專利名稱：利用藍(lán)晶石礦原位合成SiC材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型非金屬礦物材料技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種利用藍(lán)晶石礦原位合成
SiC材料的方法。
背景技術(shù)：
近20年來，國內(nèi)外耐火材料的工藝水平都得到了空前的提高，進(jìn)入了一個新的 科技時代，無以數(shù)計的高功能，高性能的材料被開發(fā)出來，促進(jìn)了冶金、建材、陶瓷、 化工等行業(yè)的發(fā)展。SiC材料具有優(yōu)良的各項性能，是具有廣闊應(yīng)用前景的高性能材 料。本發(fā)明通過實驗找出一種新的作為生產(chǎn)SiC材料的原料，進(jìn)一步擴大SiC材料的 生產(chǎn)規(guī)模和能力，滿足人們不斷增長的對SiC材料的需求。制備SiC材料的方法很多， 如常壓燒結(jié)法，熱壓燒結(jié)法，反應(yīng)燒結(jié)法，化學(xué)氣相反應(yīng)法等。而本發(fā)明中所采用的 方法則是用碳熱還原法制備出SiC材料。
藍(lán)晶石族礦物(包括紅柱石、藍(lán)晶石、硅線石)都是天然的優(yōu)質(zhì)高鋁耐火礦物原料，
Al203含量高，取材廣泛，能在高溫下相變?yōu)槟獊硎?并且可以不經(jīng)煅燒直接使用，與 生產(chǎn)鋁磯土制品相比，有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。用它們生產(chǎn)的耐火制品，具有耐火度高、 高溫強度大、蠕變率低、熱膨脹率小、抗化學(xué)侵蝕性強、熱震穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良 的力學(xué)、化學(xué)和高溫性能,，在各種工業(yè)窯爐中得到了廣泛的應(yīng)用。這三種礦物在耐火 材料中的應(yīng)用既密切相關(guān)，又有不同。我國的藍(lán)晶石族礦物資源十分豐富，因而綜合 研究藍(lán)晶石族礦物資源及其應(yīng)用，，對于合理利用礦產(chǎn)資源,開發(fā)優(yōu)質(zhì)耐火材料，提高 工業(yè)生產(chǎn)效益，具有十分重要的意義。
目前雖然國內(nèi)在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)制備SiC材料的方法己有專利申請，但以天然廉價的 藍(lán)晶石礦為對象原位合成SiC材料的方法尚未見相關(guān)報道，因此，本發(fā)明在SiC材料
的制備方法中是一項新的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用藍(lán)晶石礦原位合成SiC材料的方法，制備用的原 料成本低廉且礦藏豐富，燒成反應(yīng)后生成的SiC成分比例可達(dá)60-90%。制備的SiC 可作為二次原料，用于生產(chǎn)其他成分結(jié)合的SiC材料。
本發(fā)明以天然廉價的藍(lán)晶石礦為對象原位合成SiC材料，工藝步驟為
(1) 采集和制粉本發(fā)明所使用的原料藍(lán)晶石礦石由某耐火材料公司提供， 將采集到的藍(lán)晶石礦石經(jīng)過磨碎制成細(xì)粉，并過0.074pm篩，所述的原料藍(lán)晶石 礦石的成分為Si02占65 72。/。，八1203占22~28%,其余為含鈉、鈣、鎂的氧化物。
(2) 烘干放入烘箱中烘干，烘干溫度為70 8(TC;
(3) 混合將藍(lán)晶石粉與石墨粉末混合后加入粘結(jié)劑，混合均勻；其中石墨 粉末所占比例為30% 40%，混合后加入質(zhì)量比為3~5%的粘結(jié)劑，所使用的粘結(jié) 劑為聚乙烯醇PVA;
(4) 成型將混合好的原料壓成坯體；
(5) 干燥將坯體放入70 90'C烘箱中，干燥8 10小時；
(6) 燒成將烘干后的制品用碳埋好放入還原燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；燒結(jié)溫度 1500 160(TC，保溫時間3 5小時；還原燒結(jié)爐中的淵源氣氛為氬氣保護氣氛。
(7) 冷卻切斷電爐電源，自然冷卻至室溫；
(8) 除碳取出燒成后的制品，放入馬弗爐中，在700 75(TC下灼燒，除去殘?zhí)肌?br> 本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1) 找到了一種用于制備SiC材料的新型礦物原料。制備用的原料成本低廉且礦 藏豐富，燒成反應(yīng)后生成的SiC成分比例可達(dá)60-90%，具有很高的實際價值。
