[发明专利]一种利用用后耐火材料制备SiC材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是提供了一种利用用后耐火材料制备SiC材料的方法。

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l0kg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质耐火材料与活性碳反应合成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)按配方组配原料用后硅质耐火材料：55~75%；活性炭：20~40%；

(2)粉碎：将用后硅质耐火材料球磨机中混磨至粒径35～45μm;

(3)混料、成型：将硅质耐火材料粉与活性碳按比例混合，添加1~5%的辅助结合剂，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1400℃～1600℃，保温3～10h。

所述用后硅质耐火材料所含成分按质量百分比计是：Si0₂:90～100%，杂质相0～10%。

所述辅助结合剂为以下材料中的一种或多种：磷酸盐、硅溶胶、木质素磺酸钙、淀粉、糊精、聚乙烯醇。

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，充分利用了用后硅质耐火材料，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。

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：用后硅质耐火材料：55~75%；活性炭：20~40%；辅助结合剂1~5%；

(1)按照配方分别称量用后硅质耐火材料和活性碳：

(2)将用后硅质耐火材料磨料至粒径小于44μm;

(3)将干燥的原料添加辅助结合剂，在40MPa的压力下机压成型：

(4)在空气中埋碳下升温至1550℃，保温5h;

用后硅质耐火材料所含成分按质量百分比计是：Si0₂:97%，杂质相3%。

辅助结合剂为硅溶胶与聚乙烯醇混合物。