CN101428800A - 一种用用后耐火材料合成SiC的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用用后耐火材料合成SiC的方法,属于耐火材料的合成技术领域。工艺步骤为:按配方组配原料:原料配方按质量百分比计:用后硅砖:55~75%;活性炭或碳黑:25~45%;粉碎:将用后硅砖球磨机中混磨至粒径40~50μm;混料、成型;高温热处理:合成采用空气中埋碳控制得到还原气氛体系,温度升至1300℃~1600℃,保温1~8h。本方法可以制备出纯度较高的SiC材料,且工艺方法可控,充分利用了用后硅砖,为用后耐火材料的资源化综合利用提供了一项得力有效的措施,大幅度降低了产品的生产制造成本,提高产品附加值,并必将显著改善社会环境。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料的合成技术领域,特别是提供了一种用用后耐火材料烧结合成SiC的方法。
背景技术
SiC是一种共价键性很强的难熔非氧化物,在大气压下,约2600℃温度下分解为石墨和气相,另外还具有机械强度高、热导率好、耐磨性和抗侵蚀性能优异等特性,因此在磨料磨具、耐火材料、高温结构陶瓷、高温冶金等工业领域应用广泛。工业碳化硅一般混入少量的游离碳、二氧化硅和硅等杂质。SiC在高温冶金与材料行业中应用广泛,可以作为高温炉导电发热体,也可以作为耐火材料,例如高炉用Si3N4结合SiC砖,或加入含碳耐火材料材料中作为添加剂广泛使用。
目前,我国每年消耗耐火材料约800万t,其中钢铁工业用后耐火材料占有较大的比例,约占55%左右,钢铁工业吨钢耐火材料消耗量由建国初期的50kg降到了目前10kg左右。由于我国基础建设、产业升级、商业需求等方面对钢铁材料的需求,我国钢铁年产量大幅度增长,用后耐火材料总量仍居高不下。合理利用用后耐火材料,节约资源,开发新技术,对于提高工业生产效益和环境保护都有十分重要的意义。
目前虽然国内在技术领域内制备SiC材料的方法已有多种报道,但以用后耐火材料为主原料合成SiC的方法未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用用后硅砖与活性碳反应合成SiC的方法,制备用的原材料为冶金高温工业用后耐火材料,烧结合成反应后生成了纯度较高的SiC,高温反应下合成了以β-SiC为主晶相的材料,其含量可达90%以上。
本发明以用后耐火材料为原料合成SiC材料,工艺步骤为:
(1)按配方组配原料:原料配方按质量百分比计:用后硅砖:55~75%;活性碳或碳黑:25~45%;
其中用后硅砖所含主要成分按质量百分比计是:SiO2:90~100%,杂质相0~10%;
(2)粉碎:将用后硅砖球磨机中混磨至粒径40~50um;
(3)混料、成型:将硅砖粉与活性碳/碳黑按比例混合,以羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇为粘接剂,拌匀后以30~40MPa压力下成型:
(4)高温合成:合成采用空气中埋碳控制得到还原气氛体系,温度升至1300℃~1600℃,保温1~8h。
本发明的优点在于:
本发明找到了一种用后耐火材料二次利用的方法,不仅节约了原料成本,且无需经过精细选料,有益于能源节约,避免资源浪费。采用本方法合成的SiC纯度较高,晶体发育较好,具有较好的使用前景。
本发明工艺方法可控,充分利用了用后硅砖,为用后耐火材料的资源化综合利用提供了一项得力有效的措施,大幅度降低了产品的生产制造成本,提高产品附加值,并必将显著改善社会环境
附图说明
图1为本发明的合成工艺流程图。
图2为合成SiC的XRD图(1450℃,保温4h,硅砖加入量64%)。
图3为合成SiC的XRD图(1550℃,保温4h,硅砖加入量55%)。
图4为图3合成SiC的SEM照片。
具体实施方式
实施例1
本发明按照质量百分比计的具体配方是:用后硅砖64%,活性碳36%。
(1)按照配方分别称量用后硅砖和活性碳;
(2)将用后硅砖磨料至粒径小于44um;
(3)将干燥的原料添加少量粘结剂,在40MPa的压力下机压成型;
(4)在空气中埋碳下升温至1450℃,保温4h;
结构表征:XRD结果(如图2所示)显示合成出SiC含量较高的材料,还可以看出还含有部分方石英领域磷石英。
实施例2
本发明按照质量百分比计的具体配方是:用后硅砖55%,活性碳45%。
(1)按照配方分别称量用后硅砖和活性碳;
(2)将用后硅砖磨料至粒径小于44um;
(3)将干燥的原料添加少量粘结剂,在40MPa的压力下机压成型;
(4)在空气中埋碳下升温至1550℃,保温4h;
结构表征:XRD结果(如图3所示)显示合成出SiC含量较高的材料,还可以看出还含有第二相氮氧化物Si2N2O,Si2N2O具有优异的高温使用性能,在合成材料中作为第二相对材料其有益的作用。由图4可以看出形成了较大颗粒的晶体,能谱分析表明其主要元素为Si和C,故其为SiC层状晶体。
Claims (2)
1、一种用用后耐火材料烧结合成SiC的方法,其特征在于,工艺步骤为:
(1)按配方组配原料:原料配方按质量百分比计:用后硅砖:55~75%;活性碳或碳黑:25~45%;
(2)粉碎:将用后硅砖球磨机中混磨至粒径40~50um;
(3)混料、成型:将硅砖粉与活性碳/碳黑按比例混合,以羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇为粘接剂,拌匀后以30~40MPa压力下成型:
(4)高温合成:合成采用空气中埋碳控制得到还原气氛体系,温度升至1300℃~1600℃,保温1~8h。
2、按照权利要求1所述的方法,其特征在于,用后硅砖所含成分按质量百分比计是:SiO2:90~100%,杂质相0~10%。
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CNA2008102278251A CN101428800A (zh) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 一种用用后耐火材料合成SiC的方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102424586A (zh) * | 2011-09-06 | 2012-04-25 | 中国地质大学(北京) | 一种SiC耐火原料粉体的制备方法 |
CN109607538A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-12 | 东北大学 | 一种由预处理后的粉煤灰制备碳化硅的方法 |
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2008
- 2008-11-28 CN CNA2008102278251A patent/CN101428800A/zh active Pending
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