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連云港一企業深夜發生火災,性狀穩定的硅產品為何燃爆?

2020-04-24 09:39:27|來源 科技日報
摘要 科技日報記者從當地政府獲悉,系當地一家工廠發生火災,消防人員已在現場救援。記者獲得的一段視頻顯示,現場有明顯火光,隨后一個火球騰空而起,有劇烈爆炸聲傳出。

4月21日晚,江蘇省連云港市贛榆區傳出巨響。

科技日報記者從當地政府獲悉,系當地一家工廠發生火災,消防人員已在現場救援。記者獲得的一段視頻顯示,現場有明顯火光,隨后一個火球騰空而起,有劇烈爆炸聲傳出。

連云港市贛榆區政府工作人員稱,系一家生產碳化硅的企業起火。涉事工廠是連云港宏興研磨材料有限公司。天眼查信息顯示,該公司成立于2006年01月06日,注冊地位于贛榆區城頭鎮后黃墩村,法定代表人為胡玲玲。該企業主要加工并銷售石英砂和硅微粉。

無論是石英砂還是碳化硅,都是性狀十分穩定的物質,為何發生了燃爆?

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南京工業大學材料科學與工程學院副教授孔勇分析認為,石英砂和碳化硅生產工藝都不復雜,一般不添加易燃易爆物質,但碳化硅生產過程中會產生一些副產物——一氧化碳。

此次燃爆事故的具體原因,仍有待相關專家調查。

碳化硅是什么物質?

“石英砂就是沙子,硅微粉是石英砂粉碎后的產物,碳化硅是石英砂加入焦炭高溫燒制而來,它們的主要成分都是硅基無機非金屬材料。”南京工業大學材料科學與工程學院副教授孔勇告訴記者。

連云港是我國重要的硅資源和硅材料產業基地,當地有大量的硅材料企業。石英砂和硅微粉是比較低端的產品,碳化硅附加值相對高一些,但是近年來該行業產能嚴重過剩。

由于天然含量非常少,碳化硅主要為人造。一般以石英砂、焦炭、木屑為原料,在電爐中加熱到2000℃左右,經過相應工藝流程后得到碳化硅微粉。1891年,人類首次在實驗中發現碳化硅時,誤認為是金剛石的混合體,故取名金剛砂。在大自然也存在罕見的碳化硅礦物,叫莫桑石。

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碳化硅(資料圖)

因其化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好且價格不貴,所以碳化硅的應用十分廣泛,主要有四大應用領域:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。

“碳化硅陶瓷制品在航空航天、石油化工、微電子等領域有廣泛應用,如用作飛機剎車片、新一代半導體芯片等,此外常用它作為磨料和耐火材料。”孔勇介紹。

性狀穩定的硅產品為何燃爆?

“無論是石英砂、硅微粉還是碳化硅,它們都是耐高溫的無機非金屬材料,性狀十分穩定?!笨子赂嬖V記者。

石英砂的生產簡單,性狀穩定,發生燃爆的可能性非常低。硅微粉雖是將石英砂進行超細粉碎,顆粒直徑較小,但它本身已經是氧化物,且質量較大,不易飄浮在空氣中,發生粉塵爆炸的可能性也很低。

孔勇分析說,碳化硅的生產工藝流程不復雜,沒有加入大量易燃易爆物質,“但是,碳化硅生產過程中,會產生一些副產物,比如易燃易爆的一氧化碳?!?/p>

記者查詢發現,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,一氧化碳大多直排。

碳化硅產能過剩利潤微薄

由于技術門檻較低、資源豐富,我國的碳化硅生產企業較多,產能明顯過剩,企業利潤微薄。

記者查詢得知,僅2012年我國就有碳化硅冶煉企業200多家,年生產能力220多萬噸。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%。

目前,我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;

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。

“以二氧化硅為例,沉淀二氧化硅價格約為7000元/噸,氣相二氧化硅的價格約為20000元/噸,二氧化硅氣凝膠達20萬元/噸,技術含量不同,附加值相差巨大?!笨子赂嬖V記者。

據了解,孔勇副教授目前正在研發的碳化硅氣凝膠,將致密的碳化硅進行納米多孔化,質量僅有致密碳化硅的1/10,耐高溫和隔熱性能較高,極大地拓展了碳化硅材料的應用場景,處于國際前沿,有望用于航空航天等關鍵領域。

現今全球經濟放緩,硅材料企業利潤微薄,安全生產措施極有可能被忽視。孔勇建議,依靠科技創新實現硅材料產業轉型升級,是解決粗放式發展的根本路徑。


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