碳化硅（黑綠）

　　碳化硅又名碳硅石、金剛砂，是一種無機物，化學式為SiC，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種，可以稱為金鋼砂或耐火砂。 中國工業生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

理化性質

　　物質特性

　　碳化硅由于化學性能穩定、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：以特殊工藝把碳化硅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。低品級碳化硅(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，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。

　　碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。

　　碳化硅至少有70種結晶型態。α-碳化硅為最常見的一種同質異晶物，在高于2000 °C高溫下形成，具有六角晶系結晶構造(似纖維鋅礦)。β-碳化硅，立方晶系結構，與鉆石相似，則在低于2000 °C生成。雖然在異相觸媒擔體的應用上，因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目，而另一種碳化硅，μ-碳化硅最為穩定，且碰撞時有較為悅耳的聲音，但直至今日，這兩種型態尚未有商業上之應用。

　　因其3.2g/cm3的比重及較高的升華溫度(約2700 °C)，碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下，它都不會熔化，且具有相當低的化學活性。由于其高熱導性、高崩潰電場強度及高最大電流密度，在半導體高功率元件的應用上，不少人試著用它來取代硅[1]。此外，它與微波輻射有很強的耦合作用，并其所有之高升華點，使其可實際應用于加熱金屬。

　　純碳化硅為無色，而工業生產之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化硅保護層所致。

　　物質結構

　　純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅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。碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)。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。碳化硅的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化硅塊，經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。

產能需求

　　產能情況

　　中國有碳化硅冶煉企業200多家，年生產能力220多萬噸(其中：綠碳化硅塊120多萬噸，黑碳化硅塊約100萬噸)。冶煉變壓器功率大多為6300~12500kVA，最大冶煉變壓器為32000kVA。加工制砂、微粉生產企業300多家，年生產能力200多萬噸。2012年，中國碳化硅產能利用率不足45%。約三分之一的冶煉企業有加工制砂微粉生產線。碳化硅加工制砂微粉生產企業主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。

　　中國碳化硅冶煉生產工藝、技術裝備和單噸能耗達到世界領先水平。黑、綠碳化硅原塊的質量水平也屬世界級。中國碳化硅與世界先進水平的差距主要集中在四個方面：一是在生產過程中很少使用大型機械設備，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅產量較低;二是在碳化硅深加工產品上，對粒度砂和微粉產品的質量管理不夠精細，產品質量的穩定性不夠;三是某些尖端產品的性能指標與發達國家同類產品相比有一定差距;四是冶煉過程中一氧化碳直接排放。國外主要企業基本實現了封閉冶煉，而中國碳化硅冶煉幾乎全部是開放式冶煉，一氧化碳全部直排。2012年，中國企業開發出了封閉冶煉技術，實現了一氧化碳全部回收，但是距離全行業普及還有很長的路要走。

　　根據中國機床工業協會磨料磨具專委會碳化硅專家委員會的數據，截至2012年底，全球碳化硅產能達260萬噸以上，產能達到1萬噸以上的國家有13個，占全球總產能的98%。其中中國碳化硅產能達到220萬噸，占全球總產能的84%。

　　中國碳化硅冶煉企業主要分布在甘肅、寧夏、青海、新疆、四川等地，約占總產能85%。

　　2012年在中國經濟發展速度放緩的情況下，生產情況普遍不理想，加之光伏企業舉步維艱，碳化硅作為耐材、磨料和光伏行業的基礎原材料，出口和內銷均大幅下滑。綠碳化硅微粉加工企業更是身陷光伏企業的債務鏈條，多數冶煉企業沒有開工，或者短暫開工后即停產。

　　2012年全年中國黑碳化硅產能沒有正常釋放，一方面是成交緩慢，庫存消耗慢,占壓資金量大，另一方面是下游行業消費商回款時間長，欠款現象嚴重，導致某些企業資金鏈緊張。

　　2012年中國黑碳化硅的主產地為寧夏和甘肅，青海和新疆的原有產能逐漸被淘汰，加上湖北丹江口弘源的冶煉產能，共計76.9萬噸， 2012年總產量約為34萬噸，黑碳化硅冶煉企業的產能利用率約為44.5%。

　　中國綠碳化硅冶煉的主產地是甘肅、青海、新疆和四川。四川主要靠水力發電站供電，受到枯水期電力短缺的影響，一年的生產時間只在4-10月份，最長能堅持6個月的生產，但四川的冶煉爐幾乎沒有正常開工，主要因為市場需求疲軟，庫存難以消耗。2012年前三季度，中國鋼鐵廠開工率較低，只有到10月份以后鋼廠增加了開工率，對原料和耐火材料的消耗才略有增加，消耗了部分庫存。

　　市場需求

　　據海關統計顯示：2012年全年，中國碳化硅出口16.47萬噸，同比下降23.83%，出口2.75億美元，同比下降44.28%，出口平均價格1671.53美元/噸，同比下降26.84%。出口量價大幅度下降。全年領證量合計17.1萬噸，占全年出口量的104%。生產的碳化硅主要的出口國家有美國、日本、韓國、及某些歐洲國家。