碳化硅砖车间设计(design of silicon carbide bricks plant)

以碳化硅熔块为主要原料，生产各种碳化硅砖的车间设计。

碳化硅砖具有高温强度大、导热性好、抗热震性好、抗熔渣和钢水侵蚀性强、耐磨性高等特点。应用于高炉炉腹内衬、铁水预处理车内衬、干熄焦塔衬、陶瓷行业窑具砖及锌冶炼蒸馏罐衬等。

碳化硅是人造矿物，由焦炭和硅砂配合在电炉中高温下合成。电耗量约7000kW•h/t。工业碳化硅有黑色和绿色两种，绿色碳化硅杂质含量较少。工业碳化硅是多种结晶体的混合物，主要是α-SiCⅡ和β-SiC两种形态。

工业碳化硅主要是在磨料行业生产厂中生产，耐火材料厂大都作为原料购入。

碳化硅砖车间产品品种多，但数量较少，因此，车间设计中要考虑合理配置，设备以多系统单机运行为宜，厂房宜采用单层结构，以便于经常更换品种。

设计内容主要包括产品与规模、工艺与设备。

产品与规模   一般按砖的结合材料分类，常用的有粘土结合碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖、赛隆(Sialon音译)结合碳化硅砖和重结晶碳化硅砖等。

赛隆是氮化硅、氮化铝、氧化硅、氧化铝的固溶体，有多种形态，以β'-赛隆为常见。

粘土结合碳化硅砖年产一般在数百吨到干吨，氮化硅结合碳化硅砖年产为数百吨，赛隆结合碳化硅砖或重结晶碳化硅砖年产为数十吨到数百吨。

工艺与设备   粘土结合、氮化硅结合或赛隆结合的碳化硅砖生产工艺相近，均以碳化硅颗粒为骨料，加入结合剂、添加剂，使基质包裹碳化硅颗粒，从而提高制品抗氧化性、抗蠕变性和抗热震性。其工艺流程见图1。碳化硅颗粒宜用多级配料，细粉宜用气流磨或其他超细粉磨机磨成。成型选用压力为10000kN左右的液压压砖机和加压振动成型机。氮化硅结合和赛隆结合的碳化硅砖必须在氮化烧成窑内烧成。氮气连续加入烧成窑内，按烧成制度控制氮气量和压力。常用氮气瓶供气，有条件时宜自建小型氮气站，以保证稳定压力和气量。烧成温度约为1350℃。粘土结合碳化硅砖烧成温度为1450℃左右。

重结晶碳化硅砖是以高纯碳化硅(SiC≥99％)为原料，采用湿法超细磨粉料调浆、浇注工艺，经超高温烧成，因而此种砖具有比氮化硅结合的碳化硅砖更高的高温断裂强度和抗氧化性。重结晶碳化硅砖工艺流程见图2。高纯原料细粉先经酸洗，除去表面的氧化膜杂质。加表面活性剂后采用湿法细磨，加入添加剂，调整泥浆粘度，其粘度一般控制在0.1～0.15Pa•s之间，泥浆以微压注浆，可以提高坯体相对密度。烧成采用专门的高频电炉，炉内充氩气作保护气体，气体压力控制在0.1～0.25MPa，烧成温度为2000～2400℃。