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文档简介
1、精选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 70.04%、C 29.96%,相对分子质量为40.09。碳化硅有两种晶形:-碳化硅类似闪锌矿结构的等轴晶系;-碳化硅则为晶体排列致密的六方晶系。-碳化硅约在2100转变为-碳化硅。碳化硅的物理性能:真密度型3.22g/cm3、型3.21g/cm3,莫氏硬度9.2,线膨胀系数为(4.75.0)×10-6 /,热导率(20)41.76W/(m·K),电阻率(50)50·cm,1000 2·cm,辐射力量0.950.98。碳化硅的合成方法(
2、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下,通过下列反应式合成:SiO2+3CSiC+2CO -46.8kJ(11.20kcal)1. 原料性能及要求各种原料的性能:石英砂,SiO2>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67kW·h,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,SiO2为二氧化硅含量,M=37.5。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
3、部位装料的配比项目上部中部下部C/SiO20.640.650.640.650.590.61食盐%81081069木屑/L180360180一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/%绿SiC黑SiC硅质材料325644.559食盐2608炭质材料18453444非晶材料510木屑26311未反应料2535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<4.3%。焙烧料的要求:未反应的物料层必需配人肯定的焦炭、木屑、食盐后做焙烧料。加入量(以100t计)焦炭
4、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0.6。如用乏料代特应符合如下要求:SiC<25%,SiO2+Si>35%,C 20%,其他<3.5%。加入食盐的目的是为了排解原料的铁、铝等杂质,加人木屑是便于排解生成的一氧化碳。(2)生产操作:接受混料机混料,把握水分为2%3%,混合后料容重为1.41.6g/cm3。装料挨次是在炉底先铺上一层未反应料,然后添加新配料到肯定高度(约炉芯到炉底的二分之一),在其上面铺一层非晶形料,然后连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消灭的塌陷。炉芯上部铺放混
5、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,以电流电压强度来把握反应过程。当炉温升到1500时,开头生成-SiC,从2100开头转化成-SiC,2400全部转化成-SiC。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。裂开后用硫酸酸洗,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。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 24801981)粒度范围化
6、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98.50.200.60100号至180号98.000.300.80240号至280号97.000.301.20绿碳化硅20号至80号99.000.200.20100号至180号98.500.250.50240号至280号97.500.250.70W63至W20号97.000.300.70W14至W10号95.500.300.70W7至W5号94.000.500.70(2)密度:以46号粒度为代表号绿碳化硅不小于3.18g/cm3;黑碳化硅不小于3.12g/cm3。(3)粒度组成:应符合GB/T 2477198
7、1磨料粒度及其组成的规定;(4)铁合金粒允许含量为零;(5)磁性物允许含量:不大于0.2%。2.相组成工业碳化硅的相组成是以-SiC型为主,含有肯定量的-SiC。其总量为92%99.5%,其中还有少量的-SiC I和-SiC 型。3.物理性能(1)真密度在3.123.22 g/cm3,莫氏硬度为9.2一9.5,开头分解温度为2050。(2)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/8001200160020002400线膨胀系数/-10.42×10-60.66×10-60.88×10-61.13×10-61.39×10-6表5各种温度SiC的电阻率加热温度/602207201060电阻率/·cm105104.5102102(3)碳化硅试样的热导率在500时,=64.4W/(m·K),在875时入二41.4W/(m·K)。(4)碳化硅在1400与氧气开头反应。在9001300开头氧化、分别出SiO2,或产
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