
摘要:以碳化硅砂為主要原料,再使用各種結合劑生產的耐火材料就是碳化硅制品。碳化硅制品具有良好的導熱性,甚至可以達到粘土制品的14倍左右。另外,它的熱穩定性好,膨脹系數低,抗彎強度好,化學性質比較穩定。同時,近年來對粘合劑進行了改進,因此也克服了遭受堿腐蝕和容易氧化的弱電。因此,可以說碳化硅制品是豎罐煉鋅中必不可少的耐火材料,也廣泛應用于化工、鋼鐵冶金、陶瓷等防腐耐磨的泵和工業爐。據有關統計,現在國外50%以上的高爐爐襯都在使用碳化硅制品。從上世紀末開始,我國也嘗試將其用于煉鐵高爐爐襯,并取得了非常好的效果。
對于碳化硅來說,它具有良好的化學穩定性和耐火性,由于這些性質,它現在被廣泛應用于耐火材料中。但是,現階段我國還沒有一個比較完整的化學分析方法來分析不同含量的碳化硅耐火材料,所以相關人士還需要繼續對這項工作進行實驗研究。
1碳化硅的分類、產品生產和具體應用
1.1碳化硅的分類
工業上使用的碳化硅一般含有2%左右的雜質,包括鋁和鈣、二氧化硅、鎂和碳。碳化硅分類時,如果按照主要用途和顏色分類,主要有黑色碳化硅、綠色碳化硅和鋁礬土碳化硅。對于黑色碳化硅,主要用于研磨耐火材料或其他材料。綠色碳化硅主要用于制造碳化硅棒等電阻元件,鋁礬土碳化硅主要用于制造避雷器和熱敏電阻器。
1.2碳化硅產品的生產
碳化硅砂的形成主要是由含碳原料和二氧化硅在電爐中高溫精煉而成。同時,碳化硅砂是各種碳化硅制品的集合體。它主要是由硅粉或硅酸鹽和氧化物在高溫下制成的材料,中間經過一次成型過程,最后用Z燒制而成。
1.3碳化硅的應用
碳化硅耐火材料具有一定的特殊性能,這在一定程度上也決定了耐火材料可以廣泛應用于不同的工業領域和不同的條件下。碳化硅耐火材料因其高導熱率,廣泛應用于加熱爐爐底、制造馬弗爐、一端封閉的測溫管和熱電偶套管。此外,碳化硅耐火材料還用于熱交換器、滲碳箱和大磚。
碳化硅制品還廣泛應用于臥式蒸餾罐、鋅蒸餾塔等間接加熱窯爐結構中。碳化硅制成的耐火材料溫度范圍比較寬,耐磨性和機械強度都比較直,可以更好地用來制造那些相對抗機械磨損的零件。碳化硅耐火材料之所以在有色冶金和化工行業的設備和各種窯爐中使用效果良好,是由于其自身特殊的化學性能。此外,碳化硅耐火材料也可用于蒸汽鍋爐。
我國工業用碳化硅耐火材料的規模仍嚴重不足,但Z近年來已呈現生產規模不斷增加的趨勢。在整個工業中,特別是鋼鐵冶金和陶瓷工業中,碳化硅耐火材料有很好的使用可能性。
碳化硅耐火材料分析項目
2.1碳化硅的分析
在分析碳化硅的實際情況時,有間接法和直接法。對于間接法,可分為兩種:測量碳化硅中硅和碳進行換算。這種方法對相關儀器要求不是很高,換算系數也比較小。但在實際測試中,通常需要很長時間,操作非常復雜,不容易掌握。直接法的適用范圍比較窄,簡單快捷,可以細分為兩種。
首先用硫酸、硝酸和氫氟酸處理樣品,使樣品中的硅酸和游離硅定量揮發。除去可溶性物質時,加入適量鹽酸過濾,將那些不溶性殘渣全部燒掉,然后稱重。z最終得到碳化硅的實際含量。這種方法更適用于純碳化硅樣品,雜質較多時不建議使用這樣的方法。
第二次處理,用氫氟酸和硫酸處理樣品,用焦硫酸鉀熔化相關殘渣,用鹽酸溶液浸出樣品,然后不溶物為碳化硅。該方法更適用于粘結劑能被焦硫酸鉀有效分解的碳化硅制品的各種樣品。這種方法準確性不是很好,所以實際要求會更嚴格。因此,應采用間接法進行測定。
2.2游離碳的分析
在實際的游離碳分析中,目前主要有三種方法:氣體體積法、燃燒重量法和氣體重量法。
對于氣體體積法來說,這種方法分析速度非常快,準確度相對較高,而且操作非常簡單,因此這種方法應用頻繁。但是,燃燒重量法只能適用于純碳化硅樣品。此外,各種含有結晶水、有機物和揮發性物質的耐火材料也不能用這種方法測定。
2.3游離硅的分析
分析實際游離硅時,可用硅鉬藍比色法測定。現在可以分為間接法和直接法。間接法主要是將二氧化硅和游離硅有效地摻入氫氟酸混合物、硝酸鈉和硝酸中,然后測定其具體含量,再用這個含量減去二氧化硅的實際含量Z,最后換算出來。對于直接法,主要優點是游離硅可以溶解在熱的氫氧化鈉溶液中,并與碳化硅和二氧化硅分離。Z后,用硅鉬藍比色法可得游離硅的具體含量。
2.4二氧化硅分析
分析二氧化硅時,有三種方法:重量法鉬藍光度法、分散法和硅鉬藍比色法。重量法鉬藍光度法主要采用鹽酸脫水和碳酸鈉硼砂熔融,實際分離后,用鉬藍法回收濾液中殘留的二氧化硅。一般來說,這種方法精度較高,但實際操作中相關過程會比較復雜,測量周期較長。因此,這種方法現在一般用于碳化硅制品總硅含量的測試。
3結束語
對于不同的耐火材料,如果要測量碳化硅的實際含量,那么就要采用不同的方法來測量不同類型的耐火材料。
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