[发明专利]一种微波辐照电子废弃物快速生产纳米碳化硅的方法

说明书

本发明公开了一种微波辐照电子废弃物快速生产纳米碳化硅的方法。本发明将废硅料和废碳料初步破碎，使得平均粒径在0.1‑0.5mm之间；然后将破碎后的废硅料和废碳料按比例混合后进行球磨；再在球磨好的混合料内加入粘结剂，搅拌均匀，将混合料送入压丸机制丸；将压制好的球丸埋入填充有高碳助烧剂的耐高温烧结管道内进行微波烧结，结果表明，可在若干分钟内快速制备碳化硅，大幅减少了传统工艺生产碳化硅的烧结时间，简化了生产工艺，是一种潜在的、具有较高应用价值的节能环保型生产技术。

技术领域

本发明涉及一种微波辐照电子废弃物快速生产纳米碳化硅的方法，属于资源再生技术领域。

背景技术

碳化硅主要有四大应用领域，即：功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅是一种极其重要的工业陶瓷产品，无毒，使用广泛，具有仅次于金刚石的硬度，是工业磨料领域的主角。碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、熔炉衬板、支撑件、精馏炉塔盘、铝电解槽等，还可以制作火箭喷管、燃气轮机叶片等。冶金行业主要做脱氧剂使用。近些年，碳化硅在电子和新能源行业的拓展应用研究比较深入，由于β-SiC拥有的带宽为300k下2.2电子伏，使其在高频、高能半导体材料领域应用潜力较大，在新能源领域，SiC作为电池复合电极材料方面及核能领域具有一定的应用潜力。

传统艾奇逊法生产碳化硅主要原理是硅碳材料在高温电炉内，还原气氛条件下，2000℃左右合成碳化硅，热传导导热，生产周期长达48-72h，产品生产时的温度均匀性不够好，产品质量和产品结构存在一定的差异，已经有100多年的应用历史，已不能满足高端领域对高品质碳化硅的需求，另外，该工艺存在高能耗、低能量利用率，环境污染较大等缺点，开发更加节能、环保、工艺简单的碳化硅合成工艺意义较大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微波辐照电子废弃物快速生产纳米碳化硅的方法。该方法以电子废弃物为原料生产碳化硅，反应时间短，节能环保，并能有效实现变废为宝的目的。

一种微波辐照电子废弃物快速生产纳米碳化硅的方法，包括以下步骤：

（1）将废硅料和废碳料初步破碎，使得平均粒径在0.1-0.5mm之间；

（2）将破碎后的废硅料和废碳料按比例混合后进行球磨；

（3）在球磨好的混合料内加入粘结剂，搅拌均匀，再将混合料送入压丸机制丸；

（4）将压制好的碳硅丸料送入已经填充好高碳助烧剂的耐高温烧结管道内；

（5）将填充好的耐高温烧结管道送入微波加热设备，在1300-1600℃的温度下微波烧结，烧结结束后，从高碳助烧剂内直接获取烧结成功的碳化硅丸，经破碎，得到成品。

本发明中，步骤（1）中，废碳料为废锂离子电池负极-石墨粉。

本发明中，步骤（2）中，废硅料为光伏硅废料、废芯片硅料时，废硅料中的硅元素和废碳料中的碳元素的摩尔比为1:1；废硅料为石英砂或尾矿渣时，废硅料中的硅元素和废碳料中的碳元素的摩尔比为1:3。

本发明中，步骤（2）中，球磨机转速为400~500 r/min，球磨时间为3~8小时。

本发明中，步骤（3）中，粘接剂为水，使得混合料中的含水量为28-36wt%。

本发明中，步骤（4）中，高碳助烧剂为废石墨或碳化硅粉末材料中的一种或两种；高碳助烧剂形态为片状、粉状、粒状、球状或棒状中的一种或几种。

本发明中，步骤（4）中，耐高温烧结管道为内外管双层结构；耐高温烧结管道的内管中间填充高碳助烧剂，碳硅丸料埋入高碳助烧剂内；高温状态下，部分高碳助烧剂与氧气结合，阻止含氧气体进入碳化硅烧结区；