[发明专利]一种利用感应炉制备碳化硅粉体的方法

说明书

本发明的一种利用感应炉制备碳化硅粉体的方法，包括步骤如下：步骤1，将硅基固料进行高温煅烧与粉碎过筛处理，制得硅基熟料；步骤2，按配比，硅基熟料∶还原剂＝100∶(10～45)，将二者混合，球磨得混匀物料；步骤3，(1)将小尺寸石墨坩埚置于大尺寸石墨坩埚内，并在两个坩埚接触处放满天然石墨粉；(2)将混匀物料置于小尺寸石墨坩埚中，并在小石墨坩埚锅盖上端覆盖充足的天然石墨粉；(3)将大尺寸石墨坩埚置于感应炉线圈内，在1300～1600℃温度下，加热2～5min制得利用感应炉制备碳化硅粉体。该方法实现了硅基固料的高效增值材料化利用，操作简单易行，反应迅速，大大提高了生产效率和产品质量，制得的碳化硅粉体平均粒径为0.5～1μm。

技术领域：

本发明属于工业非金属资源化利用及陶瓷粉体材料制备技术领域，具体涉及一种利用感应炉制备碳化硅粉体的方法。

背景技术：

SiC工程陶瓷因其具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优异性能，在冶金、化工、航空航天等领域备受青睐。其优良性能的获得很大程度上依赖于烧结体显微结构的精细化。而烧结体的显微结构与原料颗粒的大小、形貌及分布状况等密切相关。如何获得高质量的粉体成为制备高性能SiC工程材料的关键。

目前，传统的SiC粉体制备方法都是固相法，并且其为工业生产SiC的主要方法，产量超过总产量的90％。固相法主要分为阿奇逊(Acheson)法、竖式炉法、高温转炉法、碳硅直接反应法等。固相法虽然在工业上广泛应用，但其粉体的质量有待提高，粒度与纯度不能满足高技术陶瓷的需求，且其制备周期长，效率较低。因此，如何快速制备出高质量的碳化硅粉体是一个重要的研究方向。

感应炉是一种利用电磁感应的原理加热或熔化物料的工业炉，因其具有加热迅速、温度高、操作控制方便等特点，使得物料在加热过程中免受污染，从而保证产品的质量。因此，利用感应炉可以快速制备出无污染的碳化硅粉体，既改善了碳化硅粉体的质量，又提高了生产效率，大大缩短了生产周期。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种利用感应炉制备碳化硅粉体的方法。该方法的主要工序如下：首先，将硅基固料进行预处理，以制得熟料；然后，根据硅基固料的组分掺入适量的还原剂，将混合料混合均匀；最后，制作石墨坩埚装置，将一定质量的混合料置于石墨坩埚内，于埋碳条件下经感应炉制得碳化硅粉体。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用感应炉制备碳化硅粉体的方法，按以下步骤进行：

步骤1：原料预处理

将硅基固料进行高温煅烧与粉碎过筛处理，制得硅基熟料；

步骤2：混料

按配比，硅基熟料∶还原剂＝100∶(10～45)，将二者混合，球磨得混匀物料；

步骤3：高温合成

(1)将小尺寸石墨坩埚置于大尺寸石墨坩埚内，并在两个坩埚接触处放满天然石墨粉；

(2)将混匀物料置于小尺寸石墨坩埚中，并在小石墨坩埚锅盖上端覆盖充足的天然石墨粉。

(3)将大尺寸石墨坩埚置于感应炉线圈内，加热制得利用感应炉制备碳化硅粉体；其中，所述的加热温度1300～1600℃，加热时间2～5min。

所述的步骤1中，所述的硅基固料为晶体硅切割废料、铁矿石尾矿、煤矸石、粉煤灰、粘土、蜡石、红柱石或硅线石中的一种或多种。

所述的步骤1中，煅烧与粉碎过筛处理用于去除工业硅基废渣中的杂质。

所述的步骤1中，所述的煅烧操作在煅烧炉中进行，煅烧温度为900℃，煅烧时间为5h，所述的煅烧炉为在无保护气氛下使用的箱式电阻丝炉、硅碳棒炉、硅钼棒炉和隧道窑中的一种。