2017-2022年中国碳化硅微粉市场竞争现状分析及投资方向研究报告（目录）

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2017-2022年中国碳化硅微粉市场竞争现状分析及投资方向研究报告（目录）

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碳化硅（SiC）俗称金刚砂,是一种人造材料,地壳上至今尚未发现天然碳化硅矿。在工业生产中碳化硅的冶炼多采用碳热还原法,以石英砂、焦炭、木屑和工业盐为基础材料,在电炉中高温冶炼而成。碳化硅材料因其具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、高热导和热稳定性好等优异的性能,在太阳能晶硅线切割、抛光砂轮、石油化工、机械电子、能源环保、航空航天、核能、电子半导体等多个工业领域得到广泛的应用。但是,碳化硅在生产过程中由于原料的不完全反应以及加工设备和外界环境的影响,使得加工成的碳化硅微粉存在很多杂质。这些杂质主要包括游离的C、石墨、硅和二氧化硅以及Fe、Al等金属单质及其氧化物,它们的存在严重影响了SiC的物理化学性能和使用范围。因此,对碳化硅微粉的除杂非常重要。纵观国内外,目前对于碳化硅微粉除铁除碳的提纯研究报道还比较少,尤其是对碳化硅微粉中游离碳的研究。本文旨在对近年来国内有关碳化硅微粉中游离碳及铁杂质去除方面的工作简要的概述与评述,希望对碳化硅微粉的提纯与开发利用方面起到一定的推动作用。

1碳化硅微粉除碳

1.1化学除碳工艺

1.1.1加热氧化法

通过对碳化硅微粉进行高温煅烧,使碳化硅微粉中的游离碳及石墨与空气中的氧气反应,以二氧化碳或者一氧化碳的形式脱离碳化硅,从而实现了除碳的目的。

利用高温煅烧除去碳化硅微粉中的碳杂质。该方法的最佳工艺条件为煅烧温度为900℃,煅烧时间为3h,碳化硅内部的碳杂质得到了完全去除。

以空气为氧化介质进行碳化硅微粉与碳杂质的分离。实验结果表明：当氧化温度在450~560℃之间,氧化时间在4h,杂质碳的去除率可以达到98.6％~99.2％。

通过实验分析可知,在一定的温度及时间范围内,加热氧化法对碳化硅微粉中的碳杂质去除率可达98％,但由于粒径为微粉级的碳化硅表面积过大,如果加热温度过高,易造成碳

化硅微粉的表面氧化,形成的氧化薄膜二氧化硅可能将碳微粉包裹,从而不利于碳杂质的去除。

1.1.2化学氧化法

利用用硝酸、硫酸和高氯酸中的一种或组成混合酸使用,或者在酸中添加作无机氧化剂的高锰酸钾和重铬酸钾,使碳化硅微粉中的碳杂质以气体的形式挥发出去,从而实现了对石墨和游离碳的去除。

利用化学氧化法虽然也能使碳化硅微粉中的游离碳氧化成气体挥发掉,但氧化工艺所添加的强氧化性酸对人体及机器都会有强烈的腐蚀性,所以不利于大规模的工业化生产。

1.2物理除碳技术

1.2.1浮选法

浮选即利用固体颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或者增强疏水性,可在液-气或水-油的界面发生聚集。

茆福炜以油酸、煤油、和松醇油作为浮选剂进行碳化硅微粉中游离碳的浮选。实验结果表明：以油酸作为浮选剂效果更好,并且随着浮选剂的量的增加浮选效果越好,加入量在0.3％时可以达到82％,但是在0.3％以后除碳率保持在一个稳定的水平,所以加入量在0.3％时除碳效果最好。

以煤油作为浮选剂,2＃油作为起泡剂浮选陶瓷级碳化硅微粉中的碳杂质。结果表明：随着药剂用量的增大,除碳率增加,当药剂总用量达到105g/t,其中煤油70g/t、2＃油35g/t以后再增加用量除碳率变化不大.此时除碳率为88％左右。

