制造金剛砂(碳化硅)的配料及反應過程
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制造金剛砂(碳化硅)的配料及反應過程
金剛砂是電熔二氧化硅和碳質物料(主要是石英砂和焦炭)的產物。純金剛砂相當于SiC的公式(Si70.4%，C29.6%)。工業金剛砂還含有碳化鐵(假設為FeC2)和各種氧化物等雜質。
金剛砂的形成過程如下述方程式所示：
SiO2+2C→2CO+Si(氣體形態的硅) Si+C→SiC SiO2+3C→SiC+2CO
除了這個基本反應之外，還可能同時形成硅碳的氧化物SimCnO(通常稱為“硅洛克西康”)。
金剛砂形成的反應在超過1600℃不多的溫度即開始，到達約2000℃左右的溫度才終止。根據里德茹艾的意見，形成最大金剛砂結晶的段帶的溫度不超過2000℃。
原料用純石英或石英砂，其SiO2含量由97%至99.55%不等。美國金剛砂公司采用的石英砂，所含Al2O3+Fe2O3僅約0.3%。碳質物料一般采用經過粉碎的焦炭或無煙煤，C含量不低于90%。更好的原料為石油焦炭，僅含0.5~2%的灰分。
配料時加進鋸木屑和食鹽。加進鋸木屑是為了增加料體的氣孔率，使揮發物較易逸出;食鹽與二氧化硅形成硅酸鈉和氯氣(2NaCl+SiO2+1/2O2→Na2SiO3+Cl2)。后者與鐵和鋁所形成的化合物(即揮發性氯化物)由反應介質里逸出，并在爐子里較冷的部位沉淀出來。
配料成分為53%的石英，38%焦炭，1.5%鹽和7.5%鋸木屑。
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