金剛砂微粉是光伏企業生產加工不可缺少的主要原料之一

金剛砂
金剛砂（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。金剛砂在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。 金剛砂又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，金剛砂為應用最廣泛、最經濟的一種?？梢苑Q為金鋼砂或耐火砂。 金剛砂是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色金剛砂時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。目前我國工業生產的金剛砂分為黑色金剛砂和綠色金剛砂兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。
概述
包括黑金剛砂和綠金剛砂，其中：黑金剛砂是以石英砂,石油焦和優質硅石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉,性脆而鋒利。綠金剛砂是以石油焦和優質硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉。 常用的金剛砂磨料有兩種不同[1]的晶體，一種是綠金剛砂，含SiC 97%以上，主要用于磨硬質合金工具。另一種是黑金剛砂，有金屬光澤，含SiC 95%以上，強度比綠金剛砂大，但硬度較低，主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。
性質
　　    分子式為SiC，其硬度介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉，可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用金剛砂于1891年研制成功，是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量金剛砂存在，但迄今尚未找到可供開采的礦源。
        純金剛砂是無色透明的晶體。工業金剛砂因所含雜質的種類和含量不同，而呈淺黃、綠、藍乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。金剛砂晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方金剛砂)。α-SiC由于其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體，已發現70余種。β-SiC于2100℃以上時轉變為α-SiC。
金剛砂的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的金剛砂塊，經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。
金剛砂有黑金剛砂和綠金剛砂兩個常用的基本品種，都屬α-SiC。①黑金剛砂含SiC約98.5%，其韌性高于綠金剛砂，大多用于加工抗張強度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠金剛砂含SiC99%以上，自銳性好，大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方金剛砂，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。
金剛砂由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把金剛砂粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的高級耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級金剛砂（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學成分，提高鋼的質量。此外，金剛砂還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
金剛砂的硬度很大，具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。
用途
　     (1)作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。 　
　     (2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。 　　金剛砂主要有四大應用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前金剛砂粗料已能大量供應, 不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級金剛砂粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。 　　
(3)高純度的單晶，可用于制造半導體、制造金剛砂纖維?！?　　主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。
磨料磨具
　　   主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。
化工
　　   可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑，可用做制造四氯化硅的原料，是硅樹脂工業的主要原料。金剛砂脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑，取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧，和原工藝相比各項理化性能更加穩定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環境污染，改善勞動條件，提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。
耐磨、耐火和耐腐蝕材料
　　   利用金剛砂具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性，金剛砂一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、金剛砂板、襯板、支撐件、匣缽、金剛砂坩堝等。
另一方面可用于有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等；用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級金剛砂陶瓷材料；還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外，金剛砂也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之一。
鋼鐵
　　   利用金剛砂的耐腐蝕&def抗熱沖擊耐磨損&def導熱好的特點&def用于大型高爐內襯提高了使用壽命
冶金選礦
　　   金剛砂硬度僅次于金剛石&def具有較強的耐磨性能&def是耐磨管道&def葉輪.泵室.旋流器&def礦斗內襯的理想材料&def其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5--20倍&def也是航空飛行跑道的理想材料之一
建材陶瓷砂輪工業
　　   利用其導熱系數.熱輻射&def高熱強度大的特性&def制造薄板窯具&def不僅能減少窯具容量&def還提高了窯爐的裝容量和產品質量&def縮短了生產周期&def是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料.
節能
　　   利用良好的導熱和熱穩定性&def作熱交換器&def燃耗減少20%&def節約燃料35%&def使生產率提高20-30%&def特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放&def其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍. 　
