碳化硅工艺过程

生产技术

一、生产工艺

1.碳化硅

原理：通过石英砂、石油胶和木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成,主要反应机理是SiO2+3C----SiC+2CO。

碳化硅电阻炉制炼工艺：炉料装在间歇式电阻炉内，电阻炉两端端墙，近中心处是石墨电极。炉芯体连接于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。冶炼时，给电炉供电，炉芯温度上升，达到2600～2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发尘化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成碳化硅愈来愈多。碳化硅在炉内不断形成，蒸发移动，晶体长大，聚集成为—个圆筒形的结晶筒。结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。

破碎：把碳化硅砂破碎为微粉，国内目前采用两种方法，一种是间歇的湿式球磨机破碎，一种是用气流粉末磨粉机破碎。我公司已由气流粉末磨碎机代替湿式球磨机破碎。

湿式球磨机破碎时用是用湿式球磨机将碳化硅砂磨成微粉原料，每次需磨6-8小时。所磨出的微粉原料中，微粉约占60％左右。磨的时间越长，则微粉所占的比例越大。但过粉碎也越严重，回收率就会下降。具体的时间，应该与球磨比、球径给配、料浆浓度等工艺参数一起经实验优选确定。该方法最大的优点就是设备简单，缺点是破碎效率较低，后续工序较复杂。

雷蒙磨粉机工作原理是：颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，由提升机将物料输送到储料仓，然后由电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用F落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，气流由大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。在磨腔内因被磨物料中有—定的水分，研磨时发热，水气蒸发，以及各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环风量增高，为保证磨机在负压吠态下工作，增加的气流通过余风管排入除尘器，被净化后排入大气。整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。该法最大的优点是效率较高。而且后续工序较简单。

2、碳化硅微粉

（一）、碳化硅微粉的生产

碳化硅有黑色和绿色两种，相应的微粉亦有两种，两者微粉生产的原则完全一样。

碳化硅微粉生产工艺流程如下所述：

原料一破碎一雷蒙磨机一磁选一超声波筛分一质量检查一包装

碳化硅微粉的生产通常会伴随着生产一部分磨料，先结合本拟建项目的产品大纲对该产品的生产工艺作简要的说明。

(1)原料

绿碳化硅微粉生产采用较粗的绿碳化硅破碎而成，化学成分碳化硅应大于99％，游离碳和氧化铁等都小于0．2％。

(2)破碎

把碳化硅砂破碎为微粉，国内目前采用两种方法，一种是间歇的湿式球磨机破碎，一种是用气流粉末磨粉机破碎。

湿式球磨机破碎时用是用湿式球磨机将碳化硅砂磨成微粉原料，每次需磨

6-8小时。所磨出的微粉原料中，微粉约占60％左右。磨的时间越长，则微粉所占的比例越大。但过粉碎也越严重，回收率就会下降。具体的时间，应该与球磨比、球径给配、料浆浓度等工艺参数一起经实验优选确定。该方法最大的优点就是设备简单，缺点是破碎效率较低，后续工序较复杂。

随着气流磨碎机破碎的技术发展，目前应用逐渐被雷蒙机代替。雷蒙磨粉机工作原理是：颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，山提升机将物料输送到储料仓，然后山电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，山于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用F落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，气流由大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。在磨腔内因被磨物料中有—定的水分，研磨时发热，水气蒸发，以及各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环风量增高，为保证磨机在负压吠态下工作，增加的气流通过余风管排入除尘器，被净化后排入大气。整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。该法

最大的优点是效率较高。而且后续工序较简单。

(3)磁选

制造微粉的碳化硅粉末，不论采取何种方法破碎而成，通常都采用湿式磁选及机磁选。这是因为湿式磁选时没有粉尘，磁性物分离彻底，磁选后的产品含铁量少，连同磁性物带走的碳化硅粉末也较少。

(4)水选

水选法的基本原理是利用不同直径的碳化硅颗粒在水中的沉降速度不同而进行粒度分选。

(5)超声波筛分

随着超声技术的发展，在微粉工艺的超声筛分中也得到广泛应用，基本能解决强吸附性、易团聚、高静电、高精细、高密度、轻比重等筛分难题。

(6)质量检查

微粉质量检查包括化学成分、粒度组成等等项目。检查的方法与质量标准参见“碳化硅技术条件。”

