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亚太解析传统金刚砂的生产方法

发布日期:2015-11-30    新闻来源:巩义市亚泰磨料厂 http://www.gyytjs.com  浏览次数:1351

只有了解了金刚砂的生成原理,才能进一步的去探索,去发展,金刚砂的更多应用领域,通过大量的实验,我们可以发现,金刚砂生产工艺也是相当复杂的。在现实生活中,金刚砂的冶炼方法 合成金刚砂所用的原料主要是以SiO2为主要成分的脉石英或石英砂与以C为主要成分的石油焦,低档次的金刚砂可用地灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。

金刚砂有黑、绿两种。冶炼绿金刚砂时要求硅质原料中SiO2含量尽可能高,杂质含量尽量低。生产黑金刚砂时,硅质原料中的SiO2可稍低些。对石油焦的要求是固定碳含量尽可能高,灰分含量小于1.2%,挥发分小于12.0%,石油焦的粒度通常在2mm或1.5mm以下。木屑用于调整炉料的透气性能,通常的加入量为3%~5%(体积)。食盐仅在冶炼绿金刚砂时使用。硅质原料与石油焦在2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成金刚砂: SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09KjCO通过炉料排出。加入食盐可与Fe、Al等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体,便于CO气体排出。

金刚砂形成的特点是不通过液相,其过程如下:约从1700℃开始,硅质原料由砂粒变为熔体,进而变为蒸汽(白烟);SiO2熔体和蒸汽钻进碳质材料的气孔,渗入碳的颗粒,发生生成Sic的反应;温度升高至1700~1900℃时,生成b-SiC;温度进一步升高至1900~2000℃时,细小的b-SiC转变为a-SiC,a-SiC晶粒逐渐长大和密实;炉温再升至2500℃左右,SiC开始分解变为硅蒸汽和石墨。 大规模生产金刚砂所用的方法有艾奇逊法和 ESK法。

(1)艾奇逊法 传统的艾奇逊法电阻炉的外形像一个长方形的槽子,它是有耐火砖砌成的炉床。两组电极穿过炉墙深入炉床之中,专用的石墨粉炉芯体配置在电极之间,提供一条导电通道,通电时下产生很大的热量。炉芯体周围装盛有硅质原料、石油焦和木屑等组成的原料,外部为保温料。

熔炼时,电阻炉通电,炉芯体温度上升,达到2600℃左右,通过炉芯体表面传热给周围的混合料,使之发生反应生成金刚砂,并逸出CO气体。一氧化碳在炉表面燃烧生成二氧化碳,形成一个柔和、起伏的蓝色至黄色火焰毡被,一小部分为燃烧的一氧化碳进入空气。待反应完全并冷却后,即可拆除炉墙,将炉料分层分级拣选,经破碎后获得所需粒度,通过水洗或酸碱洗、磁选等除去杂质,提高纯度,再经干燥、筛选即得成品。

艾奇逊法设备简单、投资少,广泛为石阶上冶炼SiC的工厂所采用。但该法的主要缺点在于无法避免粉尘和废气造成的污染,冶炼过程排出的废气无法收集和再利用,无法减轻取料和分级时的繁重体力劳动,同时炉子的长度也不够,通常仅几米至几十米长,生产经济性不高。

(2)ESK法 1973年,德国ESK公司对艾奇逊法进行了改进,发展了ESK法。Esk法的大型SiC冶炼炉建立在户外,没有端墙和侧墙,直线性或U型电极位于炉子底部,炉长达60m,用聚乙烯袋子进行密封以回收炉内逸出的气体,提取硫后将其通过管道小型火电厂发电。该炉可采用成本低、活性高、易反应的高硫分石油焦或焦炭作为原料,将原料硫含量由原来的1.5%提高到5.0%

金刚砂的生产工艺是在不断改进,不断发展的一个过程,因此,金刚砂的质量也会随着市场的发展而进一步的提升。http://www.gyytjs.com

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