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金刚砂的制造过程是怎样的

  金刚砂(特别是人造金刚砂,主要成分为碳化硅)的制造过程涉及多个步骤和化学反应。以下是金刚砂制造过程的一般概述:

  一、原料准备

  石英砂:作为主要的硅源,要求SiO2含量高,通常达到97%至99.55%。同时,为了获得高质量的金刚砂,原料中的杂质(如Al2O3、Fe2O3等)含量需要控制在很低的水平。

  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,其灰分含量较低,通常在0.5%至2%之间。

  辅助材料:在配料时,还可能加入锯木屑和食盐等辅助材料。锯木屑用于增加料体的气孔率,使挥发物较易逸出;食盐则与二氧化硅反应形成硅酸钠和氯气,有助于去除原料中的铁和铝等杂质。

  二、配料与混合

  将准备好的石英砂、碳质物料以及辅助材料按一定比例进行配料和混合。混合均匀后,送入电弧炉中进行高温反应。

  三、高温反应

  电弧炉加热:使用石墨电极产生高温高压的电弧,将原料加热至超过1600℃,甚至达到2000℃以上。这个过程中,原料中的SiO2和C发生化学反应,生成SiC(碳化硅),即金刚砂。

  化学反应:主要的化学反应方程式包括SiO2+2C→2CO+Si(气体形态的硅),Si+C→SiC,以及SiO2+3C→SiC+2CO。此外,还可能形成硅碳的氧化物SimCnO(通常称为“硅洛克西康”)等副产物。

  四、冷却与分离

  冷却:经过数小时的高温冶炼后,将电弧炉中的熔融物倾倒出来,并进行冷却。冷却过程中,金刚砂会逐渐凝固成块。

  分离与破碎:将冷却后的金刚砂块进行破碎和筛分,以获得不同粒度的金刚砂产品。同时,还需要通过磁选、水洗等工艺去除其中的杂质和铁磁性物质。

  五、质检与包装

  对生产出的金刚砂进行质量检验,包括粒度分布、硬度、纯度等指标。合格的产品进行包装和标识后,即可出厂销售。

  综上所述,金刚砂的制造过程是一个复杂而精细的化学反应和物理处理过程。通过严格的原料选择、配料混合、高温反应、冷却分离以及质检包装等步骤,可以生产出高质量的金刚砂产品。

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