(7)磨粉尘产

微粉分组筛选后料头，可以用来制取磨粉。磨粉的生产可以较少浪费，使产品链得到延伸。

（二）、碳化硅磨粉、微粉尘产所需设备

A、鄂式破碎机

鄂式破碎机的结构主要有机架、偏心轴、大皮带轮、飞轮、动颚、边护板、肘板、肘板后座、凋隙螺杆、复位弹簧、固定鄂板与活动鄂板等组成，其中肘板还起到保险作用。其工作原理：电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动鄂上下运动，当动鄂上升时肘板和动鄂间夹角变大，从而推动活动鄂板向固定鄂板接近，与此同时物料被挤压、搓、碾等多重破碎；当动鄂下行时，肘板和动鄂间夹角变小，活动鄂板在拉杆、弹簧的作用下离开固定鄂板，此时已破碎物料从破碎腔—F门排出，随着电动机连续转动破碎机动鄂作周期性的压碎和排料，实现批量生产。

碳化硅磨粉、微粉生产过程所选用的颚式破碎机破碎方式为曲动挤压型，该系列颚式破碎机性能特点如述，规格参数见表2—6。

表2-6 鄂式破碎机规格参数

型号

进料口尺

寸㎜最大进料

粒度㎜

出料口宽度

调节范围㎜

处理能

力T/H

电机功

率KW

重量T 外形尺寸㎜

PE-250 250×400210 20-80 5-20 15 3.1 2060×1261×1413 PE-400 400×600350 40-160 12-60 30 7.1 1700×1732×1653 PE-600 600×900500 75-200 60-200 75 17.67 2350×2280×2370 PE-750 750×1060630 80-200 90-260 90 24 3000×2466×2592 PEX-150×750150×750120 10-40 8-35 15 4 1480×1630×1040 PEX-175×750175×750140 15-50 10-35 18.5 4.5 1486×1630×1170 PEX250×1000250×1000210 15-50 16-51 37 7 1600×1992×1380 PEX250×1200250×1200210 15-50 20-60 45 9.1 1680×2200×1405

①、破碎腔深而且无死区，提高了进料能力与产量：

②、其破碎比大，产品粒度均匀：

③、弹簧式排料口调整装置，可靠方便，调节范围大，增加了设备的灵活性；

④、润滑系统安全可靠，部件更换方便，保养工作量小；

⑤、结构简单，工作可靠，运营费用低。

⑥、设备节能：单机节能15％～30％，系统节能一倍以上：

⑦、排料门凋整范围大，可满足不同用户的要求：

⑧、噪音低，粉尘少。

⑨、轴承座、机体、动颚采用高质量铸钢构件，偏心轴采用锻造加，颚板采

用锰材料制造，并采用先进的加工、装配工艺，使设备经久耐用，运行可靠，易

损件少，维修量小。

颚式破碎机的破碎能力是指，单位时间内破碎物料的多少，其单位一般用：

吨／小时。影响破碎机的生产能力的因素有很多：

①、物料的硬度。越硬的物料破碎起来越困难，而且对设备的磨损越严重。

破碎的速度慢，当然破碎能力就小。

②、物料的湿度，即物料中含的水分较大时，物料在破碎机内容易粘附，也

容易在下料输送过程中堵塞，造成破碎能力减小。

③、破碎后物料的细度，细度要求高，即要求破碎出来的物料越细，则破碎

能力越小。

④、物料的组成，破碎前物料里含的细粉越多越影响破碎，因为这些细粉容易粘附影响输送。对于细粉含量多的应该提前过—次筛。

⑤、物料的粘度。即物料的粘度越大，越容易粘附。

⑥、破碎设备的破碎件(锤头、鄂板)的耐磨性越好破碎能力越大，如果不耐磨，将影响破碎能力。

B、直线振动筛

直线振动筛简称直线筛，它是利用振动电机激振作为振动源，使物料在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，物料从给料机均匀地进入筛分机的进料口，通过多层筛网产生数种规格的筛上物、筛下物、分别从各白的出口排出。