1.2.2重液分离法

重液分离即采用一定密度的液体作为介质,在容器中按密度差异来分离矿物。

徐元清等申报的“碳一碳化硅微粉的分离方法”专利,该专利采用向待除碳的碳化硅微粉中加入密度介于碳和碳化硅之间的四氯化碳、三溴甲烷等为分散介质充分分散均匀后静置分层,然后去除液体上层漂浮的碳,再过滤回收液体分散介质,即得到分离后的碳化硅微粉。

1.2.3水力旋流法

浆液通过水压力从旋流器内壁外侧切向进入,在离心力的作用下,粗粒度的固体颗粒旋转向下定量或不定量地从下部排渣口流出。而细粒度的固体颗粒或清液从溢流管内向上流出。

利用水力旋流分离废碳料中的碳化硅。实验结果表明：通过不同的料浆质量分数及不同的旋流级数,旋流分离可将废碳料中的碳化硅含量由58.77％左右,提高到87％左右。从

而实现了碳化硅微粉的回收再利用。虽然采用旋流试验可以起到分明显的除碳效果,但是效率偏低。且分离出的碳化硅微粉纯度存在着极限值。

1.2.4气流分选法

气流分选法就是气流分级机将重量不同的混合粉料分离。

气流分级机的原理是利用空气的悬浮。

利用LHP-3型气流分级机进行碳化硅与碳杂质的分离试验。实验最佳工艺为：当分级机的引风量在4000m3/h,下料量在15kg/min,一号分级轮的转速在716r/min,二号分级轮的转速在1416r/min时,可使碳化硅含量有开始的50％左右,提高到76％左右,但随着一号分级轮转速的继续下降,碳化硅的含量不但不能提高,反而促使一号料的产量降低。

物理法除碳虽然操作方便、成本低,但也有一定的局限性及不利因素。利用浮选法除碳,悬浮工艺时间较长,并且需要用到大量的化学浮选剂,从而不利于工业化生产,同时浮选剂的使用对环境会造成一定的不良影响。利用重液分离法除碳,浮选所用的分散介质大都有毒性,从而对操作人员产生一定的危害。而采用水力旋流法、气流分选法虽然分选除碳效率较高,但除碳效果并不太好。

2碳化硅微粉除铁

2.1化学除铁工艺———酸浸法

碳化硅微粉中的铁杂质主要以单质铁及其氧化物三氧化二铁的形式存在。因为单质铁及其三氧化二铁均可溶于硫酸、硝酸、盐酸等,生成可溶性铁盐通过加水洗涤可以去除。

用盐酸来处理碳化硅微粉,通过比较盐酸浓度及反应温度对除铁率的影响,最终得到盐酸浓度在180g/L、反应温度为80℃除铁率最高,此条件下除铁率可以达到93％左右。

以硫酸、盐酸、氢氟酸中的一种或者两种作为浸取液,实验结果表明：对于中值粒径在0.5μm左右的碳化硅微粉,用体积比为20％的盐酸与10％的氢氟酸混合酸,70℃的温度下保温3h,碳化硅微粉中的铁杂质去除率可以达到88％。

申报的“高铁碳化硅微粉的处理装置及处理方法”专利。采用将电磁除铁得到的高铁碳化硅微粉首先用80~90℃的水进行一定比例的造浆,待料浆搅拌均匀后,加入一定的硫酸、硝酸、或者混合酸,经过4~6h的浸泡后,水洗至中性,碳化硅微粉沉在料桶底部,铁杂质则随着清洗被除去,从而实现了碳化硅微粉与杂质铁的分离。

传统的化学加酸除铁法,除铁率高。但除铁所产生的酸水需经过处理后方可进行排放,如处理不当易造成地下水的污染。并且经过酸洗的碳化硅微粉易产生聚集,从而不利于碳化硅微粉的进一步处理,酸洗后的碳化硅微粉需进行水洗至中性,所以洗涤也会造成大量纯水的浪费。