復(fù)相粉體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備SiC-Al2O3復(fù)相粉體的方法，屬耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]碳化硅(SiC)具有化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好、硬度高等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。氧化鋁(Al2O3)也具備高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性、高硬度、高耐磨性、熔點(diǎn)高、抗腐蝕等優(yōu)異性能，在磨料、耐高溫陶瓷材料以及耐火材料等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。SiC-Al2O3復(fù)相材料兼具二者的優(yōu)異性能，且具有力學(xué)性能可控的特點(diǎn)，具有巨大的研究前景和應(yīng)用價(jià)值。但是目前SiC-Al2O3復(fù)相材料主要采用高溫?zé)Y(jié)等復(fù)雜工藝制備得到，導(dǎo)致其制備成本和能耗均較高，從而進(jìn)一步限制了該復(fù)相材料的推廣應(yīng)用。
[0003]藍(lán)晶石選礦尾礦是優(yōu)質(zhì)藍(lán)晶石礦利用過程中產(chǎn)生的大量固體廢棄物，由于利用程度較低等原因?qū)е铝撕芏鄧?yán)峻問題，如尾礦大面積堆積產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問題與自然災(zāi)害等隱患。研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)晶石選礦尾礦的主要成分為S12和Al2O3，與常見鋁硅系礦物成分較為接近，課題通過工藝控制轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相得到具有實(shí)用價(jià)值的新材料，具有很好的研究價(jià)值和實(shí)際意義。結(jié)合實(shí)際研究結(jié)果，本發(fā)明提出采用碳熱還原方法實(shí)現(xiàn)藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相的新工藝，獲得SiC-Al2O3復(fù)相材料與普通工藝生產(chǎn)制備的SiC-Al2O3復(fù)相粉體相比，采用藍(lán)晶石選礦尾礦為原料進(jìn)行轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相處理，不僅降低了原材料成本，也省去了混料等工藝過程，通過進(jìn)一步加工可制備得到SiC-Al2O3復(fù)相耐火材料，這也解決了藍(lán)晶石選礦尾礦的應(yīng)用難等問題提供了新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備SiC-Al2O3復(fù)相粉體的方法，利用固體廢棄物藍(lán)晶石選礦尾礦和價(jià)格低廉的焦炭為主要原料，在碳熱還原的條件下實(shí)現(xiàn)藍(lán)晶石尾礦選礦的轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相，從而解決藍(lán)晶石選礦尾礦利用程度低等問題。
[0005]本發(fā)明提出的一種藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備SiC-Al2O3復(fù)相粉體的方法，其特征在于:采用均化處理的藍(lán)晶石選礦尾礦粉體和碳質(zhì)材料為原料，經(jīng)配料、球磨混料、干壓成型、埋碳高溫碳熱還原反應(yīng)、磨細(xì)及除碳等工藝，制備得到SiC-Al2O3復(fù)相粉體。
[0006]所述的制備方法，其特征在于:碳質(zhì)材料包括焦炭、無煙煤等，其理論用量按照尾礦中S12被完全轉(zhuǎn)化為SiC計(jì)算得到，其用量范圍為理論值到過量200%;球磨時(shí)間為1-50h;干壓成型的壓力為l-40MPa;碳熱還原反應(yīng)在埋碳?xì)夥障逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為1200-18000C，反應(yīng)時(shí)間為l_20h ；除碳溫度為700°C，除碳時(shí)間為1-3小時(shí)。
[0007]按照本發(fā)明所述方法制備得到的SiC-Al2O3復(fù)相粉體中SiC-Al2O3含量高于95wt.%，可以用于制備SiC-Al203復(fù)相耐高溫材料并廣泛應(yīng)用于高性能耐火材料領(lǐng)域。【具體實(shí)施方式】:
[0008]下面通過具體實(shí)施例，更詳細(xì)地說明本發(fā)明，這些實(shí)施例只是用于幫助容易地理解本發(fā)明，但并不局限于這些實(shí)施例。
[0009]實(shí)施例1
[0010]原料:
[0011]藍(lán)晶石選礦尾礦為工業(yè)廢棄物，其主要成分為氧化鋁含量20-50%，二氧化硅含量50-80%，少量K2O,Fe2O3等雜質(zhì)。
[0012]碳質(zhì)材料為焦炭，其質(zhì)量要求為含碳量80%，灰分不大于8%，揮發(fā)分不大于7%，含硫量小于2%，水分不大于5%，粒度小于20_。
