碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)又名碳(tan)(tan)硅(gui)石(shi)、金剛砂(sha)(sha)，是一(yi)種(zhong)(zhong)無機(ji)物，化(hua)學式為(wei)(wei)(wei)SiC，是用石(shi)英砂(sha)(sha)、石(shi)油焦(或(huo)煤焦)、木(mu)屑(生(sheng)產綠色(se)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)時需要加食鹽(yan))等原料(liao)通(tong)過電阻爐高溫冶煉而成。碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)在(zai)大自(zi)然(ran)也存在(zai)罕見的(de)礦(kuang)物，莫(mo)桑石(shi)。在(zai)C、N、B等非氧化(hua)物高技(ji)術耐火原料(liao)中，碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)為(wei)(wei)(wei)應用最廣(guang)泛(fan)、最經濟的(de)一(yi)種(zhong)(zhong)，可(ke)以稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)金鋼砂(sha)(sha)或(huo)耐火砂(sha)(sha)。 中國工業生(sheng)產的(de)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)分為(wei)(wei)(wei)黑色(se)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)和綠色(se)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)兩(liang)種(zhong)(zhong)，均(jun)為(wei)(wei)(wei)六方晶體，比(bi)重為(wei)(wei)(wei)3.20～3.25，顯(xian)微硬度為(wei)(wei)(wei)2840～3320kg/mm2。

理化性質

　　物質特性

　　碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅由(you)于(yu)(yu)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性能穩定、導(dao)熱(re)系(xi)數(shu)高(gao)、熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數(shu)小、耐(nai)(nai)磨性能好(hao)，除(chu)作磨料(liao)用外，還有很多其(qi)他用途，例如：以特殊工藝(yi)把碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅粉末涂布于(yu)(yu)水輪機葉輪或汽缸體的(de)內(nei)壁，可(ke)提高(gao)其(qi)耐(nai)(nai)磨性而延長(chang)使(shi)用壽命1～2倍;用以制(zhi)成的(de)高(gao)級耐(nai)(nai)火材(cai)料(liao)，耐(nai)(nai)熱(re)震、體積(ji)小、重量(liang)輕(qing)而強(qiang)度高(gao)，節能效果好(hao)。低品級碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(含SiC約85%)是極(ji)好(hao)的(de)脫氧(yang)劑(ji)，用它(ta)可(ke)加快煉鋼速度，并便于(yu)(yu)控(kong)制(zhi)化(hua)(hua)(hua)學(xue)成分，提高(gao)鋼的(de)質量(liang)。此外，碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅還大量(liang)用于(yu)(yu)制(zhi)作電熱(re)元件(jian)硅碳(tan)(tan)棒。

　　碳(tan)化(hua)(hua)硅的硬(ying)度(du)很大,莫氏硬(ying)度(du)為9.5級，僅次于世(shi)界上最硬(ying)的金剛石(10級)，具有優良的導熱性(xing)能，是一種半導體，高(gao)溫時能抗氧化(hua)(hua)。

　　碳化(hua)硅至(zhi)少(shao)有(you)(you)70種結晶(jing)型態。α-碳化(hua)硅為(wei)(wei)最常見的(de)一種同質異晶(jing)物(wu)，在高(gao)于2000 °C高(gao)溫下形成，具有(you)(you)六角晶(jing)系結晶(jing)構造(似(si)纖(xian)維鋅(xin)礦)。β-碳化(hua)硅，立方(fang)晶(jing)系結構，與鉆石相(xiang)(xiang)似(si)，則在低于2000 °C生成。雖然在異相(xiang)(xiang)觸媒擔體(ti)的(de)應用上，因其具有(you)(you)比α型態更(geng)高(gao)之單(dan)位表(biao)面積而(er)引人注(zhu)目(mu)，而(er)另一種碳化(hua)硅，μ-碳化(hua)硅最為(wei)(wei)穩定，且碰(peng)撞時(shi)有(you)(you)較為(wei)(wei)悅耳的(de)聲音，但(dan)直(zhi)至(zhi)今日，這兩種型態尚未(wei)有(you)(you)商業上之應用。

　　因其3.2g/cm3的(de)比重及較高(gao)的(de)升華(hua)溫度(約(yue)2700 °C)，碳化(hua)(hua)硅很適合做(zuo)為(wei)軸承或(huo)高(gao)溫爐之原料物件(jian)。在任何已(yi)能達到的(de)壓力下，它(ta)都不會(hui)熔化(hua)(hua)，且具有相(xiang)當低的(de)化(hua)(hua)學(xue)活(huo)性(xing)。由于其高(gao)熱導性(xing)、高(gao)崩潰電場強度及高(gao)最大電流密度，在半導體高(gao)功率元件(jian)的(de)應用上，不少人(ren)試著用它(ta)來取代(dai)硅[1]。此外，它(ta)與(yu)微(wei)波輻射有很強的(de)耦(ou)合作用，并其所有之高(gao)升華(hua)點(dian)，使其可實際應用于加熱金(jin)屬。