　     ②磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。
珠寶
　　   合成金剛砂（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化學成分SiC），色散0.104比鉆石(0.044)大，折射率2.65-2.69(鉆石2.42)，具有與鉆石相同的金剛光澤，“火彩”更強，比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由美國北卡羅來那州的C3公司制造生產的，已擁有世界各國生產合成金剛砂的專利，正在向全世界推廣應用。
產地、輸往國別及品質規格
(1)產地：長白山脈、河南、青海、甘肅、寧夏、四川、貴州、湖北丹江口等地。 　　
(2)輸往國別：美國、日本、韓國、及某些歐洲國家。 　　
(3)品質規格： 　　
①磨料級金剛砂技術條件按GB/T2480—96。各牌號的化學成分由表6-6-47和表6-6-48給出。 　
②磨料粒度及其組成按GB/T2477—83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481—83。 　　
GB/T 9258.1-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第1部分:粒度組成 　　
GB/T 9258.2-2008|涂附磨具用磨料 粒度分析 第2部分：粗磨粒P12～P220粒度組成的測定 　　
GB/T 9258.3-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第3部分:微粉P240～P2500粒度組成的測定
具體理化指標
項目 SiC Fe2O3 F.C 比重
Ⅰ ≥97% ≤1.2% ≤0.3% 3.2g/cm3
Ⅱ ≥90% ≤1.5% ≤0.5%
起源
　　    是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時，在實驗室偶然發現的一種碳化物，當時誤認為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來了工業冶煉金剛砂的方法，也就是大家常說的艾奇遜爐，一直沿用至今，以碳質材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成金剛砂。
發展
　　    關于金剛砂的幾個事件 　　
1905年 第一次在隕石中發現金剛砂 　　
1907年 第一只金剛砂發光二極管誕生 　　
1955年 理論和技術上重大突破，LELY提出生長高品質碳化概念，從此將SIC作為重要的電子材料 　　
1958年 在波士頓召開第一次世界金剛砂會議進行學術交流 　　
1978年 六、七十年代金剛砂主要由前蘇聯進行研究。到1978年首次采用“LELY改進技術”的晶粒提純生長方法 　　
1987年～至今以CREE的研究成果建立金剛砂生產線，供應商開始提供商品化的金剛砂基
世界各國金剛砂企業分布
Superior石墨公司
　　      Superior石墨有限公司是生產β-金剛砂的廠家，它們采用連續電熱爐工藝在美國肯塔基的Hopkinsville廠生產。產品適用于制造金剛砂細粉和超細陶瓷級金剛砂粉料。
Electro磨料公司
　　     Electro磨料公司是一家金剛砂加工廠。該公司在紐約布法羅的一家生產廠從事水力分選黑色、綠色金剛砂粉料的生產。他們生產的金剛砂含量為98%的粗、細粉用于磨料、耐火材料及其它行業，年生產能力為2.4萬t。
BPI有限責任公司
　　     BPI公司分別在匹茲堡、賓西法尼亞、貝塞默和阿拉巴馬州有金剛砂廢料加工廠。大多數廢料都來自北美，包括回收的金剛砂耐火材料，這些產品主要用于冶金市場。而且，這些產品的市場需求量很大。
Elmet公司
　　     Elmet公司在墨西哥北部的蒙特雷有一家年生產能力為2萬t的金剛砂生產廠，該廠生產的冶金級(SiC 88%)和黑色(SiC 97%)金剛砂主要用于鋼鐵、鑄造、磨料和耐火材料工業。近期，該公司投資了300萬美元用以降低成本和提高成品質量，這些資金主要用于破碎、篩分生產線及成型設備。Elmet公司的產品主要用于國內市場，但也出口至中美和北歐。自2000年以來，該公司就已看到當地鑄造工業和海外某些耐火材料的發展前景。同時，由于受到了象金剛石這種超級磨料競爭的沖擊，使得磨料部門的需求量下降，但是，耐火材料工業的需求仍保持穩定。
巴西
　　     在巴西，圣－戈班集團公司所屬的金剛砂生產廠將其生產能力增至6萬t/年。早在20世紀90年代初期，Alcoa世界化工公司就兼并了巴西圣保羅洲薩爾托的EMAS金剛砂生產廠，該廠的年生產能力為1.2萬t左右。