[0013]將上述材料中的藍(lán)晶石選礦尾礦和焦炭分別研磨后過100目篩，稱量藍(lán)晶石選礦尾礦100克，焦炭為過量50 %質(zhì)量為59.87克，放入球磨罐中，干混12小時(shí)，將球磨后的粉體倒入鋼模中，利用粉末壓片機(jī)，在壓力為20MPa下進(jìn)行干壓成型。
[0014]將上述片狀樣品在埋焦炭碳?xì)夥罩?，?550°C保溫4小時(shí)后自然冷卻至室溫，經(jīng)磨細(xì)并在700°C下除碳I小時(shí)得到SiC-Al2O3復(fù)相粉體，其SiC-Al2O3的含量為96.4%。
[0015]實(shí)施例2
[0016]原料:
[0017]藍(lán)晶石選礦尾礦為工業(yè)廢棄物，其主要成分為氧化鋁含量20-50%，二氧化硅含量50-80%，少量K2O,Fe2O3等雜質(zhì)。
[0018]碳質(zhì)材料為無煙煤，其質(zhì)量要求為含碳量80%，灰分不大于8%，揮發(fā)分不大于7%，含硫量小于2%，水分不大于5%，粒度小于20_。
[0019]將上述材料中的藍(lán)晶石選礦尾礦和無煙煤分別研磨后過100目篩，稱量藍(lán)晶石選礦尾礦100克，無煙煤為過量100%質(zhì)量為79.83克，放入球磨罐中，干混12小時(shí)，將球磨后的粉體倒入鋼模中，利用粉末壓片機(jī)，在壓力為25MPa下進(jìn)行干壓成型。
[0020]將上述片狀樣品置于埋碳?xì)夥罩?，?600°C保溫5小時(shí)后自然冷卻至室溫，取出樣品經(jīng)磨細(xì)和700°C除碳2小時(shí)得到SiC-Al2O3復(fù)相粉體，其SiC-Al2O3含量為97.1 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備SiC-Al2O3復(fù)相粉體的方法，其特征在于該方法的步驟為:選用藍(lán)晶石選礦尾礦和碳質(zhì)材料為原料，經(jīng)配料、球磨混料、干壓成型、埋碳高溫碳熱還原反應(yīng)、磨細(xì)及除碳等工藝，制備得到SiC-Ah03復(fù)相粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料，其特征在于:藍(lán)晶石選礦尾礦需經(jīng)粉碎和均化等處理得到均勻的尾礦粉體，其主要成分為氧化鋁含量20-50 %，二氧化硅含量50-80 %，少量K2O，F(xiàn)e2O3等雜質(zhì)。碳質(zhì)材料為焦炭、炭黑、無煙煤等非氧化物塊體，均為市售工業(yè)原料，其質(zhì)量要求為含碳量80%，灰分不大于8%，揮發(fā)分不大于7%，含硫量小于2%，水分不大于5%，粒度小于20mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳熱還原反應(yīng)，其特征在于:該反應(yīng)在埋碳?xì)夥障逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為1200-1800°C，反應(yīng)時(shí)間為l_20h;碳質(zhì)材料包括焦炭、無煙煤等，其理論用量按照尾礦中S12被完全轉(zhuǎn)化為SiC計(jì)算得到，其用量范圍為理論值到過量200%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除碳工藝，其特征在于:除碳溫度為700°C，除碳時(shí)間為1-3小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備得到的SiC-Al2O3復(fù)相粉體，其特征在于:該復(fù)相粉體中SiC-Al2O3含量高于95wt.%，可以用于制備SiC-Al2O3復(fù)相耐高溫材料并廣泛應(yīng)用于高性能耐火材料領(lǐng)域。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種藍(lán)晶石選礦尾礦轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)相制備SiC-Al2O3復(fù)相粉體的方法，屬于耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以藍(lán)晶石選礦尾礦和碳質(zhì)材料為原料，經(jīng)配料、球磨混料、高溫碳熱還原反應(yīng)以及除碳等工藝制備得到了SiC-Al2O3復(fù)相粉體。本發(fā)明制備得到的SiC-Al2O3復(fù)相粉體中SiC-Al2O3含量高于95wt.％，可以用于制備SiC-Al2O3復(fù)相耐高溫材料并廣泛應(yīng)用于高性能耐火材料領(lǐng)域。本發(fā)明解決了目前藍(lán)晶石選礦尾礦處理成本高、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益差、開發(fā)利用率低等缺點(diǎn)，為藍(lán)晶石選礦尾礦這類固體廢棄物提供了一條具備高附加值的新途徑。
【IPC分類】B09B3/00, C04B35/626, C04B35/101, C04B35/66, C04B35/565
【公開號】CN105503194
【申請?zhí)枴緾N201510907737
【發(fā)明人】張麗娜, 房明浩, 黃朝暉, 劉艷改, 閔鑫, 張俊東
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月10日