　　純(chun)(chun)碳化(hua)硅(gui)(gui)為(wei)無色(se)，而工業生產(chan)之(zhi)棕至黑色(se)系由于含(han)鐵之(zhi)不純(chun)(chun)物。晶(jing)體上彩虹(hong)般的光(guang)澤則是因為(wei)其表面產(chan)生之(zhi)二氧化(hua)硅(gui)(gui)保(bao)護(hu)層所致(zhi)。

　　物質結構

　　純(chun)碳化(hua)硅(gui)(gui)是無(wu)色透明(ming)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)。工(gong)業(ye)碳化(hua)硅(gui)(gui)因所含雜質(zhi)的(de)(de)(de)(de)種(zhong)類和含量(liang)不(bu)同(tong)，而呈淺黃、綠、藍(lan)乃(nai)至黑色，透明(ming)度(du)隨其純(chun)度(du)不(bu)同(tong)而異(yi)。碳化(hua)硅(gui)(gui)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構分為六方或(huo)菱(ling)面體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de) α-SiC和立(li)方體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)β-SiC(稱立(li)方碳化(hua)硅(gui)(gui))。α-SiC由于(yu)(yu)其晶(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構中碳和硅(gui)(gui)原子(zi)的(de)(de)(de)(de)堆垛序列不(bu)同(tong)而構成許多不(bu)同(tong)變(bian)(bian)體(ti)(ti)(ti)(ti)，已發現70余種(zhong)。β-SiC于(yu)(yu)2100℃以上時轉變(bian)(bian)為α-SiC。碳化(hua)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)制法(fa)是用優質(zhi)石(shi)英砂和石(shi)油焦在(zai)電阻爐內(nei)煉制。煉得(de)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)硅(gui)(gui)塊(kuai)，經破碎、酸堿(jian)洗、磁(ci)選和篩分或(huo)水(shui)選而制成各種(zhong)粒度(du)的(de)(de)(de)(de)產品。

產能需求

　　產能情況

　　中國(guo)有碳(tan)化硅(gui)冶(ye)煉企(qi)業(ye)200多家(jia)，年生產(chan)能力(li)(li)220多萬(wan)噸(dun)(其(qi)中：綠碳(tan)化硅(gui)塊(kuai)120多萬(wan)噸(dun)，黑(hei)碳(tan)化硅(gui)塊(kuai)約(yue)100萬(wan)噸(dun))。冶(ye)煉變壓器(qi)(qi)功率(lv)大(da)多為(wei)6300~12500kVA，最大(da)冶(ye)煉變壓器(qi)(qi)為(wei)32000kVA。加工(gong)制(zhi)(zhi)砂(sha)(sha)(sha)、微(wei)(wei)粉生產(chan)企(qi)業(ye)300多家(jia)，年生產(chan)能力(li)(li)200多萬(wan)噸(dun)。2012年，中國(guo)碳(tan)化硅(gui)產(chan)能利用率(lv)不足45%。約(yue)三分之一的冶(ye)煉企(qi)業(ye)有加工(gong)制(zhi)(zhi)砂(sha)(sha)(sha)微(wei)(wei)粉生產(chan)線。碳(tan)化硅(gui)加工(gong)制(zhi)(zhi)砂(sha)(sha)(sha)微(wei)(wei)粉生產(chan)企(qi)業(ye)主要分布在(zai)河南、山東、江(jiang)蘇、吉林(lin)、黑(hei)龍(long)江(jiang)等(deng)省。

　　中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)冶(ye)煉(lian)生產工藝、技術裝備(bei)和單噸能(neng)耗達到世(shi)界(jie)(jie)(jie)領先水平。黑、綠碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)原塊的(de)(de)質量(liang)(liang)水平也屬世(shi)界(jie)(jie)(jie)級(ji)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)與世(shi)界(jie)(jie)(jie)先進水平的(de)(de)差(cha)距主要集中(zhong)(zhong)(zhong)在四個方(fang)面：一是(shi)(shi)在生產過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)很(hen)(hen)(hen)少使用大(da)型機(ji)械設備(bei)，很(hen)(hen)(hen)多工序依靠人力完成，人均碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產量(liang)(liang)較(jiao)低;二是(shi)(shi)在碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)深加工產品上，對粒度砂和微粉產品的(de)(de)質量(liang)(liang)管(guan)理(li)不夠精細，產品質量(liang)(liang)的(de)(de)穩定性(xing)不夠;三是(shi)(shi)某些尖端產品的(de)(de)性(xing)能(neng)指標與發達國(guo)家同(tong)類(lei)產品相比有(you)一定差(cha)距;四是(shi)(shi)冶(ye)煉(lian)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)一氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)直接(jie)排放(fang)。國(guo)外主要企業(ye)(ye)基本實現了封(feng)閉冶(ye)煉(lian)，而中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)冶(ye)煉(lian)幾乎全(quan)部(bu)是(shi)(shi)開放(fang)式冶(ye)煉(lian)，一氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)全(quan)部(bu)直排。2012年，中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)企業(ye)(ye)開發出了封(feng)閉冶(ye)煉(lian)技術，實現了一氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)全(quan)部(bu)回收(shou)，但(dan)是(shi)(shi)距離全(quan)行業(ye)(ye)普及還有(you)很(hen)(hen)(hen)長的(de)(de)路要走。

