一種氮化硅復相結合碳化硅磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮化硅復相結合碳化硅磚，包括以下重量百分比的組分：43～80%的碳化硅砂、5～19%的工業(yè)硅、3～15%的二氧化硅微粉、10～20%的氮化硅、0.5～3.5%的轉化劑、0.5～4%的增韌劑、0.5～3%的結合劑和0.1～1%的添加劑。同時，本發(fā)明還公開了上述陶瓷耐火材料的制備方法。本發(fā)明提供的陶瓷耐火材料具有新穎性、創(chuàng)造性、先進性和實用性，且耐磨損，抗剝落，抗酸堿能力強，對整體爐襯的匹配、延長整體爐齡起到相當大的作用；本發(fā)明制備方法科學簡單，制作過程中利用空氣中的氮氣和其他氮化物作為燒成保護氣體，而將空氣中的氧氣排出提高了局部含氧率，對自然環(huán)境有益無害，適合大力推廣。
【專利說明】一種氮化硅復相結合碳化硅磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火陶瓷領域，具體涉及一種氮化硅復相結合碳化硅磚及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著各國工業(yè)化的快速發(fā)展和城市人口的迅速增長，城市生活垃圾和工業(yè)廢棄物急劇增多，對城市自然環(huán)境造成嚴重污染，垃圾焚燒處理已具有必要性。
[0003]傳統(tǒng)垃圾焚燒爐采用幾種材質組成，整個爐體的爐襯采用不同的耐火材料，即便如此,焚燒爐爐襯的材料因為長時間處于高溫狀態(tài),關鍵部位往往在較短時間內就需要更換，使用壽命極低，不僅增加了生產成本，而且會造成一定時間的修整停工,對生產效率產生嚴重影響。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種氮化硅復相結合碳化娃磚。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述氮化硅復相結合碳化硅磚的制備方法。
[0006]技術方案:為了達到上述目的，本發(fā)明具體是這樣來完成的:一種氮化硅復相結合碳化娃磚，包括以下重量百分比的組分:43~80%的碳化娃砂、5~19%的工業(yè)娃、3~15%的二氧化硅微粉、10~20%的氮化硅、0.5~3.5%的轉化劑、0.5~4%的增韌劑、1.0~
3.5%的結合劑和0.1~1%的添加劑。
[0007]其中，所述碳化娃砂由細度為1.6~3.5 μ m、0.8~1.6 μ m和〈0.8 μ m三種組成，且三者的質量比為1.5~4.5:L 5~3:1~2。
[0008]其中，所述工業(yè)硅的細度〈44μπι。
[0009]其中，所述轉化劑為碳、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋁中的一種或多種混合，且轉化劑的細度〈44 μ m。
[0010]其中，所述二氧化硅微粉的細度〈0.2μπι。
[0011]其中，所述增韌劑為氧化鋯且細度〈88 μ m。
[0012]其中，所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取10~30%的木質素、0.5~3.5%的羧甲基纖維素、10~20%的黃糊精、0.5~1.5%的尿素、0.5~1.5%的紙纖維和50~70%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。這樣制成的結合劑，首先使得紙纖維能夠分散均勻，其次，最后加入尿素可以最大限度地防止其揮發(fā)，造成原料的浪費。
[0013]其中，所述添加劑為稀土氧化物，優(yōu)選氧化鑭或氧化鈰。
[0014]制備上述任一氮化硅復相結合碳化硅磚的方法，包括以下步驟:
[0015](I)按配方比將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、轉化劑、增韌劑、和添加劑放入錐形混料設備，混合30~40分鐘，待用；
[0016](2)按配方量稱取碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5~8分鐘，然后放入兩種混合物總質量1~3.5%的自來水繼續(xù)攪拌3~5分鐘；
[0017](3)將步驟I中混合后物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20~30分鐘，出料后困料36小時以上；
[0018](4)將步驟3所得物料壓制成磚坯；
[0019](5)將磚坯送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；
[0020](6)將步驟5所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1100~1450°C，時間大于96小時；
[0021](7)待步驟6燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
[0022]有益效果:本發(fā)明提供的氮化硅復相結合碳化硅磚，耐磨損，抗剝落，抗酸堿能力強，對整體爐襯的匹配、延長整體爐齡起到相當大的作用；本發(fā)明制備方法科學簡單，制作過程中利用空氣中的氮氣和其他氮化物作為燒成保護氣體，而將空氣中的氧氣排出提高了局部含氧率，對自然環(huán)境有益無害，適合大力推廣。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]取重量百分比為70%的碳化硅砂、10%的工業(yè)硅、5%的二氧化硅微粉、10%的氮化硅、0.5%的氧化鎂、2%的氧化鋯、2%的結合劑和0.5%的氧化鑭；所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取30%的木質素、3.5%的羧甲基纖維素、10%的黃糊精、1.5%的尿素、1%的紙纖維和54%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。首先將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、氧化鎂、氧化鋯、和氧化鑭放入錐形混料設備，混合30分鐘，待用；然后將碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5分鐘；將先前混合后的物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料后困料36小時以上；出料后將所得混合物料壓制成磚坯，并送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；將所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1100°C，時間大于96小時；待燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
[0025]實施例2:
[0026]取重量百分比為43%的碳化硅砂、19%的工業(yè)硅、10%的二氧化硅微粉、20%的氮化硅、2%的氧化鎂、3%的氧化鋯、2%的結合劑和1%的氧化鑭；所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取10%的木質素、0.5%的羧甲基纖維素、20%的黃糊精、1%的尿素、1.5%的紙纖維和67%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。首先將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、氧化鎂、氧化鋯、和氧化鑭放入錐形混料設備，混合30分鐘，待用；然后將碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5分鐘；將先前混合后的物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料后困料36小時以上；出料后將所得混合物料壓制成磚坯，并送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；將所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1200°C，時間大于96小時；待燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
