[发明专利]一种用多晶硅废料生产的铜溜槽用复合陶瓷相防渗耐磨材料

说明书

本发明公开了一种热膨胀系数小、气孔率低、热震稳定性和耐磨性好，抗铜渣及铝渣和化学气体渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的SiC/Si₃N₄复合陶瓷材料及其制备方法。本发明原始料由多晶硅切片废液经过沉淀后的废渣，经过烘干、磨细，1100‑1300℃氮化处理，加入一定量的SiC作为补充原料，添加复合添加剂、水，进行浇注，常温养护，加温烘烤（200—300℃）后得到。本发明不仅拉长了多晶硅工业的生产链，而且也解决了耐火材料在有色金属冶炼工业中发展的瓶颈问题，并易于大规模工业推广使用和产业化。

技术领域

本发明涉及奥斯麦特铜冶炼炉铜溜槽或熔铝炉用耐火材料，尤其涉及一种奥斯麦特铜冶炼炉铜溜槽或熔铝炉用一种工业废料生产的SiC/Si₃N₄复合陶瓷相结合防渗耐磨材料以其制备方法。

背景技术

奥斯麦特炉是一种基于物料中硫化物、金属组分、氧化铁及氧之间的高强度熔池熔炼系统，其核心技术浸没式喷枪顶吹技术（TSL）。 近年来 TSL 炼铜工艺日趋完善成熟,由于其具有高效、设备简单、操作容易、原料适应性强并能满足严格的环保要求等显著优点, 现已成为世界上先进的熔池熔炼炼铜工艺之一。目前国内外在奥斯麦特炉出铜溜槽工作层普遍使用的是镁铬砖，这种砖砌体在使用中普遍存在几方面的缺点；使用寿命短，效果差，一般一个星期使用寿命，铜液渣和水份侵蚀严重，耐火材料损耗严重，费用高；整体性差，由于铬元素的存在，极度污染空气；后期维护劳动强度大，需要人员多，人工费用极高。

近年来，随着我国多晶硅行业的迅速增长，多晶硅生产的工业副产品也急剧增多，由于投入过大及处理技术不过关，目前大多企业对于其采用方法是简单处理后深埋，严重污染了企业周边的环境。因此，研究适合我国多晶硅生产固废物的综合利用方法，将多晶硅生产的固废物“无害化”、“资源化”，一方面解决了多晶硅生产的污染问题，另一方面也为多晶硅生产提供了一个降低成本的途径，对国家的环境保护及可持续发展有着积极的意义，具有一定经济及社会效益。

发明内容

本发明目的是为了克服铜溜槽及熔铝炉用防渗浇注料使用寿命技术问题存在的不足，利用多晶硅切片的废液沉淀物作为原料，经过氮化处理，从而提供了一种热膨胀系数小、气孔率低、热震稳定性和耐磨性好，抗铜渣及铝渣和化学气体渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的SiC/Si₃N₄复合陶瓷材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

这种利用多晶硅工业废料生产的铜溜槽用复合陶瓷相防渗耐磨材料,所用主坯体材料由多晶硅切片废液经过沉淀后的废渣，经过烘干、磨细，1100-1300℃氮化处理，加入一定量的SiC作为补充原料，添加复合添加剂、水，进行浇注，常温养护，加温烘烤（200—300℃）后就得到这种SiC/Si₃N₄复合陶瓷材料复合陶瓷材料。

本发明原始料的加入重量份数为： 经过氮化处理的多晶硅切片废液沉淀后的废渣料20—27份，SiC 60—67份，结合剂12—16份，外加复合添加剂，复合添加剂加入量为原始料总重量的 12 — 16 %； 外加水，水加入量为原始料总重量的5—10%。

其中经过氮化处理的多晶硅切片废液沉淀后的废渣料其粒度分布在1—0mm、≤0.088mm；

其中SiC的粒度分布在 15—5mm、5—3mm、3—1mm的粒度区间。

其中所述结合剂为硅微粉和a- A1₂O₃微粉中的一种或两种以及两种以上的混合。

其中所述硅微粉的SiO₂含量大于92%，粒度小于5μm。

其中所述a- A1₂O₃粉的粒度小于5μm ，A1₂O₃含量大于98%。