ESK-SIC公司
　　     ESK-SIC在荷蘭（世界最大的金剛砂生產廠）每年可生產6.5萬t的冶金金剛砂和晶體金剛砂，并在德國的Frechen-Grefrath廠進行加工。該公司的產品大約占了全球市場份額的10%。 　　ESK-SIC生產的金剛砂產品主要用于冶金、磨料、耐火材料和高級陶瓷領域。
Navarro SIC公司
　　     自1958年以來，Navarro SIC SA公司主要生產磨料和耐火材料工業用金剛砂細粉。雖然該公司目前的年產量約為1.8萬t，但有望達到2萬t。他們生產冶金級金剛砂(SiC 90%/92%)、三種耐火材料級金剛砂(SiC 92%、SiC 95%和SiC 98%)、磨料級金剛砂(SiC 97%和SiC 99%)。 　　其中，冶金級金剛砂的市場領域最大，占了總額的45%，其次是耐火材料級(30%)和磨料級(25%)。近幾年，Navarro已開始擴大生產綠色和黑色金剛砂微粉，年產量為800～1000t左右。自2000年以來，Navarro的產品在國內和歐洲的市場銷量雖然有所上升，但在亞洲、非洲和大洋洲的銷售額卻在下降。從產品類型來看，冶金、耐火材料工業的用量在增長，而磨料工業的用量在減少。
ZAC公司
　　      ZAC公司是東歐著名的磨料生產廠，年生產能力為3萬t，主要用于冶金、磨料、耐火材料和微粉工業。該公司的產品主要出口捷克，從那里再銷往西歐。另外，在歐洲的其它國家，如俄羅斯、羅馬尼亞、捷克、瑞士也都有金剛砂生產廠。其中，瑞士的Timcal有限公司每年生產8000t的金剛砂生產石墨的副產品。
亞洲
　　     除了中國，亞洲的金剛砂產量主要集中在日本，Yakushima Denko和Pacific Rundum有限公司是日本兩大著名的金剛砂生產廠，年產量分別為2萬t和7000t。其中，Pacific Rundum生產的金剛砂適用于半導體加工的特種領域，以及磨料和耐火材料工業。1996年，它在美國的俄勒岡成立了合資公司（AGPR），主要生產高純度金剛砂材料。

金剛砂產品說明書
1.概論
在歐美，金剛砂用于冶金工業已有幾十年的歷史，而且我國每年向歐美出口大批量的金剛砂，大部分用于冶金行業。金剛砂的化學成分主要是Si—70%，C—30%，在1000-1200℃條件下易分解參與反應，具有脫氧速度快，脫氧能力強等特點。能代替增碳劑增碳，又能代替Si-Fe增Si，并可提高其他合金收得率。在普碳鋼上，在保證鋼的質量前提下，武漢一煉鋼試驗結果表明，能代替較昂貴的強脫氧劑Si-Ba-Ca和Si-Al-Ba,給使用單位帶來了較客觀的經濟效益。目前各鋼廠使用SiC的目的就是要在保證鋼的質量為前提，降低噸鋼成本，簡化合金原料。同時因SiC冶煉是采用特殊的工藝方法，SiC熔融到鋼液中與氧反應釋放出熱量，提高鋼水的流動性，且能保證連鑄鋼澆鑄時不結瘤等特點。
2.金剛砂合金化的應用
2.1終點碳含量確定增碳量（即加SiC量），并根據加入金剛砂量確定增碳量，含硅不足部分補加硅鐵。包底加三分之一，剩余部分隨鋼流
加入。
2.2用金剛砂增碳、增硅、脫氧，鋼中氧含量夾雜物與硅鐵脫氧工藝相比相當，且不會增加鋼中外來夾雜物，能提高其他合金收得率（1-5%），又能提高鋼種煉成率，且能保證連鑄鋼液澆鑄時不結瘤。
3.金剛砂升溫劑的應用
3.1鐵水Si≤0.80%，S≤0.05%，P≤0.15%是應加金剛砂吹煉。
3.2前期溫度達不到上限，應加金剛砂吹煉，每噸85%金剛砂升溫相當于一噸75%硅鐵。
3.3加入金剛砂調溫時，必須初加白灰，減少稀渣劑的用量，能保證爐渣的流動性或堿度。
3.4金剛砂升溫劑的加入保證連鑄鋼水澆鑄時的溫度，冶煉時爐內造渣脫硫或降低鋼鐵料消耗。
3.5可減緩熔池鋼液的降碳速度并與氧反應發出熱量解決碳—溫不協調。并能增加廢鋼用量，提高出鋼溫度合格率，減少低溫上注，減少廢品和返回鋼水量，提高難煉鋼種的煉成率。
4.各牌號金剛砂化學成分
金剛砂（SiC）化學成分
項目 SiC 游離C 游離Si S P H2O 顆粒 揮發份灰分
含量 % % % % % % m/m
SiC65 65±3 ≤1 2-4 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.5 0-5 余量
SiC85 85±3 ≤1.5 4-8 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.5 0-5 余量
黑色金剛砂GB/T2480-1996 
Sic不少于 游離碳不多于 Fe2O3不多于 應用
98.50 0.20 0.60 適用磨料磨具
耐火材料行業
98.00 0.30 0.80
97.00 0.30 1.20
95.00 0.60 1.20
90.00 1.00 1.20
可按用戶要求,規格細度加工0-325目微粉
