Estudo do ciclo de obtenção do silicio e carbeto de silicio usando carvão de bagaço de cana-de-açucar em reator de plasma

Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, Roberto Nunes Szente

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2003
Main Author: Morales, Rone Cesar
Orientador/a: Suzuki, Carlos Kenichi, 1945-
Banca: Pereira, José Tomaz Vieira, Mei, Paulo Roberto, Sampaio, Ronaldo Santos, Machida, Munemasa
Format: Tese
Language:por
Published: [s.n.]
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica
Assuntos em Português:
Online Access:http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265007
Citação:MORALES, Rone Cesar. Estudo do ciclo de obtenção do silicio e carbeto de silicio usando carvão de bagaço de cana-de-açucar em reator de plasma. 2003. 127 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265007. Acesso em: 19 jun. 2019.
Resumo Português:Resumo: O ciclo de obtenção do silício e materiais correlatos, a partir da carboredução do quartzo, caracteriza-se como uma das áreas de interesse estratégico, com perspectivas de crescimento sócio econômico sempre ascendentes. Esta atividade, particularmente em nosso país, agrega fatores muito favoráveis, tais como a detenção das maiores reservas de quartzo e a grande disponibilidade de biomassa geradora de carvão vegetal. Dentre as aplicações mais atrativas destes materiais cabe destaque à fabricação de dispositivos fundamentais à conversão de energia fotovoltaica, tecnologia de informação, metalurgia de ligas especiais, e química fina, entre outros. Por outro lado, os elevados custos, inclusive ambientais, para sintetizar tais materiais, aliado à utilização pouco racional das matérias-primas atualmente empregadas no processo convencional de carboredução por eletrodos submersos; sinaliza a necessidade de alternativas a este processo. Sendo assim, a presente pesquisa propõe a termo-redução do quartzo para silício (Si) e carbeto de silício (SiC), com uso de reator de plasma a arco transferido DC, utilizando-se da maior e mais importante fonte disponível de biomassa a nível nacional a ser utilizada como agente carboredutor: o carvão vegetal de bagaço de cana-de-açúcar.Os trabalhos aqui apresentados culminaram em importantes observações sobre os mecanismos de síntese de politipos de carbeto de silício (SiC) e silício metálico (Si), estabelecendo comparações entre carboreduções conduzidas com utilização de quartzo, sílica amorfa, carvão vegetal de eucalipto, de bagaço de cana, e grafite. Além do desenvolvimento de instrumentos em tecnologia de plasma, as contribuições deste trabalho se estenderam ao aproveitamento de finos de quartzo e carvão, com processo sob melhor controle operacional e ambiental
Resumo inglês:Abstract: The cycle of extraction and processing of metal silicon and related materials has been considered as one of the most important area in terms of economical and technological interest. In terms of materials flow, the most attractive applications of silicon and silicon-related materials are optical fibers, microchips and solar cells, and other applications in special alloys and silicone base materials. Particularly in Brazil, if the point of crude silicon feed-stock supply is considered, this subject is closely related to favourable conditions, such as, a huge natural resource of quartz ores, and an enormous availability of biomass for charcoal production. However, the basic processing of metal silicon and related materials by carbothermic reduction of quartz ore has a very low energetic efficiency and some unsustainable aspects in terms of raw-materials extraction and utilization.The present research constitutes an initiative to develop a thermal plasma technology for the carbothermic reduction of quartz into silicon (Si) and silicion carbide (SiC). DC transferred plasma torch, with charcoal made by sugar cane bagasse as carbon agent was used.This research work was emphasized on the synthesis mechanisms for generation of both, silicon carbide politypes and metal silicon, using several carbonaceous agents and silicon dioxide (Si02) raw materials carried out with the following input raw-materials: pulverized crystalline and amorphous quartz; charcoal from eucalyptus, sugar cane bagas se, and graphite. Besides the contribution related to the development of instrumentation in plasma technology, such as plasma torch and plasma reactors, this research was also able to demonstrate the use of raw-materials in form of powders of quartz and charcoal which are actually rejected by the current industrial carboreduction processing