[0027]實施例3:
[0028]取重量百分比為50%的碳化硅砂、15%的工業(yè)硅、10%的二氧化硅微粉、15%的氮化硅、3%的氧化鎂、4%的氧化鋯、2.5%的結合劑和0.5%的氧化鑭；所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取20%的木質素、2%的羧甲基纖維素、15%的黃糊精、1.5%的尿素、1.5%的紙纖維和60%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。首先將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、氧化鎂、氧化鋯、和氧化鑭放入錐形混料設備，混合30分鐘，待用；然后將碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5分鐘；將先前混合后的物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料后困料36小時以上；出料后將所得混合物料壓制成磚坯，并送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；將所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1300°C，時間大于96小時；待燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
[0029]實施例4:
[0030]取重量百分比為60%的碳化硅砂、10%的工業(yè)硅、10%的二氧化硅微粉、12%的氮化硅、3.5%的氧化鎂、1%的氧化鋯、3%的結合劑和0.5%的氧化鑭；所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取14%的木質素、2%的羧甲基纖維素、12%的黃糊精、1.5%的尿素、0.5%的紙纖維和70%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。首先將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、氧化鎂、氧化鋯、和氧化鑭 放入錐形混料設備，混合30分鐘，待用；然后將碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5分鐘；將先前混合后的物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料后困料36小時以上；出料后將所得混合物料壓制成磚坯，并送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；將所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1400°C，時間大于96小時；待燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
[0031]實施例5:
[0032]取重量百分比為80%的碳化硅砂、5%的工業(yè)硅、3%的二氧化硅微粉、10%的氮化硅、0.5%的氧化鎂、0.9%的氧化鋯、0.5%的結合劑和0.1%的氧化鑭；所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取15%的木質素、3%的羧甲基纖維素、19%的黃糊精、1.5%的尿素、1.5%的紙纖維和60%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。首先將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、氧化鎂、氧化鋯、和氧化鑭放入錐形混料設備，混合30分鐘，待用；然后將碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5分鐘；將先前混合后的物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20分鐘，出料后困料36小時以上；出料后將所得混合物料壓制成磚坯，并送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻；將所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1450°C，時間大于96小時；待燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
【權利要求】
1.一種氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，包括以下重量百分比的組分:43~80%的碳化娃砂、5~19%的工業(yè)娃、3~15%的二氧化娃微粉、10~20%的氮化娃、0.5~3.5%的轉化劑、0.5~4%的增韌劑、1.0~3.5%的結合劑和0.1~1%的添加劑。
2.根據權利要求1所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述碳化硅砂由細度為1.6~3.5μπι、0.8~1.6μπι和〈0.8μπι三種組成，且三者的質量比為1.5~4.5:1.5 ~3:1 ~2。
3.根據權利要求1或2所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述工業(yè)硅的細度〈44 μ m。
4.根據權利要求1或2所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述轉化劑為碳、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋁或其中多種混合，且轉化劑的細度〈44 μ m。
5.根據權利要求1或2所述的氮化娃復相結合碳化娃磚,其特征在于,所述二氧化娃微粉的細度〈0.2μπ?。
6.根據權利要求1或2所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述增韌劑為氧化鋯且細度〈88 μ m。
7.根據權利要求1或2所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述結合劑的制備方法為:按質量百分數取10~30%的木質素、0.5~3.5%的羧甲基纖維素、10~20%的黃糊精、0.5~1.5%的尿素、0.5~1.5%的紙纖維和50~70%的自來水，將上述紙纖維和自來水邊混合攪拌邊加熱至50°C，然后繼續(xù)加入木質素、羧甲基纖維素、黃糊精并持續(xù)攪拌、緩慢加熱至80°C后 即停止加熱，冷卻至室溫后加入尿素并攪拌5~8分鐘，后靜置24小時以上。
8.根據權利要求1或2所述的氮化硅復相結合碳化硅磚，其特征在于，所述添加劑為稀土氧化物，優(yōu)選為氧化鑭或氧化鈰。
9.制備上述任一氮化硅復相結合碳化硅磚的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按配方比將工業(yè)硅、二氧化硅超微粉、氮化硅、轉化劑、增韌劑、和添加劑放入錐形混料設備，混合30~40分鐘，待用； (2)按配方量稱取碳化硅砂和結合劑放入攪拌機，攪拌5~8分鐘； (3)將步驟I中混合后物料加入攪拌機，繼續(xù)攪拌20~30分鐘，出料后困料36小時以上； (4)將步驟3所得物料壓制成磚坯； (5)將磚坯送入工業(yè)窯爐加熱至120°C，并繼續(xù)烘烤72小時以上，隨爐冷卻； (6)將步驟5所得磚坯在氮氣氣氛保護下燒成，溫度在1100~1450°C，時間大于96小時； (7)待步驟6燒成后冷卻至室溫，取出窯爐即可。
【文檔編號】C04B35/622GK103833391SQ201410004180
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】蔣玉清, 喻映君 申請人:宜興市鈺璽窯業(yè)有限公司