專利名稱：一種用用后耐火材料合成SiC的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐火材料的合成技術領域，特別是提供了一種用用后耐火材料燒結合
成SiC的方法。
背景技術：
SiC是一種共價鍵性很強的難熔非氧化物，在大氣壓下，約260(TC溫度下分解為 石墨和氣相，另外還具有機械強度高、熱導率好、耐磨性和抗侵蝕性能優(yōu)異等特性， 因此在磨料磨具、耐火材料、高溫結構陶瓷、高溫冶金等工業(yè)領域應用廣泛。工業(yè)碳 化硅一般混入少量的游離碳、二氧化硅和硅等雜質(zhì)。SiC在高溫冶金與材料行業(yè)中應用 廣泛，可以作為高溫爐導電發(fā)熱體，也可以作為耐火材料，例如高爐用Si3N4結合SiC 磚，或加入含碳耐火材料材料中作為添加劑廣泛使用。
目前，我國每年消耗耐火材料約800萬t，其中鋼鐵工業(yè)用后耐火材料占有較大的 比例，約占55%左右，鋼鐵工業(yè)噸鋼耐火材料消耗量由建國初期的50kg降到了目前 10kg左右。由于我國基礎建設、產(chǎn)業(yè)升級、商業(yè)需求等方面對鋼鐵材料的需求，我國 鋼鐵年產(chǎn)量大幅度增長，用后耐火材料總量仍居高不下。合理利用用后耐火材料，節(jié) 約資源，開發(fā)新技術，對于提高工業(yè)生產(chǎn)效益和環(huán)境保護都有十分重要的意義。
目前雖然國內(nèi)在技術領域內(nèi)制備SiC材料的方法已有多種報道，但以用后耐火材 料為主原料合成SiC的方法未見相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用用后硅磚與活性碳反應合成SiC的方法，制備用 的原材料為冶金高溫工業(yè)用后耐火材料，燒結合成反應后生成了純度較高的SiC，高溫 反應下合成了以P-SiC為主晶相的材料，其含量可達90%以上。
本發(fā)明以用后耐火材料為原料合成SiC材料，工藝步驟為
(1) 按配方組配原料原料配方按質(zhì)量百分比計用后硅磚55 75%;活性碳 或碳黑25 45%;
其中用后硅磚所含主要成分按質(zhì)量百分比計是SiO2:90 100%，雜質(zhì)相0 10%;
(2) 粉碎將用后硅磚球磨機中混磨至粒徑40 50um;
G)混料、成型將硅磚粉與活性碳/碳黑按比例混合，以羧甲基纖維素鈉或聚乙 烯醇為粘接劑，拌勻后以30 40MPa壓力下成型
(4)高溫合成合成采用空氣中埋碳控制得到還原氣氛體系，溫度升至1300'C 1600 。C，保溫l 8h。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明找到了一種用后耐火材料二次利用的方法，不僅節(jié)約了原料成本，且無需經(jīng)過精細選料，有益于能源節(jié)約，避免資源浪費。采用本方法合成的SiC純度較高， 晶體發(fā)育較好，具有較好的使用前景。
本發(fā)明工藝方法可控，充分利用了用后硅磚，為用后耐火材料的資源化綜合利用 提供了一項得力有效的措施，大幅度降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，提高產(chǎn)品附加值， 并必將顯著改善社會環(huán)境


圖1為本發(fā)明的合成工藝流程圖。
圖2為合成SiC的XRD圖(1450°C，保溫4h,硅磚加入量64% )。 圖3為合成SiC的XRD圖(1550°C，保溫4h,硅磚加入量55% )。 圖4為圖3合成SiC的SEM照片。
具體實施例方式
實施例1
本發(fā)明按照質(zhì)量百分比計的具體配方是用后硅磚64%，活性碳36%。
(1) 按照配方分別稱量用后硅磚和活性碳；
(2) 將用后硅磚磨料至粒徑小于44um;
(3) 將干燥的原料添加少量粘結劑，在40MPa的壓力下機壓成型；
(4) 在空氣中埋碳下升溫至145(TC，保溫4h;
結構表征XRD結果(如圖2所示)顯示合成出SiC含量較高的材料，還可以看 出還含有部分方石英領域磷石英。 實施例2
本發(fā)明按照質(zhì)量百分比計的具體配方是用后硅磚55%，活性碳45%。
(1) 按照配方分別稱量用后硅磚和活性碳；
(2) 將用后硅磚磨料至粒徑小于44um;
(3) 將干燥的原料添加少量粘結劑，在40MPa的壓力下機壓成型；
(4) 在空氣中埋碳下升溫至155(TC，保溫4h;
結構表征XRD結果(如圖3所示)顯示合成出SiC含量較高的材料，還可以看 出還含有第二相氮氧化物Si2N20， Si2N20具有優(yōu)異的高溫使用性能，在合成材料中作 為第二相對材料其有益的作用。由圖4可以看出形成了較大顆粒的晶體，能譜分析表 明其主要元素為Si和C,故其為SiC層狀晶體。
權利要求
1、一種用用后耐火材料燒結合成SiC的方法，其特征在于，工藝步驟為(1)按配方組配原料原料配方按質(zhì)量百分比計用后硅磚55～75％；活性碳或碳黑25～45％；(2)粉碎將用后硅磚球磨機中混磨至粒徑40～50um；(3)混料、成型將硅磚粉與活性碳/碳黑按比例混合，以羧甲基纖維素鈉或聚乙烯醇為粘接劑，拌勻后以30～40MPa壓力下成型(4)高溫合成合成采用空氣中埋碳控制得到還原氣氛體系，溫度升至1300℃～1600℃，保溫1～8h。
2、按照權利要求1所述的方法，其特征在于，用后硅磚所含成 分按質(zhì)量百分比計是SiO2:90 100%，雜質(zhì)相0 10%。
全文摘要
一種用用后耐火材料合成SiC的方法，屬于耐火材料的合成技術領域。工藝步驟為按配方組配原料原料配方按質(zhì)量百分比計用后硅磚55～75％；活性炭或碳黑25～45％；粉碎將用后硅磚球磨機中混磨至粒徑40～50μm；混料、成型；高溫熱處理合成采用空氣中埋碳控制得到還原氣氛體系，溫度升至1300℃～1600℃，保溫1～8h。本方法可以制備出純度較高的SiC材料，且工藝方法可控，充分利用了用后硅磚，為用后耐火材料的資源化綜合利用提供了一項得力有效的措施，大幅度降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，提高產(chǎn)品附加值，并必將顯著改善社會環(huán)境。
文檔編號C01B31/00GK101428800SQ20081022782
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者余廣煒, 馮向鵬, 宇 周, 岳昌盛, 廖洪強, 梅 張, 李世青, 王習東, 賽音巴特爾 申請人:首鋼總公司