　　根(gen)據中國機床工業協會(hui)磨料磨具(ju)專委會(hui)碳(tan)化(hua)硅專家委員會(hui)的(de)數(shu)據，截(jie)至2012年底，全球(qiu)碳(tan)化(hua)硅產能(neng)(neng)達(da)260萬噸(dun)以上(shang)，產能(neng)(neng)達(da)到1萬噸(dun)以上(shang)的(de)國家有13個(ge)，占全球(qiu)總(zong)產能(neng)(neng)的(de)98%。其中中國碳(tan)化(hua)硅產能(neng)(neng)達(da)到220萬噸(dun)，占全球(qiu)總(zong)產能(neng)(neng)的(de)84%。

　　中(zhong)國碳化(hua)硅冶煉(lian)企業主要分(fen)布(bu)在(zai)甘肅、寧(ning)夏、青海、新疆、四(si)川等(deng)地，約占總產能85%。

　　2012年在中國經濟發展速(su)度放緩(huan)的(de)(de)情況下，生產(chan)情況普(pu)遍不理(li)想，加之光(guang)伏企業(ye)(ye)舉步維艱，碳(tan)化硅(gui)作為耐材(cai)、磨料和光(guang)伏行業(ye)(ye)的(de)(de)基礎原材(cai)料，出口和內銷均大幅下滑。綠(lv)碳(tan)化硅(gui)微粉加工(gong)企業(ye)(ye)更是身陷光(guang)伏企業(ye)(ye)的(de)(de)債(zhai)務鏈條，多數冶煉企業(ye)(ye)沒有開(kai)工(gong)，或(huo)者短(duan)暫開(kai)工(gong)后即(ji)停產(chan)。

　　2012年全年中國黑碳(tan)化硅產能沒(mei)有(you)正常釋放，一方面(mian)是(shi)成交(jiao)緩慢(man)，庫(ku)存消耗慢(man),占壓資(zi)金量大(da)，另一方面(mian)是(shi)下游行業消費商(shang)回款(kuan)(kuan)時(shi)間長(chang)，欠款(kuan)(kuan)現象嚴重(zhong)，導致(zhi)某些(xie)企業資(zi)金鏈緊張。

　　2012年中國黑碳(tan)化硅的(de)主產地(di)為寧夏(xia)和(he)甘肅，青海(hai)和(he)新疆的(de)原有產能(neng)(neng)(neng)逐漸被(bei)淘汰，加上湖(hu)北丹(dan)江(jiang)口弘源的(de)冶(ye)煉產能(neng)(neng)(neng)，共計76.9萬噸(dun)， 2012年總產量約為34萬噸(dun)，黑碳(tan)化硅冶(ye)煉企業的(de)產能(neng)(neng)(neng)利用率約為44.5%。

　　中國綠碳化硅冶(ye)煉的(de)主產(chan)地是甘肅、青(qing)海、新疆和四(si)川。四(si)川主要靠水(shui)力(li)發電(dian)站(zhan)供(gong)電(dian)，受(shou)到枯(ku)水(shui)期電(dian)力(li)短缺(que)的(de)影響(xiang)，一年的(de)生產(chan)時間只在4-10月(yue)份，最長能(neng)堅持6個月(yue)的(de)生產(chan)，但四(si)川的(de)冶(ye)煉爐幾乎沒有(you)正(zheng)常(chang)開工，主要因為市場需求疲軟，庫存難以消(xiao)耗(hao)。2012年前三季度，中國鋼鐵廠開工率(lv)較低(di)，只有(you)到10月(yue)份以后鋼廠增加了開工率(lv)，對原料和耐火材(cai)料的(de)消(xiao)耗(hao)才略(lve)有(you)增加，消(xiao)耗(hao)了部分庫存。

　　市場需求

　　據海關(guan)統計顯示：2012年(nian)全(quan)年(nian)，中國(guo)碳(tan)化(hua)硅(gui)出(chu)口16.47萬噸，同比(bi)(bi)下降(jiang)23.83%，出(chu)口2.75億(yi)美(mei)元，同比(bi)(bi)下降(jiang)44.28%，出(chu)口平均價(jia)格1671.53美(mei)元/噸，同比(bi)(bi)下降(jiang)26.84%。出(chu)口量(liang)價(jia)大(da)幅度下降(jiang)。全(quan)年(nian)領(ling)證量(liang)合計17.1萬噸，占全(quan)年(nian)出(chu)口量(liang)的104%。生產的碳(tan)化(hua)硅(gui)主要的出(chu)口國(guo)家有美(mei)國(guo)、日本、韓國(guo)、及某(mou)些歐洲(zhou)國(guo)家。