說(shuō)到坩堝你會(huì)想到什么,,有的小伙伴會(huì)想到美食吧,,但是此坩堝非彼干鍋,這種在實(shí)驗(yàn)室或者工業(yè)生產(chǎn)中使用的坩堝,,給我們的印象就是堅(jiān)硬,,耐高溫,其實(shí)有種地形也被稱為坩堝,。
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這種地形有的形成于遙遠(yuǎn)的白堊紀(jì)恐龍時(shí)代,,火山巖漿噴發(fā)后在地下形成了空洞,最后造成地面大幅度的塌陷,,火山灰和浮石大范圍的飄落堆積,,然后火山口內(nèi)厚積的火山灰被壓縮,溶結(jié),,形成巖石,,巖漿深層地下也會(huì)冷凝固化。
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這種在漫長(zhǎng)的歲月中,,因受侵蝕,形成的火山性陷落結(jié)構(gòu)叫鍋狀盆地,,這種地形也是受高溫?zé)疽约巴庑味寂c使用的坩堝非常的像,,所以這種地形也被稱為坩堝。
. Y2 T5 a6 [7 w% H' t: _圖片來(lái)源:pixabay
5 z% `* A1 I6 _0 S; P坩堝是用以熔化及熔煉金屬液體,,或者物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的一種耐火容器,,一般形狀就好像搗蒜用的罐子,它是上面大下面小基本上算一個(gè)圓柱體,,通過(guò)對(duì)坩堝加熱就能熔化或者提煉出一些需要的物質(zhì),,也是通過(guò)加溫讓一些物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)的重要工具。
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坩堝是用一些耐火性材料如黏土,,瓷土以及石英,,或者一些較難熔化的金屬做成的器皿或者熔化罐,坩堝能耐高溫,,通過(guò)熔化腐蝕物體的性質(zhì)不同可選用不同材料的坩堝,。 $ E( b& S( |1 r. a# i( r
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坩堝的發(fā)展歷史一直覺(jué)得坩堝這個(gè)詞很奇怪,這個(gè)名字是什么時(shí)候出現(xiàn)的,,古代人們又是怎么來(lái)熔煉金屬的,。 銅是最早使用的金屬,其原因是更容易獲取,,人們用木柴(后來(lái)開(kāi)始使用一些木炭)燒銅礦石就能提煉出銅的來(lái),,這也需要一個(gè)熔爐,當(dāng)時(shí)的辦法簡(jiǎn)單粗暴,就是在地上挖一個(gè)坑就開(kāi)始煉銅,。 后來(lái)開(kāi)始用泥土做一些中空的土球,,等其風(fēng)干以后放入銅礦石粉就丟入火中燒,最后倒出熔化的銅水,,這也是最早的坩堝,。 隨著技術(shù)的發(fā)展人們開(kāi)始使用一整套熔煉工具,如坩堝和風(fēng)箱以及風(fēng)管組合使用熔煉金屬,,這樣的生產(chǎn)效率也更高,。 明朝的《天工開(kāi)物·五金》有這樣的描述“高爐火中,坩堝足煉”這也是最早有記載出現(xiàn)坩堝的詞,。 . n7 S! o! W9 p1 \" t! g! Q
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石墨坩堝
) f3 D! O# d5 @5 r. l$ i4 V而到了現(xiàn)代隨著各種金屬和化學(xué)品的種類增多,,出現(xiàn)了各種坩堝,按照材料的不同主要有鑄鐵坩堝,,鉑坩堝,,石英坩堝,陶瓷坩堝,,石墨坩堝等,,有熔煉金屬的坩堝也有用于化學(xué)反應(yīng)的坩堝。
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在這些坩堝中最好奇的還是石墨坩堝,,因?yàn)槭@種原料比較質(zhì)軟,,還有就是石墨多做一些科技產(chǎn)品,而坩堝給人的感覺(jué)就是大而簡(jiǎn)單的一個(gè)容器,,那石墨坩堝到底又有什么不一樣,。
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石墨坩堝是以天然石墨為主要材料,以能耐高溫的黏土為粘合劑,,還要加入瀝青和焦油等原料,,主要用于冶煉特種合金及熔化有色金屬。 8 }- l6 q- e- K
石墨坩堝主要材料是石墨,,所以它有著石墨的很多優(yōu)點(diǎn)和特性,,如能夠承受1200--1600攝氏度的高溫,傳熱性能非常強(qiáng)這就能有效降低熔化時(shí)間,,降低能耗提高效率,。
