CN101177270A - 利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法 - Google Patents

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徐利华
张冀
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Abstract

利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，属于新型非金属矿物材料技术领域。工艺步骤为：采集蓝晶石矿石，将矿石制成细粉，并过0.074μm筛，加入粘结剂，成型，干燥，烧成，除碳，提取SiC成分。本发明的优点在于：找到了一种用于制备SiC材料的新型矿物原料。制备用的原料成本低廉且矿藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60％－90％，具有很高的实际价值。发明中所采用的碳热还原法制备技术工艺操作简单，成本低，已被广泛应用于SiC材料的制备工艺中，故容易掌握。

Description

利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法
技术领域
本发明属于新型非金属矿物材料技术领域，提出了一种利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法。
背景技术
近20年来，国内外耐火材料的工艺水平都得到了空前的提高，进入了一个新的科技时代，无以数计的高功能，高性能的材料被开发出来，促进了冶金、建材、陶瓷、化工等行业的发展。SiC材料具有优良的各项性能，是具有广阔应用前景的高性能材料。本发明通过实验找出一种新的作为生产SiC材料的原料，进一步扩大SiC材料的生产规模和能力，满足人们不断增长的对SiC材料的需求。制备SiC材料的方法很多，如常压烧结法，热压烧结法，反应烧结法，化学气相反应法等。而本发明中所采用的方法则是用碳热还原法制备出SiC材料。
蓝晶石族矿物(包括红柱石、蓝晶石、硅线石)都是天然的优质高铝耐火矿物原料，Al2O3含量高，取材广泛，能在高温下相变为莫来石，并且可以不经煅烧直接使用，与生产铝矾土制品相比，有明显的节能优势。用它们生产的耐火制品，具有耐火度高、高温强度大、蠕变率低、热膨胀率小、抗化学侵蚀性强、热震稳定性好等一系列优良的力学、化学和高温性能，，在各种工业窑炉中得到了广泛的应用。这三种矿物在耐火材料中的应用既密切相关，又有不同。我国的蓝晶石族矿物资源十分丰富，因而综合研究蓝晶石族矿物资源及其应用，，对于合理利用矿产资源，开发优质耐火材料，提高工业生产效益，具有十分重要的意义。
目前虽然国内在技术领域内制备SiC材料的方法已有专利申请，但以天然廉价的蓝晶石矿为对象原位合成SiC材料的方法尚未见相关报道，因此，本发明在SiC材料的制备方法中是一项新的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，制备用的原料成本低廉且矿藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60-90％。制备的SiC可作为二次原料，用于生产其他成分结合的SiC材料。
本发明以天然廉价的蓝晶石矿为对象原位合成SiC材料，工艺步骤为：
(1)采集和制粉：本发明所使用的原料蓝晶石矿石由某耐火材料公司提供，将采集到的蓝晶石矿石经过磨碎制成细粉，并过0.074μm筛，所述的原料蓝晶石矿石的成分为：SiO2占65～72％，Al2O3占22～28％，其余为含钠、钙、镁的氧化物。
(2)烘干：放入烘箱中烘干，烘干温度为：70～80℃；
(3)混合：将蓝晶石粉与石墨粉末混合后加入粘结剂，混合均匀；其中石墨粉末所占比例为30％～40％，混合后加入质量比为3～5％的粘结剂，所使用的粘结剂为聚乙烯醇PVA；
(4)成型：将混合好的原料压成坯体；
(5)干燥：将坯体放入70～90℃烘箱中，干燥8～10小时；
(6)烧成：将烘干后的制品用碳埋好放入还原烧结炉中进行烧结；烧结温度1500～1600℃，保温时间3～5小时；还原烧结炉中的渊源气氛为：氩气保护气氛。
(7)冷却：切断电炉电源，自然冷却至室温；
(8)除碳：取出烧成后的制品，放入马弗炉中，在700～750℃下灼烧，除去残碳。
本发明的优点在于：
(1)找到了一种用于制备SiC材料的新型矿物原料。制备用的原料成本低廉且矿藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60-90％，具有很高的实际价值。
(2)发明中所采用的碳热还原法制备技术工艺操作简单，成本低，已被广泛应用于SiC材料的制备工艺中，故容易掌握。
附图说明
图1是本发明所制备的碳化硅复合材料的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下通过对实施例的描述来介绍本发明的具体实施方式
实施例1：
将采集到的蓝晶石矿石磨成细粉，过0.074μm筛，测出其具体组成成分比例，按照化学计量配置C量。将按计算所得比例结果秤量的蓝晶石粉和石墨粉与质量百分数为5％的粘结剂(PVA)充分混合后压制成型，放入恒温干燥箱中80℃干燥，之后用石墨填埋制品，放入电炉中，将温度升至1500℃，保温4小时，反应结束后关闭电源，自然冷却至室温。脱碳温度700℃，保温灼烧2小时，除去多余的碳成分。通过XRD和SEM分析可知得到的烧成制品中的SiC成分比例达65％。
实施例2：
将采集到的蓝晶石矿石磨成细粉，过0.074μm筛，测出其具体组成成分比例，按照化学计量配置C量。将按计算所得比例结果秤量的蓝晶石粉和石墨粉与质量百分数为5％的粘结剂(PVA)充分混合后压制成型，放入恒温干燥箱中80℃干燥，之后用石墨填埋制品，放入电炉中，将温度升至1580℃，保温4小时，反应结束后关闭电源，自然冷却至室温。脱碳温度700℃，保温灼烧2小时，除去多余的碳成分。通过XRD和SEM分析可知得到的烧成制品中的SiC成分比例达90％。

Claims (4)

1.一种利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，其特征在于，工艺步骤为：
(1)采集和制粉：将采集到的蓝晶石矿石经过磨碎制成细粉，并过0.074μm筛；
(2)烘干：放入烘箱中烘干，烘干温度为70～80℃；
(3)混合：将蓝晶石粉与石墨粉混合，其中，石墨粉的质量比例为30％～40％，混合后加入质量比为3～5％的粘结剂，所使用的粘结剂为聚乙烯醇PVA；
(4)成型：将步骤(3)混合好的原料压成坯体；
(5)干燥：将坯体放入70～90℃烘箱中，干燥8～10小时；
(6)烧成：将烘干后的制品用碳埋好放入还原烧结炉中进行烧结；烧结温度1500～1600℃，保温时间3～5小时；
(7)冷却：切断电炉电源，自然冷却至室温；
(8)除碳：取出烧成后的制品，放入马弗炉中，在700-750℃下灼烧，除去碳成分。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料蓝晶石矿石的成分为：SiO2占65～72％，Al2O3占22～28％，其余为含钠、钙、镁的氧化物。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，烘干温度为：70～80℃。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还原烧结炉中的渊源气氛为：氩气保护气氛。
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CN105503193A (zh) * 2015-12-10 2016-04-20 中国地质大学（北京） 一种利用蓝晶石选矿尾矿转型转相制备Sialon/Si3N4-SiC复相耐高温材料的制备方法
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