工业碳化硅使用碳和硅砂在电阻炉内反应制造的。生产碳化硅的炉料分主要原料、辅助材料和回炉料三类。主要安辽指硅砂和碳素材料,又称主料。辅助材料包括木粉和食盐,也称副料。回炉料指不包括乏料的回收料。
硅砂是制造碳化硅的主要原料,它提供了参与炉内生成SiC反应的SiO2。硅砂又称石英砂,冶炼碳化硅的硅砂选用河砂、海砂或脉石英。纯净的河砂或海砂常用作黑碳化硅的主料。天然河砂或海砂要经过严格的水洗和分选,化学成分和粒度应符合以下两表要求:
化学成分/% | SiO2 | R2O3+RO | 灼减 |
黑碳化硅 | 98.5~99.0 | ≤1.00 | ≤0.50 |
绿碳化硅 | ≥99.40 | ≤0.40 | ≤0.30 |
粒度/mm | >4.0 | 4.0~3.5 | 3.5~1.0 | 1.0~0.5 | <0.5 |
质量分数/% | 0 | <2.0 | >85.0 | <13.0 | 0 |
脉石英是无色透明或乳白色的矿物,纯度极高,常用作绿碳化硅的炉料,作为炉料,脉石英须破碎加工至要求的粒度。
根据固相反应的原理,反应物的粒度越细反应越快。碳化硅生产实践也证明,在条件许可的情况下,选用较细粒度的二氧化硅原料是提高炉产量、降低单位耗电有希望的途径之一。但是,过细粉碎也将带来许多不利因素,诸如炉料透气性差、堆积密度低等。