[发明专利]利用工业废渣原位合成赛隆复相材料的制备方法

摘要

一种低成本原位(In－situ)制造高性能赛隆(Sialon)复相材料的方法,分别采用面大量广的工业固体废渣－粉煤灰与煤矸石为基础原料,掺入具有一定细度的粘土为结合剂,成分校正料白刚玉,还原剂碳粉(硅粉),通过机压成型技术压制成耐火砖生坯(尺寸45×220×110mm)。生坯经110℃左右排除水分得到干坯,将干坯置入隔焰式矩形倒焰窑坩埚中进行氮化烧结。为得到原位烧结的目的,以及为确保烧结制品的成品率,烧成工艺制度以分段式进行优化设计。制得性能优良(包括转化率高、无碳、致密性好、机械性能及耐火性能高、抗碱渣侵蚀性能优越等)的高档次赛隆复相材料,可在冶金、机械、电力、能源、化工等工业领域广泛使用。本发明的先进制备技术为大宗工业粉煤灰与煤矸石资源化综合利用提供一项得力有效的措施,大幅度降低该环保产品的生产制造成本,提高产品附加值,并改善社会环境效应。

主权项

1、利用工业废渣原位生产高性能赛隆(Sialon)复相材料的方法，包括以下步骤：分别采用工业粉煤灰与煤矸石作为原料，原料经粉碎、细磨、酸清洗、过滤后形成两类配合料，置于工业马弗炉中300℃烘干，其中所述两类配合料的基础配方(基于赛隆相图)分别是：I、粉煤灰40～60％；粘土20～30％，还原剂：碳粉10～15％，校正料：白刚玉5～15％；外加少量还原助剂和助烧剂；II、煤矸石40～50％；粘土20～30％，还原剂：碳粉10～20％，校正料：白刚玉10～20％；外加少量还原助剂和助烧剂；所述的制品成型工艺是机压成型，成型压力30～50兆帕，制品尺寸为45×220×110mm；所述的烧结过程是在自行设计的隔焰式矩形倒焰窑氮化工业中完成，优选以石油液化气作热源，制品置于封闭的坩埚中，氮气由坩埚下部引入，碳热还原反应(CRN)后废气(CO，SO2等)由坩埚顶部排出；为确保原位烧结制品的成品率，烧结工艺进行分阶段优化设计，即低温阶段烧结速率100℃/小时，高温阶段烧结速率200℃/小时；800℃左右保温3小时(莫来石形成阶段)；1500℃保温20小时(赛隆相反应合成阶段)；1650℃保温4.5小时(赛隆复相材料的烧结致密阶段)，烧成结束停火后制品随炉冷却，冷却至500℃后关闭氮气。