缺陷或使用过的陶瓷基部件，如柴油颗粒过滤器和垃圾焚烧炉的墙砖等——通常，任何SiC含量为50%或以上的材料都适合回收成高质量的碳化硅。

小结

ESK-SiC GmbH的董事总经理Matthias Hausmann表示，“RECOSiCC工艺对艾奇逊工艺的改进，使碳化硅生产变得清洁、环保，是迈向可持续循环经济的重要一步。”同时，初级原材料利用率的提高也减少了对外国原材料供应商的依赖和日益脆弱的供应链。ESK SiC GmbH于2023年第二季度开始运营工业规模的原型工厂，目前正在计划进一步扩大产能。

编译整理 YUXI

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