碳化硅生产工艺

1、v1.0可编辑可修改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：Si50%C50蛆质量计：Si%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；a-碳化硅则为晶体排列致密的六方晶系。3-碳化硅约在2100c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，线膨胀系数为乂106/C,热导率（20C）（m-K）,电阻率（50C）50Q-cm,1000c2a-cm,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20002500c下

2、，通过下列反应式合成：SO+3C-SiC+2CO1 .原料性能及要求各种原料的性能：石英砂，SiO299%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10000k观每1kgSiC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：川=.二人xJOO式中，C为碳含量，SiO2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卜部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/%绿SiC黑SiC硅质材料

3、325659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<%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%SiO2+Si>35%,C20%,其他<%加入食盐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

4、一氧化碳。3（2）生产操作：米用混料机混料，控制水分为2%3%混合后料容重为cm。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（上炉墙平）。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1500c时，开始生成3-SiC,从2100c开始转化成a-SiC,2400c全部转化成“-SiC。合成时间为2636h,冷却24h后可以浇水冷却，出炉

5、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。r：t石英砂鳏回收料食盐木网之料1II11，.,戢碎破碎过筛水诜过筛LI|Ii|'配料髓-一I*定：!前料混合呷料Ii：装炉耦炼一石累出油一代衽冬过毓lLd址薛细解1化学处悭一沉港池一沉渣处理,T脱水干燥污水中和一i分组筛分I核选t成品1:入年图i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)合成碳化硅白国家标准(GB/T24801981)见表5。表3碳化硅的国家标准(GB/T24801981)7能唐卅IW化学成分/%SiC(不少于)游离碳(不多于

6、)Fe2O3(不多于)黑碳化硅12号至80号100号至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#W14至W10#W7至W5号(2)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cm3o(3)粒度组成：应符合GB/T24771981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%2 .相组成工业碳化硅的相组成是以“SiCn型为主，含有一定量的3-SiC。其总量为92%其中还有少量的a-SiCI和a-SiC出型。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2050C。(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/c8001200160020002400线膨胀系数/C-1-6X10-6X10-6X10-6X10-6X10表5各种温度SiC的电阻率加热温度/c602207201060电阻率/Qcm1052102<10碳化硅试样的热导率在500c时，入=（mK）,在875c时入二（mK）。（4）碳化硅在1400c与氧气开始反应。在9007300c开始氧化、分离出SiO2,或产生CS体。（