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石墨坩堝的化學(xué)性能比較穩(wěn)定,這個(gè)特點(diǎn)就讓其在熔煉過(guò)程中不會(huì)與金屬溶液發(fā)生反應(yīng),;還有石墨坩堝的內(nèi)外壁都非常的光滑,,這就不會(huì)在表面留下金屬溶液和殘?jiān)阅慵幢阍谑釄迳系股纤�,,表面都不�?huì)沾到任何一滴水,。
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但石墨坩堝也有一些問(wèn)題要解決,,如石墨如果遇到高溫后就會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng),這種反應(yīng)就會(huì)讓結(jié)構(gòu)中的氣孔增多,,最后造成結(jié)構(gòu)疏松塌陷,,而石墨坩堝為了防止石墨的氧化反應(yīng),就需要在石墨坩堝表面涂上抗氧化涂料,,遇到高溫時(shí)這種涂料就能滲入到石墨坩堝氣孔中,,防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這樣不僅能讓石墨坩堝抵御高溫還能延長(zhǎng)其使用壽命,。
2 L# N; I! k2 Z* g# G+ S 為什么坩堝不會(huì)熔化
2 l) q2 C9 t% w0 |鋼材是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的材料,,遍及我們生活的方方面面,我們經(jīng)�,?吹皆跓掍搹S中,,通過(guò)一個(gè)金屬一樣的容器來(lái)盛裝已經(jīng)熔化的鋼水,然后倒入模型中冷卻后就成型了,,但同樣是金屬,,裝鋼水的這個(gè)容器為什么就不會(huì)被熔化呢?
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/ m1 u( I$ z) r; E& P其實(shí)這種金屬容器是由多層結(jié)構(gòu)組成的,,最里面的這一層叫絕緣層,,也叫隔熱層,此外第二層還有隔溫層,,這層是將很多種耐高溫的材料合在一起做成耐高溫合金,,比如鋁鎂層,而最外面的一層才是我們看到的那種普通金屬層,。 鋼水溫度經(jīng)過(guò)里面的一層層削弱之后,到了最外面的一層后溫度就只有三百多度了,,遠(yuǎn)低于金屬熔化的溫度,,自然也就不會(huì)熔化了。 4 Y/ a0 s4 ~$ J5 d G& X
而這種金屬容器最里面的那種隔熱層就是用的坩堝,,它是由石英砂等材料做成的,,它能承受達(dá)到1700攝氏度都不會(huì)熔化,對(duì)于那些普通的金屬來(lái)說(shuō)熔化溫度也才一千多度,,鋼的熔點(diǎn)也就1500攝氏度左右,,因此坩堝是不會(huì)發(fā)生熔化的。
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1 J( R. y' b* k( G, g; c/ Z還有就是在溶解或者盛裝金屬溶液之前,,也需要選擇好坩堝的材質(zhì),,就能避免金屬溶液將坩堝熔化,其實(shí)金屬溶液也會(huì)在坩堝內(nèi)與其發(fā)生反應(yīng)和受到高溫?zé)�,,這些反應(yīng)和燒灼會(huì)讓坩堝不斷受到侵蝕,,坩堝壁的厚度會(huì)逐漸變薄,直到最后報(bào)廢。 . ?7 }, d* t" @
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) e% K$ `; V4 J; w而到了現(xiàn)代隨著煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步,,對(duì)于坩堝的要求越來(lái)越高,,它除了要能夠滿足最基本的盛裝鐵水之外,它還要承受著在裝的過(guò)程中鐵水的進(jìn)一步脫氧及合金的作用,。 ; {5 O" s% t1 e5 o3 G
我們看到的坩堝是能承受高溫又大還很笨重,,表面還沾滿了各種物質(zhì)殘?jiān)娜萜鳎芹釄迨钦麄(gè)金屬的熔煉,,和一些物質(zhì)加熱后的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中不可或缺的重要容器,。
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