拟建项日所选用的直线筛为DZSF型，它具有以下特点：

①、密封性好、极少粉尘溢散。

②、耗能少、噪音低、筛网使用寿命长。

③、筛分精度高、处理量大、结构简单。

④、个封闭结构、自动排料、更适合于流水线作业。

⑤、筛体各部分均采用轧制钢板及型材焊接而成(部分组体间为螺栓连接)整体刚度好，牢固可靠。

C、雷蒙机

雷蒙磨粉机主要山主机、分级机、鼓风机、成品收集器、管道装置等组成。

雷蒙机的工作原理是颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，山提升机将物料输送到储料仓，然后山电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，对旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用下落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，

气流山大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。在磨腔内因被磨物料中有一定的水分，研磨时发热，水气蒸发，以及各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环风量增高，为保证磨机在负压状态下工作，增加的气流通过余风管排入除尘器，被净化后排入大气。整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。

雷蒙磨粉机随着行业的不断发展，做为我国粉体行业研磨的主要设备，”高可靠性、节能、精确、自动化是其发展的必然趋势。拟建项目所选用的节能超细

雷蒙磨机除了具有风选气流循环流动作业的特点外，还有以下特点：

①、整机为立式结构，占地面积小，系统性强，从原材料的粗加工到输送

到制粉及最后的包装，可自成一个独立的生产系统。

②、与其他磨粉设备相比，通筛率高达99．5％。

③、主机传动装置采用密闭齿轮箱，传动平稳，运转可靠。

④、磨粉机重要部件均采用优质铸件及型材制造，工艺精细，保证了整套

设备的耐用性。

⑤、磨粉机电气系统采用集中控制系统采用集中控制，选型先进合理自动

化程度高，根据用户需要可采用触摸屏或计算机控制。

雷蒙机的规格技术参数见表2—7

表2-7规格技术参数

参数/型号3R2115 3R2615 3R2715 4R3216-11 5R4119-11 最大进料粒度（㎜）≤15 ≤20 ≤20 ≤25 ≤30

成品粒度（㎜）0.125-0.044 0.125-0.044 0.125-0.044 0.125-0.044 0.125-0.044

成品细（㎜）（不同的物料）0.125 产

量

（t/h）

1.2-1.8 1.8-

2.5 2.3-2.8

3.2-

4.5 4-6 0.075 0.6-1.2 1.2-1.8 1.8-2.3 2.4-3.1 3.5-4 0.044 0.6-1.0 0.8-1.2 0.9-1.7 1.8-2.5 2.4-3.1

2-3.5主机功率（KW）15 18.5 22 37 75 中心轴转速（转/分）180 150 150 130 103 磨环内径（㎜）?640?780?830?9701280

磨辊

个数 3 3 3 4 5 直径（㎜）?210?260?270?320410 E、超声波筛分机

超声波振动筛的基本原理是振荡器产生的高频电振荡山转换器转换成正弦，和纵向振荡。这些波动被传输到预先调好的棒式共振器，然后均匀传输至筛面。拟建项目选用的超声波筛分已成功用于：400目、500目、600目筛分碳化硅，具有以下特点

*具备自洁功能网孔不堵塞。

*适用于40-635目尤其是筛分100目以下颗粒。

*改变筛分物料的特性。

*筛分粒度可提高1—70％产量最大提高10倍。

*无需添加弹跳等防堵塞装置筛网使用寿命延长。

*筛分粒度特高，有效解决强吸附性、易团聚、高静电、高密度、比重轻等筛分难题。

F、其它设备

碳化硅磨粉、微粉生产除上述的设备外，另外还需要配备提升机，皮带运输机、气流分选机：干洗设备、除尘设备、磁选机件、检化验设备等，这里就不一赘述了，总之设备选型本着“技术先进、安全可靠、经济实用”的原则，在满足工艺，产布置的要求情况下，尽可能节约投资，减少重复投资。