光伏產業迅猛發展 金剛砂微粉產業迎來發展機遇
金剛砂微粉廣泛應用于耐火材料、耐磨地坪、泡沫陶瓷、特種涂料、耐腐油漆、脫流環保等行業，同時金剛砂超精細微粉是生產金剛砂陶瓷的理想材料，金剛砂微粉亦是太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業的工程性加工材料。
　　目前國內金剛砂微粉主要為黑金剛砂微粉和綠金剛砂微粉。金剛砂微粉主要標準有：國標、日標、歐標。市場上主要以國標和日標為主流，出口則以日標為主。
　　光伏等產業的發展提升金剛砂微粉需求量的不斷增加
　　今年上半年，中國共出口了1064,2220噸金剛砂，占出口配額總量的49%。與去年同期相比，今年的出口量增長129%。中國金剛砂出口量居前五位的國家和地區是日本、美國、中國臺灣、韓國和泰國， 出口量分別為39,6683噸、35,2281噸、101662噸、97104噸和1,7594噸。
　　受日本光伏市場急劇擴張的帶動，日本主要太陽能晶片制造商增加了綠金剛砂微粉的消耗量，所以綠金剛砂進口量較去年同期有約100%的增長率。同時，由于日本鋼鐵市場從去年第四季度開始復蘇，目前基本達到滿負荷生產，日本買家采購冶金級和耐火級金剛砂的數量也呈上漲態勢。
　　中國臺灣地區電子科技產業和太陽能光伏產業受益于大陸光伏企業和LED電視訂單的大幅增加，對半導體切割料和光伏切割料的需求在亞太地區處于首位，所以今年上半年，臺灣進口大陸綠金剛砂微粉量明顯增加，是去年的2.77倍。
　　2011年光伏行業迅猛發展，金剛砂微粉作為光伏切割的主要材料，需求大量增加，由于需求，以及成本的因素影響金剛砂微粉的價格也是一路上漲。
　　產量急劇增長給粉磨機和振動篩行業帶來商機
　　目前國內主要公司采用干法、濕法、干濕相結合的方法生產金剛砂微粉,以適用于不同產品的不同需求。
　　金剛砂微粉的生產工藝過程：(1)取金剛砂原料，經破碎機中碎，并篩分至不大于5mm的金剛砂顆粒，再用整形機對其進行整形至不大于2mm的金剛砂顆粒，且其中橢圓形顆粒占80％以上，再對其進行酸洗除雜，干燥； (2)將上述干燥后的金剛砂顆粒用磨粉機粉碎成d50＝9.5-11.5μm 的金剛砂粉，粉碎時，磨粉機主機電流設定為65-75A，風機流量設定為40-50m3/min，分析機轉速為400--600轉/分； (3)然后用渦流式氣流分級機對金剛砂粉進行分級，分級時，渦流式氣流分級機的風機流量為25-43m3/min，分級輪轉速為 2600--3300轉/分，從分級口分出粒度ds94＝6.5-5.5μm的成品A，旋風口分出ds94≤5.5μm的半成品； (4)將渦流式氣流分級機旋風口分出的半成品用葉輪式氣流分級機再進行二次分級，分級時，葉輪式氣流分級機的風機流量為 25-10m3/min，分級輪轉速為1300--1700轉/分，從分級口分出粒度為ds94＝4.5-3.0μm的成品B，旋風口則分出副產品。
　　正是由于金剛砂微粉生產工藝的特點，因此，在金剛砂微粉需求不斷提升將會給粉磨機和振動篩行業帶來巨大的發展機會。
　　金剛砂微粉產業發展前景
　　近年來，金剛砂微粉的市場需求及總體產量都急劇增長，越來越多萬噸以上的新項目陸續投產或開始建設，但在金剛砂微粉烘干過程中，仍然存在著重污染、高能耗、勞動強度高等問題，影響著行業的規模化發展。技術薄弱仍是影響金剛砂微粉產業發展的一大毒瘤，為此，作為金剛砂微粉產業鏈上游的粉碎和烘干設備等加工企業應清醒的認識到這一點，產業的高速發展，需要多種因素來實現。
　　政策導向：
　　金剛砂微粉生產企業應時刻注意國家政策動向，現在國家將一些稀土、螢石等粉體產品已經列入到了配額制度當中，作為光伏產業不可或缺的金剛砂微粉來說，國家對其進出口貿易是否也存在著限制出口等問題，相關企業應時刻注意國家政策這個風向標。
　　技術實力：
　　日本是金剛砂微粉使用大國，在很多領域都需要金剛砂微粉，而且質量相對要求較高，日本在生產金剛砂微粉方面，技術實力雄厚，質量較好。我國出口到日本的金剛砂微粉對一些高要求的應用方面還存在著質量上的不足，因此，提高自身的技術，對我國金剛砂微粉產業的發展有著重要的作用。
　　盯緊市場動向：
　　隨著近年來我國光伏產業的發展，我國市場對于金剛砂微粉的需求量每年都在遞增，因此這段時間可謂我國金剛砂微粉行業的黃金時代。伴隨著市場需求的迅猛增長，也催生了一批具有一定規模的微粉加工項目和金剛砂冶煉項目的誕生和發展，國內金剛砂微粉市場大有可為。
　　環保意識提升產業發展：
　　因為現在世界發展的趨勢是節能環保，所以光伏發電行業是一個市場潛力巨大的行業，而金剛砂微粉是光伏企業生產加工不可缺少的主要原料之一，因此伴隨著光伏發電行業的發展，金剛砂微粉企業會再次迎來發展的機遇。

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