|
说到坩埚你会想到什么，有的小伙伴会想到美食吧，但是此坩埚非彼干锅，这种在实验室或者工业生产中使用的坩埚，给我们的印象就是坚硬，耐高温，其实有种地形也被称为坩埚。
" [ c! b2 ?/ X8 w
这种地形有的形成于遥远的白垩纪恐龙时代，火山岩浆喷发后在地下形成了空洞，最后造成地面大幅度的塌陷，火山灰和浮石大范围的飘落堆积，然后火山口内厚积的火山灰被压缩，溶结，形成岩石，岩浆深层地下也会冷凝固化。 ' c& k$ V4 u8 u9 a! h! j
这种在漫长的岁月中，因受侵蚀，形成的火山性陷落结构叫锅状盆地，这种地形也是受高温烧烤以及外形都与使用的坩埚非常的像，所以这种地形也被称为坩埚。 - k2 V# n' ~/ @. y
图片来源：pixabay ; u" U9 i: m0 r& m# T" Y5 `/ o
坩埚是用以熔化及熔炼金属液体，或者物质化学反应的一种耐火容器，一般形状就好像捣蒜用的罐子，它是上面大下面小基本上算一个圆柱体，通过对坩埚加热就能熔化或者提炼出一些需要的物质，也是通过加温让一些物质起化学反应的重要工具。
( ]' @! Q( v3 j n0 a, d
坩埚是用一些耐火性材料如黏土，瓷土以及石英，或者一些较难熔化的金属做成的器皿或者熔化罐，坩埚能耐高温，通过熔化腐蚀物体的性质不同可选用不同材料的坩埚。
3 [& u C' w7 B' \. [
2 w' I8 M* X7 H# O
# H5 Z7 A+ Z$ x# x' y
坩埚的发展历史一直觉得坩埚这个词很奇怪，这个名字是什么时候出现的，古代人们又是怎么来熔炼金属的。 铜是最早使用的金属，其原因是更容易获取，人们用木柴（后来开始使用一些木炭）烧铜矿石就能提炼出铜的来，这也需要一个熔炉，当时的办法简单粗暴，就是在地上挖一个坑就开始炼铜。 后来开始用泥土做一些中空的土球，等其风干以后放入铜矿石粉就丢入火中烧，最后倒出熔化的铜水，这也是最早的坩埚。 随着技术的发展人们开始使用一整套熔炼工具，如坩埚和风箱以及风管组合使用熔炼金属，这样的生产效率也更高。 明朝的《天工开物·五金》有这样的描述“高炉火中，坩埚足炼”这也是最早有记载出现坩埚的词。
3 H9 f3 w* ^/ x
/ t& s; x4 A& k) C' j石墨坩埚" F# x$ U( M* d. U' r6 X9 ]. v
而到了现代随着各种金属和化学品的种类增多，出现了各种坩埚，按照材料的不同主要有铸铁坩埚，铂坩埚，石英坩埚，陶瓷坩埚，石墨坩埚等，有熔炼金属的坩埚也有用于化学反应的坩埚。 9 W% M2 q8 M+ O( U& Q
在这些坩埚中最好奇的还是石墨坩埚，因为石墨这种原料比较质软，还有就是石墨多做一些科技产品，而坩埚给人的感觉就是大而简单的一个容器，那石墨坩埚到底又有什么不一样。 . {. x: C. @" w7 r
石墨坩埚是以天然石墨为主要材料，以能耐高温的黏土为粘合剂，还要加入沥青和焦油等原料，主要用于冶炼特种合金及熔化有色金属。 " u) J4 X7 P% g9 |
石墨坩埚主要材料是石墨，所以它有着石墨的很多优点和特性，如能够承受1200--1600摄氏度的高温，传热性能非常强这就能有效降低熔化时间，降低能耗提高效率。 8 S/ _( L1 d5 U. t- y
石墨坩埚的化学性能比较稳定，这个特点就让其在熔炼过程中不会与金属溶液发生反应；还有石墨坩埚的内外壁都非常的光滑，这就不会在表面留下金属溶液和残渣，所以你即便在石墨坩埚上倒上水，表面都不会沾到任何一滴水。
5 {$ ]" {) C$ j3 P9 `" h3 Q0 m
# r1 }# [+ a& S4 V$ x& c4 G. y
! Q/ K; o' A3 U+ @
但石墨坩埚也有一些问题要解决，如石墨如果遇到高温后就会发生氧化反应，这种反应就会让结构中的气孔增多，最后造成结构疏松塌陷，而石墨坩埚为了防止石墨的氧化反应，就需要在石墨坩埚表面涂上抗氧化涂料，遇到高温时这种涂料就能渗入到石墨坩埚气孔中，防止发生化学反应，这样不仅能让石墨坩埚抵御高温还能延长其使用寿命。 ( ~9 C8 f3 X" ~7 `# ^3 ^, T( _; a2 `
为什么坩埚不会熔化" m M) L& \4 {+ t* N
钢材是现代社会不可或缺的材料，遍及我们生活的方方面面，我们经常看到在炼钢厂中，通过一个金属一样的容器来盛装已经熔化的钢水，然后倒入模型中冷却后就成型了，但同样是金属，装钢水的这个容器为什么就不会被熔化呢？
) r& K8 Y; u# I' t/ D
( X8 C6 b1 K7 v. f. z5 {. X
+ j) G4 M7 Z" d6 A& @其实这种金属容器是由多层结构组成的，最里面的这一层叫绝缘层，也叫隔热层，此外第二层还有隔温层，这层是将很多种耐高温的材料合在一起做成耐高温合金，比如铝镁层，而最外面的一层才是我们看到的那种普通金属层。 钢水温度经过里面的一层层削弱之后，到了最外面的一层后温度就只有三百多度了，远低于金属熔化的温度，自然也就不会熔化了。 + m9 [, G9 O; j) m( n" x; q6 ?& @
而这种金属容器最里面的那种隔热层就是用的坩埚，它是由石英砂等材料做成的，它能承受达到1700摄氏度都不会熔化，对于那些普通的金属来说熔化温度也才一千多度，钢的熔点也就1500摄氏度左右，因此坩埚是不会发生熔化的。 " z J6 p* K- W5 a6 P* }' X
% v) R. ~1 o2 Q9 {0 @
还有就是在溶解或者盛装金属溶液之前，也需要选择好坩埚的材质，就能避免金属溶液将坩埚熔化，其实金属溶液也会在坩埚内与其发生反应和受到高温烧灼，这些反应和烧灼会让坩埚不断受到侵蚀，坩埚壁的厚度会逐渐变薄，直到最后报废。 , s9 o- X6 z2 ~" ?
0 S$ e/ B5 w8 o9 S. }
: H) Z+ W( V* g4 e而到了现代随着炼钢技术的不断进步，对于坩埚的要求越来越高，它除了要能够满足最基本的盛装铁水之外，它还要承受着在装的过程中铁水的进一步脱氧及合金的作用。
4 H( c, O6 a6 | M( f
我们看到的坩埚是能承受高温又大还很笨重，表面还沾满了各种物质残渣的容器，但是坩埚是整个金属的熔炼，和一些物质加热后的化学反应过程中不可或缺的重要容器。 % E! u) W8 I, U* B" q; R
| 
发表于 2022-12-17 14:35:07
