[发明专利]一种铝电解槽用碳化硅制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽用碳化硅制品及其制备方法，属于耐火材料制备技术领域。

背景技术

高温耐火材料是高温炉体内使用的具有耐高温功能的结构材料，几乎所有的高温容器和设备内部都需要配套耐火材料，来实现高温的技术工艺条件和保护炉体钢结构长期稳定的工作。在铝电解行业，铝电解槽目前所使用的耐火材料是碳化硅制品，按结合相可分为氮化硅结合碳化硅；反应烧结碳化硅自结合碳化硅；硅酸盐结合碳化硅等。

氮化硅结合碳化硅不能满足500KA以上铝电解槽的高导热指标，反应烧结碳化硅虽能满足高导热要求，但由于内部含有大量高活性的金属硅（Si＞5%）,不耐侵蚀，限制了它在铝电解槽的使用；自结合碳化硅由于成本太高，虽有高导热性、耐侵蚀的优势，市场推广也较困难，现只用在一些高端市场，批量很小；硅酸盐结合碳化硅则不能满足高导热性、耐侵蚀两方面的要求。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种铝电解槽用碳化硅制品，该制品成本低、可实现高强耐腐蚀、高导热的性能，并提供该碳化硅制品的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种铝电解槽用碳化硅制品，由骨料、粉料、外加剂和粘合剂组成；

所述的骨料包括粒径为2.5～1.43mm碳化硅骨料、粒径为1.43～0.5mm碳化硅骨料、粒径为0.5～0mm碳化硅骨料；

所述的粉料为200目～320目的碳化硅细粉；

所述的外加剂包括金属硅粉、含碳细粉和硅铁合金粉；

所述的粘合剂为黄糊精或树脂；

以骨料、粉料、外加剂和粘合剂质量之和计，

粒径为2.5～1.43mm碳化硅骨料的质量份数为10～30份、粒径为1.43～0.5mm碳化硅骨料的质量份数为20～55份、粒径为0.5～0mm碳化硅骨料的质量份数为5～10份；

200目～320目的碳化硅细粉的质量份数为10～25份；

金属硅粉的质量份数为1～5份，含碳细粉的质量份数为2～5份，硅铁细粉的质量份数为0.3～3份；

黄糊精或树脂的质量份数为3～4份。

本发明并提供了制造该氮化硅制品的制备方法，其工艺方法为：

首先按照质量份数将碳化硅细粉、金属硅粉、含碳细粉、硅铁细粉在球磨机中预混，然后和相应质量份数的骨料在轮碾机中混合，最后加入相应质量份数的黄糊精或树脂和适量水，制成泥料，用摩擦压力机制成坯体，坯体经烘干放入装有石墨的匣钵中埋烧，烧成温度为1420℃～1550℃，保温5～10小时即可制得。

本发明的碳化硅制品，由于添加了过渡塑性反应相的硅铁细粉，故在烧结时降低了烧结温度，实现高强耐侵蚀，由于添加金属硅粉和含碳细粉，通过反应原位合成高活性纳米级碳化硅，降低了烧结温度，提高了高导热物质含量，成本上比氮化硅结合碳化硅稍高，但远远低于自结合碳化硅，有利于该产品的市场推广。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1：

选取质量份数为30的粒径2.5～1.43mm碳化硅骨料、质量份数为20的粒径为1.43～0.5mm碳化硅骨料、质量份数为10的粒径为0.5～0mm碳化硅骨料；质量份数为10的200目～320目碳化硅细粉；质量份数为5的金属硅粉，质量份数为2的含碳细粉，质量份数为0.3的硅铁细粉；质量份数为3的黄糊精；将碳化硅细粉、金属硅粉、含碳细粉、硅铁细粉在球磨机中预混，然后和相应质量份数的碳化硅骨料在轮碾机中混合，最后加入相应黄糊精和适量水，制成泥料，用摩擦压力机制成坯体，坯体经烘干放入装有石墨的匣钵中埋烧，烧成温度为1420℃，保温5小时即制得。

实施例2：

选取质量份数为10的粒径2.5～1.43mm碳化硅骨料、质量份数为55的粒径为1.43～0.5mm碳化硅骨料、质量份数为5的粒径为0.5～0mm碳化硅骨料；质量份数为25的200目～320目碳化硅细粉；质量份数为1的金属硅粉，质量份数为5的含碳细粉，质量份数为3的硅铁细粉；质量份数为4的黄糊精；将碳化硅细粉、金属硅粉、含碳细粉、硅铁细粉在球磨机中预混，然后和相应质量份数的碳化硅骨料在轮碾机中混合，最后加入相应黄糊精和适量水，制成泥料，用摩擦压力机制成坯体，坯体经烘干放入装有石墨的匣钵中埋烧，烧成温度为1550℃，保温10小时即制得。

实施例3：