碳化硅工藝過程簡述(一)

　　碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭為主要原料。它們在備料工序中經(jīng)過機械加工，成為合適的粒度，然后按照化學計算，混合成為爐料。磨料調(diào)節(jié)爐料的透氣性，在配爐料時要加適量的木屑。制煉綠碳化硅時，爐料中還要加適量的食鹽。

　　爐料裝在間歇式電阻爐內(nèi)。電阻爐兩端是端墻，近中心處有石墨電極。爐芯體即連于兩電極之間。爐芯周圍裝的是參加反應(yīng)的爐料，外部則是保溫料。制煉時，電爐供電，爐芯體溫度上升，達到2600~2700℃。電熱通過爐芯表面?zhèn)鹘o爐料，使之逐漸加熱，達到1450℃以上時，即發(fā)生化學反應(yīng)，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。隨著時間的推移，爐料高溫范圍不斷擴大，形成的碳化硅也越來越多。它在爐內(nèi)不斷形成，蒸發(fā)移動，結(jié)晶長大，聚集成為一個圓筒形的結(jié)晶筒。結(jié)晶筒的內(nèi)壁因受高溫，超過2600℃的部分就開始分解。分解出的硅又與爐料中的碳結(jié)合而成為新的碳化硅。爐自送電初期，電熱主要部分用于加熱爐料，而用以形成碳化硅的熱量只是較少的一部分。送電中期，形成碳化硅所用的熱量所占比例較大。送電后期，熱損失占主要部分。調(diào)整送電功率與時間的關(guān)系，優(yōu)選出最有利的停電時間，以期獲得最好的電熱利用率。大功率電阻爐通常選擇送電時間在24小時左右，以利作業(yè)安排。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整電爐功率與爐子規(guī)格的關(guān)系。

　　電阻爐送電過程中，除了形成碳化硅這一基本反應(yīng)外，爐料中各種雜質(zhì)也發(fā)生一系列化學的和物理的變化，并發(fā)生位移。食鹽亦然。爐料在制煉過程中不斷減少，爐料表面變形下沉。反應(yīng)所形成的一氧化碳則彌漫于大氣中，成為污染周圍大氣的有害成分。

　　停電后，反應(yīng)過程基本結(jié)束。但由于爐子很大，蓄熱量就很大，一時冷卻不了，爐內(nèi)溫度還足以引起化學反應(yīng)，因此，爐表面仍繼續(xù)有少量一氧化碳逸出。對于大功率電爐來說，延續(xù)的殘余反應(yīng)可達3~4小時。這時的反應(yīng)比起送電時的反應(yīng)來說，是微不足道的。但因為當時爐表面溫度已經(jīng)下降，一氧化碳燃燒更不徹底。從勞動保護角度來說，仍應(yīng)予以足夠重視。

　　停電后經(jīng)過一段時間冷卻，就可以拆除爐墻，然后逐步取出爐內(nèi)各種物料。