碳化硅生产工艺.docx

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%、C50%以质量计：Si %、 C %，相对分子质量为碳化硅有两种晶形：B-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8-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、B型cm3,莫氏硬度，线膨胀系数为~X10"/C, 热导率(20°C)(m・K)，电阻率(50°C)50Q・cm,1000°C 2Q・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2000~2500°C下，通过下列反应式合成：SiO +3C一 SiC+2C021. 原料性能及要求各种原料的性能：石英砂，Si02>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6~7kW・h，生产周期升温时为26~36h，冷却24h3. 合成工艺(1) 配料计算：r式中，c为碳含量，SiO为 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％8〜108〜10木屑/L180360一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32〜56〜59食盐2〜60〜8炭质材料18〜4534〜44非晶材料5〜10木屑2〜63〜11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%，SiO+Si<10%，固定碳 <5%，杂质 <%0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 1001 计）焦炭 0~50kg，木屑 30~50L，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%，SiO+Si>35%，C 20%，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B-SiC，从2100°C开始转化成a-SiC，2400°C全部转化成a-SiC合成时间为26~36h,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所示石馳 磺 国收料 自盐 木同 乏斜■<装炉甜烁一 出炉一醍过筛r 册辞——细砕化学处理亠沉症池亠沉漬处理F険水干燻 污水中和一t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 2480—1981)见表5表3碳化硅的国家标准(GB/T 2480—1981)化学成分/%粒度范围黑碳化硅绿碳化硅SiC (不少于)游离碳(不多于)Fe2O3 （不多于）12号至80号100号至180号240号至280号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(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cm3。

3) 粒度组成：应符合GB/T 2477—1981《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a-SiCII型为主，含有一定量的B-SiC其总量为92%~%, 其中还有少量的a-SiC I和a-SiC III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2050°C2) 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/°C 800 1200 1600 2000 2400X10-6X10-6X10-6X10-6线膨胀系数/°C-1表 5 各种温度 SiC 的电阻率加热温度/°c电阻率/□•cm602207201060105102<102⑶碳化硅试样的热导率在500°C时，入= (m・K)，在875°C时入二(m・K)4)碳化硅在1400°C与氧气开始反应在900~1300°C开始氧化、分离出SiO?，或产生CO 气体四)制备碳化硅的投资预算总投资约11500~12000 万元，建成年产11万吨左右的碳化硅生产基地主要设备：变压器，整流柜，高低压柜，碳化硅冶炼电炉等)如果投资 14000 万元，可建成年产 万吨左右的碳化硅生产基地。