(2) 發(fā)明中所采用的碳熱還原法制備技術(shù)工藝操作簡單，成本低，已被廣泛應(yīng)用 于SiC材料的制備工藝中，故容易掌握。


圖1是本發(fā)明所制備的碳化硅復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。
具體實施例方式
以下通過對實施例的描述來介紹本發(fā)明的
具體實施例方式
實施例l:
將采集到的藍(lán)晶石礦石磨成細(xì)粉，過0.074jmi篩，測出其具體組成成分比例，按 照化學(xué)計量配置C量。將按計算所得比例結(jié)果秤量的藍(lán)晶石粉和石墨粉與質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 為5%的粘結(jié)劑(PVA)充分混合后壓制成型，放入恒溫干燥箱中8(TC干燥，之后用 石墨填埋制品，放入電爐中，將溫度升至1500'C，保溫4小時，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源， 自然冷卻至室溫。脫碳溫度70(TC，保溫灼燒2小時，除去多余的碳成分。通過XRD 和SEM分析可知得到的燒成制品中的SiC成分比例達(dá)65。/。。 實施例2:
將采集到的藍(lán)晶石礦石磨成細(xì)粉，過0.074pim篩，測出其具體組成成分比例，按 照化學(xué)計量配置C量。將按計算所得比例結(jié)果秤量的藍(lán)晶石粉和石墨粉與質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 為5%的粘結(jié)劑(PVA)充分混合后壓制成型，放入恒溫干燥箱中80'C干燥，之后用 石墨填埋制品，放入電爐中，將溫度升至1580'C，保溫4小時，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源， 自然冷卻至室溫。脫碳溫度70(TC，保溫灼燒2小時，除去多余的碳成分。通過XRD 和SEM分析可知得到的燒成制品中的SiC成分比例達(dá)90。/0。
權(quán)利要求
1、一種利用藍(lán)晶石礦原位合成SiC材料的方法，其特征在于，工藝步驟為(1)采集和制粉將采集到的藍(lán)晶石礦石經(jīng)過磨碎制成細(xì)粉，并過0.074μm篩；(2)烘干放入烘箱中烘干，烘干溫度為70～80℃；(3)混合將藍(lán)晶石粉與石墨粉混合，其中，石墨粉的質(zhì)量比例為30％～40％，混合后加入質(zhì)量比為3～5％的粘結(jié)劑，所使用的粘結(jié)劑為聚乙烯醇PVA；(4)成型將步驟(3)混合好的原料壓成坯體；(5)干燥將坯體放入70～90℃烘箱中，干燥8～10小時；(6)燒成將烘干后的制品用碳埋好放入還原燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；燒結(jié)溫度1500～1600℃，保溫時間3～5小時；(7)冷卻切斷電爐電源，自然冷卻至室溫；(8)除碳取出燒成后的制品，放入馬弗爐中，在700-750℃下灼燒，除去碳成分。
2、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料藍(lán)晶石 礦石的成分為Si02占65 72 。， Al》3占22 28%，其余為含鈉、鈣、鎂 的氧化物。
3、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，烘干溫度為70 80。C。
4、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還原燒結(jié)爐中的淵源氣氛為氬氣保護氣氛。
全文摘要
利用藍(lán)晶石礦原位合成SiC材料的方法，屬于新型非金屬礦物材料技術(shù)領(lǐng)域。工藝步驟為采集藍(lán)晶石礦石，將礦石制成細(xì)粉，并過0.074μm篩，加入粘結(jié)劑，成型，干燥，燒成，除碳，提取SiC成分。本發(fā)明的優(yōu)點在于找到了一種用于制備SiC材料的新型礦物原料。制備用的原料成本低廉且礦藏豐富，燒成反應(yīng)后生成的SiC成分比例可達(dá)60％-90％，具有很高的實際價值。發(fā)明中所采用的碳熱還原法制備技術(shù)工藝操作簡單，成本低，已被廣泛應(yīng)用于SiC材料的制備工藝中，故容易掌握。
文檔編號C01B31/00GK101177270SQ200710177239
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者冀 張, 徐利華 申請人:北京科技大學(xué)