CN1887798A - 利用废旧Al2O3－SiC－C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法 - Google Patents

利用废旧Al2O3－SiC－C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用废旧Al2O3－SiC－C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法，属废旧耐火材料的回收再利用，目的是成本低、易于工业化生产。本发明采用废旧Al2O3－SiC－C质铁沟料为主要原料(60－80％)，添加适量的粘土进行成分补偿(20－40％)，经过粉碎、混合、干燥、压力成型和加热烧结处理多个步骤，合成赛隆(Sialon)材料。XRD结果表明合成β－Sialon或(α+β)－Sialon的含量均达到98％以上；具有和常规sialon陶瓷材料一样优异的性能，从断口SEM照片显示材料呈穿晶断裂，说明其力学性能很好。

Description

利用废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法
技术领域
本发明涉及耐火材料制备，特别是一种废旧耐火材料的回收再利用。
背景技术
钢铁工业每年要产生大量的废旧耐火材料，在我国目前只有很小一部分废旧耐火材料被二次使用或降级使用，主要是用作土壤调节剂或耐火浇注料中的骨料。含有硅和铝成分的废旧铁沟料，由于其在高温条件下较容易被氧化，作为降级耐火材料二次利用时，其更新换代相对比较频繁，使用寿命会大大缩短，甚至有些在使用过程中还会带来负面影响。因此，绝大部分废旧耐火材料都作为固体废弃物被掩埋掉，目前国内大中型高炉普遍采用的Al2O3-SiC-C质铁沟料都被丢弃或掩埋掉，这不仅污染环境，而且浪费了可利用的资源。赛隆(Sialon)陶瓷材料不论是作为高温结构陶瓷还是作为耐火材料都有广泛的用途，但采用常规的工业原料来制造赛隆耐火材料，其成本比较高，经济效益较低。
发明内容
本发明目的就是克服上述已有技术的不足，提供一种成本低、易于工业化生产的利用废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法。
本发明以废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料为主要原料，添加适量的粘土进行成分补偿，经过粉碎、混合、干燥、压力成型和加热烧结处理多个步骤，合成赛隆(Sialon)材料。
本发明方法是：
(1)按配方组配原料；原料配方按质量百分比计是：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料：60-80％；粘土：20-40％。
其中：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料所含主要成分按质量百分比计是：Al2O3，60-70％；SiC，20-30％；C，10-20％。粘土所含主要成份按质量百分比计是：SiO2，60-70％；Al2O3，20-30％。
(2)粉碎、混合；将原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5um；
(3)干燥；放入100℃干燥箱内干燥5小时；
(4)压力成型；按照0.5mL/10g的比例添加聚乙烯醇粘结剂，拌匀，在40MPa的压力下压力成型；
(5)加热烧结处理；通入普通氮气(99.99％)，氮气压力为0.1-20Mpa，温度为1450-1650℃，保温1-5小时。
本发明适合于利用废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料。按照本发明方法生产的赛隆陶瓷材料，XRD结果表明合成β-Sialon或(α+β)-Sialon的含量均达到98％以上；具有和常规β-sialon或(α+β)-Sialon陶瓷材料一样优异的性能，从断口SEM照片显示材料呈穿晶断裂，说明其力学性能很好。本发明方法成本低、易于工业化生产，还可以减少环境污染。
附图说明
图1为采用本发明方法合成β-Sialon的X射线衍射结果图。
图2为采用本发明方法合成(α+β)-Sialon的X射线衍射结果图。
图3为采用本发明方法合成β-Sialon的扫描电镜照片。
图4为采用本发明方法合成(α+β)-Sialon的扫描电镜照片。
具体实施方式1
本发明较具体的方法之一是：
(1)按配方组配原料；原料配方按质量百分比计是：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料70％，粘土30％。
(2)粉碎、混合；将原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5um；
(3)干燥；放入100℃干燥箱内干燥5小时；
(4)压力成型；按照0.5mL/10g的比例添加聚乙烯醇粘结剂，拌匀，在40MPa的压力下压力成型；
(5)加热烧结处理；通入纯度99.99％的氮气，氮气压力为20Mpa，升温至1650℃，保温2h。
结果表征：从XRD图谱(图1)结果显示合成出β-Sialon，SEM照片(图3)显示β-Sialon呈典型的长柱状，且相互交错，主要以穿晶断裂为主，其抗压强度和断裂韧性达到了3800Mp和6MPa.m1/2。
具体实施方式2
本发明较具体的方法之二是：
(1)按配方组配原料；原料配方按质量百分比计是：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料80％，粘土20％。
(2)粉碎、混合；将原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5um；
(3)干燥；放入100℃干燥箱内干燥5小时；
(4)压力成型；按照0.5mL/10g的比例添加聚乙烯醇粘结剂，拌匀，在40MPa的压力下压力成型；
(5)加热烧结处理；通入纯度99.99％的氮气，氮气压力为0.1Mpa，升温至1500℃，保温4h。
结果表征：从XRD图谱(图2)结果显示合成出了(α+β)-Sialon，SEM照片(图4)显示(α+β)-Sialon的断口形貌呈颗粒状和长柱状形成填充的网络结构，其力学性能很好。

Claims (1)

1、一种利用废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法，其特征是：
(1)按配方组配原料；原料配方按质量百分比计是：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料：60-80％；粘土：20-40％；
其中：废旧Al2O3-SiC-C质铁沟料所含主要成份按质量百分比计是：Al2O3，60-70％；SiC，20-30％；C，10-20％；粘土所含主要成份按质量百分比计是：SiO2，60-70％；Al2O3，20-30％；
(2)粉碎、混合；将原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5um；
(3)干燥；放入100℃干燥箱内干燥5小时；
(4)压力成型；按照0.5mL/10g的比例添加聚乙烯醇粘结剂，拌匀，在40MPa的压力下压力成型；
(5)加热烧结处理；通入纯度99.99％的氮气，氮气压力为0.1-20Mpa，温度为1450-1650℃，保温1-5小时。
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