4月(yue)21日晚(wan)，江蘇省連云(yun)港市贛(gan)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(qi)火(huo)。涉事工(gong)廠是連云(yun)港宏興研磨材料有限(xian)公(gong)司。天眼查信息顯示，該公(gong)司成立于2006年01月06日(ri)，注冊地位于贛榆區城頭鎮后黃墩村，法(fa)定代表人為(wei)胡玲玲。該企業主要加(jia)工(gong)并銷售(shou)石英(ying)砂和硅微粉。

無論是石英砂還(huan)是碳化(hua)硅，都是性狀十(shi)分穩定的物(wu)質，為何發生了燃爆(bao)？

南(nan)京工業大學(xue)材(cai)料科學(xue)與(yu)工程(cheng)學(xue)院副(fu)(fu)教授孔勇(yong)分析認為，石英砂和碳化硅(gui)生產(chan)工藝都不復雜(za)，一般不添加易(yi)燃易(yi)爆物質，但碳化硅(gui)生產(chan)過(guo)程(cheng)中會產(chan)生一些副(fu)(fu)產(chan)物——一氧化碳。

此次燃爆事故的具體原因，仍有待(dai)相關專家調查。

碳化硅是什么物質？

“石英(ying)砂就是(shi)沙子，硅(gui)微粉(fen)是(shi)石英(ying)砂粉(fen)碎(sui)后的(de)產物(wu)，碳化硅(gui)是(shi)石英(ying)砂加入焦炭高溫(wen)燒制而(er)來，它們的(de)主(zhu)要成分都(dou)是(shi)硅(gui)基無機非金屬材料。”南京工業大學(xue)材料科學(xue)與工程學(xue)院副教授(shou)孔勇告訴記者。

連云港是我國重(zhong)要的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)資源和(he)硅(gui)(gui)(gui)材(cai)(cai)料產業(ye)基地，當地有大量(liang)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)材(cai)(cai)料企業(ye)。石英砂和(he)硅(gui)(gui)(gui)微(wei)粉是比較(jiao)低(di)端的(de)(de)產品，碳化硅(gui)(gui)(gui)附加值相對高一些，但是近年來該行業(ye)產能(neng)嚴(yan)重(zhong)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(de)混合體，故取名金(jin)剛砂。在(zai)大自然也(ye)存(cun)在(zai)罕見的(de)碳化(hua)硅(gui)礦物，叫莫桑石。

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(tao)瓷制品在航空航天、石油(you)化工(gong)、微電子等領(ling)域有廣泛(fan)應用，如(ru)用作飛機剎車(che)片、新一代(dai)半導體芯片等，此外常用它作為磨料(liao)和耐火材料(liao)。”孔勇介紹。

性狀穩定的硅產品為何燃爆？

“無(wu)論是(shi)石英砂、硅(gui)微粉還(huan)是(shi)碳化硅(gui)，它們都是(shi)耐(nai)高溫的(de)無(wu)機非金屬材料，性狀十分穩定。”孔勇告訴記者。

石(shi)英砂(sha)的生產簡單，性狀穩定，發(fa)(fa)生燃爆(bao)的可能性非常低。硅微粉(fen)雖是將(jiang)石(shi)英砂(sha)進行(xing)超細粉(fen)碎(sui)，顆(ke)粒直徑較(jiao)小(xiao)，但它本(ben)身已經是氧化物，且質量較(jiao)大，不易飄浮在空氣中，發(fa)(fa)生粉(fen)塵爆(bao)炸的可能性也很低。

孔勇分析說，碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)的生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝流程(cheng)不復雜(za)，沒有加入大量易(yi)燃(ran)易(yi)爆(bao)物質，“但是，碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)中，會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一些副產(chan)(chan)物，比如易(yi)燃(ran)易(yi)爆(bao)的一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)。”

記(ji)者查詢發(fa)現(xian)，國外主要企(qi)業基本實(shi)現(xian)了封閉冶煉(lian)，而中國碳(tan)化硅冶煉(lian)幾乎全(quan)部是開放式冶煉(lian)，一氧化碳(tan)大多直排。

碳化硅產能過剩利潤微薄

由于技術門檻較(jiao)低、資源豐富，我(wo)國的碳化硅生產(chan)企業(ye)(ye)較(jiao)多，產(chan)能明(ming)顯過剩(sheng)，企業(ye)(ye)利潤微薄。

記者查詢(xun)得(de)知(zhi)，僅(jin)2012年(nian)我國就有碳(tan)化(hua)硅冶煉企業200多(duo)家，年(nian)生(sheng)產能(neng)(neng)力(li)220多(duo)萬噸。加工制砂、微粉(fen)生(sheng)產企業300多(duo)家，年(nian)生(sheng)產能(neng)(neng)力(li)200多(duo)萬噸。2012年(nian)，中國碳(tan)化(hua)硅產能(neng)(neng)利用率(lv)不足45%。

目(mu)前(qian)，我國碳(tan)化硅與(yu)世界先進(jin)水平的差距主(zhu)要集中(zhong)在四個方面：

一是(shi)在(zai)生產過(guo)程中很(hen)少使用大型機械設備，很(hen)多工序依靠(kao)人力完成；

二是(shi)在碳(tan)化硅深加工產品上，對粒度砂和微粉(fen)產品的(de)質量管(guan)理不(bu)夠精細，產品質量的(de)穩定(ding)性(xing)不(bu)夠；

三是某些尖端產(chan)品的性能指標(biao)與發達國家同(tong)類(lei)產(chan)品相比有一定差距；

四是冶煉(lian)過程中一氧化碳直接排放。

“以二氧化(hua)(hua)(hua)硅為例，沉淀二氧化(hua)(hua)(hua)硅價格約為7000元/噸(dun)，氣相二氧化(hua)(hua)(hua)硅的價格約為20000元/噸(dun)，二氧化(hua)(hua)(hua)硅氣凝(ning)膠達20萬元/噸(dun)，技術含量不同，附加值相差巨(ju)大。”孔勇告(gao)訴記者。

據了解，孔(kong)勇副教授目前正在研發的碳化硅氣凝膠，將致(zhi)密(mi)的碳化硅進行納(na)米多孔(kong)化，質量僅有致(zhi)密(mi)碳化硅的1/10，耐高溫和隔(ge)熱性能較高，極大地拓展了碳化硅材料的應(ying)用場景，處于國(guo)際前沿，有望用于航空航天等關(guan)鍵(jian)領域。

現(xian)今全球經濟放緩，硅材料企業(ye)利潤微薄，安全生產(chan)(chan)措(cuo)施(shi)極(ji)有可(ke)能(neng)被忽視(shi)。孔勇建議(yi)，依(yi)靠(kao)科技創新實現(xian)硅材料產(chan)(chan)業(ye)轉型(xing)升(sheng)級，是解決(jue)粗放式發展的根本路徑(jing)。