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制造金刚砂(碳化硅)的配料及反应过程

文章出处:亚泰磨料点击率:发布时间:19-02-14

  制造金刚砂(碳化硅)的配料及反应过程

  金刚砂是电熔二氧化硅和碳质物料(主要是石英砂和焦炭)的产物。纯金刚砂相当于SiC的公式(Si70.4%,C29.6%)。工业金刚砂还含有碳化铁(假设为FeC2)和各种氧化物等杂质。

  金刚砂的形成过程如下述方程式所示:

  SiO2+2C→2CO+Si(气体形态的硅) Si+C→SiC SiO2+3C→SiC+2CO

  除了这个基本反应之外,还可能同时形成硅碳的氧化物SimCnO(通常称为“硅洛克西康”)。

  金刚砂形成的反应在超过1600℃不多的温度即开始,到达约2000℃左右的温度才终止。根据里德茹艾的意见,形成最大金刚砂结晶的段带的温度不超过2000℃。

  原料用纯石英或石英砂,其SiO2含量由97%至99.55%不等。美国金刚砂公司采用的石英砂,所含Al2O3+Fe2O3仅约0.3%。碳质物料一般采用经过粉碎的焦炭或无烟煤,C含量不低于90%。更好的原料为石油焦炭,仅含0.5~2%的灰分。

  配料时加进锯木屑和食盐。加进锯木屑是为了增加料体的气孔率,使挥发物较易逸出;食盐与二氧化硅形成硅酸钠和氯气(2NaCl+SiO2+1/2O2→Na2SiO3+Cl2)。后者与铁和铝所形成的化合物(即挥发性氯化物)由反应介质里逸出,并在炉子里较冷的部位沉淀出来。

  配料成分为53%的石英,38%焦炭,1.5%盐和7.5%锯木屑。