碳化硅生产工艺

1、碳化硅的生产工艺和投资估算碳化硅是人工合成的材料，其化学计量成分以克分子计：Si 50% C 50%以质量计：Si %a碳化硅则为晶体排列致密C %，相对分子质量为。碳化硅有两种晶形：3碳化硅类似闪锌矿结构的等轴晶系;的六方晶系。3碳化硅约在2100 C转变为a-碳化硅。碳化硅的物理性能：真密度a型cm3、3型cm3,莫氏硬度，线膨胀系数为 x 10-6 /c,热导率(20C)(m K)，电阻率(50C )50 Qcm, 1000C 2Qcm，辐射能力 。碳化硅的合成方法(一)用二氧化硅和碳(煤)合成碳化硅工业上合成碳化硅多以石英砂、石油焦(无烟煤)为主要原料，在电炉内温度在20002500

2、C下，通过下列反应式合成:SiQ+3CT SiC+2CO1. 原料性能及要求各种原料的性能：石英砂，SiC2>99%,无烟煤的挥发分<5%。2. 合成电炉大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW,每1kg SiC电耗为67kWh，生产周期升温时为2636h，冷却24h。3. 合成工艺(1)配料计算:式中，C为碳含量,100SiQ为二氧化硅含量，M=。碳的加入量允许过量 5%。炉内配料的重量比见表3。表1炉体内各部位装料的配比项目上部中部下部C/SiO2食盐%81081069木屑/L180360180般合成碳化硅的配料见表4。表2合成碳化硅的配料配料/%绿SiC黑SiC配料/%

3、绿SiC黑SiC硅质材料32 5659食盐2608炭质材料18 4534 44非晶材料510木屑26311未反应料25 35在碳化硅的生产过程中， 回炉料的要求：包括无定形料、二级料，应满足下列SiC>80%SiO2+Si<10%,固定碳 <5%,杂质 <%。焙烧料的要求：未反应的物料层必须配人一定的焦炭、木屑、食盐后做焙烧料。加入量（以 100t 计）焦炭 050kg，木屑 3050L,食盐 3%4%。保温料的要求：新开炉需要配保温料。焦炭与石英之比为。如用乏料代特应符合如下要求：SiC<25% SiQ+Si>35% C 20%,其他 <%。加入食盐

4、的目的是为了排除原料的铁、铝等杂质，加人木屑是便于排除生成的一氧化碳。（2）生产操作：采用混料机混料，控制水分为2%3%，混合后料容重为-cm3。装料顺序是在炉底先铺上一层未反应料，然后添加新配料到一定高度（约炉芯到炉底的二分之一），在其上面铺一层非晶形料，然后继续加配料至炉芯水平。炉芯放在配料制成的底盘上，中间略凸起以适应在炉役过程中出现的塌陷。炉芯上部铺放混好的配料，同时也放非晶质料或生产未反应料，炉子装好后形成中间高、两边低（与炉墙平）。炉子装好后即可通电合成，以电流电压强度来控制反应过程。当炉温升到1500 C 时,开始生成 俟SiC,从2100 C开始转化成 a-SiC, 2400

5、C全部转化成 a-SiG合成时间为2636h, 冷却24h后可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。破碎后用硫酸酸洗，除掉合成料中的铁、铝、钙、镁等杂质。工业用碳化硅的合成工艺流程，如图1所示。t白省砂匡定回以料更应料混舍A0甲乏料卄过曲Ii宀S 1EfR11TRifln化学处燈亠沉症泄亠証:百处理十I成品图1合成碳化硅流程图（四）合成碳化硅的理化性能1.合成碳化硅的化学成分（一）合成碳化硅的国家标准 （GB/T 24801981）见表5。表3碳化硅的国家标准（GB/T 2480 1981）粒度范围化学成分/%SiC （不少于）游离碳（不多于）Fe2O3 （不多于）黑碳化硅12号至80号100号至

6、180号240号至280号绿碳化硅20号至80号100号至180号240号至280号W63至W20号W14至W10号W7至W5号密度：以46号粒度为代表号绿碳化硅不小于cm3；黑碳化硅不小于 cm3。粒度组成：应符合 GB/T 24771981磨料粒度及其组成的规定；铁合金粒允许含量为零;(5)磁性物允许含量：不大于 。2.相组成工业碳化硅的相组成是以a-SiCn型为主，含有一定量的 3-SiCo其总量为92%,其中2050 C。还有少量的 a-SiC I和a-SiC川型。加热温度/ C8001200160020002400线膨胀系数/ C-1X 10X 10X 10X 10X 10表5各种温度SiC的电阻率3.物理性能(1)真密度在 g/cm3，莫氏硬度为一，开始分解温度为 碳化硅试样的线膨胀系数和电阻率见表6,表7。表4各种温度SiC的线膨胀系数加热温度I C602207201060电阻率/cm105102< 102碳化硅试样的热导率在500 C时，入=(mK)，在875C时入二(m K)。碳化硅在1400C与氧气开始反应。 在9001300C开始氧化、分离出SiQ，或产生CO 气体。(四)制