本发明专利技术公开了一种镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火原料及其制备方法。以低品位镁硼酸盐硼矿或者其尾矿、低品位铝矾土或者其铝矾土尾矿和焦炭粉等为主要原料，通过组分设计，根据所需耐火材料要求，在合适的温度下进行碳热还原氮化反应，冷却后将产物破碎并磨细，进而得到MgAl2O4-BN-Sialon复相耐火原料粉体。本发明专利技术所制得的镁铝尖晶石-BN-Sialon的组成物相主要为β-Sialon、Mg-Sialon、BN、MgAl2O4（富镁或者富铝镁铝尖晶石）和少量的Al6O3N4、Fe3Si等，其所涉及的制备方法具有固体废弃物资源化利用程度高、成本低和耗能少的显著优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐火材料领域，具体涉及镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料及其制备方法。
技术介绍
矿产资源在我国经济社会中起着重要的基础性作用，但是我国大多矿山长期采用粗矿式经营甚至“采富弃贫”的掠夺式开采，导致我国矿产资源的不断减少和生存环境的严重破坏，同时形成的大量中低品位矿及其尾矿占用大片土地，也损失了大量的有用成分。但随着经济的高速发展，矿产资源的供需矛盾日益突出，富矿资源日益枯竭，低品位矿及其尾矿作为二次资源势必逐渐受到重视，它们的利用将带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。其中，我国的硼酸盐型硼矿资源以硼镁石型为主的硼矿主要集中在辽东地区，其作为我国硼资源的开采与利用在玻璃、冶金、医药、搪瓷、油漆、日用化工、农业以及国防尖端工业等领域发挥了重要的作用。但是，东北硼矿共生了大量的硅酸盐矿物，造成了大量的低品位硼矿及其含硼尾矿被堆积浪费。高铝矾土是我国重要的战略资源，且是不可再生资源，对我国经济发展起着重要作用，它的加工产品一一矾土熟料为优质耐火制品的重要原料。进年来，高铝矾土熟料已逐渐在国际市场占有牢固的阵地，出口量逐年增多，为国家创汇作出了重要的贡献，但是长期以来在开采过程中产生较大量的A2O3含量较低的低品位铝矾土矿，基本没有被有效增值利用而造成A2O3资源的浪费。如何高效综合利用这些低品位矿及其尾矿，是一个亟待解决的冋题。Sialon是一组由Al2O3 (熔点2050。。)的Al、O原子部分置换Si3N4中的S1、N原子的固溶体。它不但保留了 Si3N4 (熔点2170°C)的耐高温、高强度、耐侵蚀等优良性质，而且韧性、化学稳定性和抗氧化性又优于Si3N4。镁铝尖晶石(MgAl2O4，熔点:2135°C)具有良好的热震稳定性、耐化学侵蚀性能和耐磨性能使得其广泛应用于耐火材料、耐磨材料、精细陶瓷等各个领域。BN (无明显熔点，在2700°C-3000°C下升华分解)具有耐高温、耐腐蚀、导热性好、线膨胀系数小、抗热震性好、化学稳定性好等特点，在冶金、化工、宇航等领域发挥着重要应用。它们三者复合形成的镁铝尖晶石-BN-Sialon复相材料在1550°C以上具有良好的热震稳定性，对熔融金属具有良好的抗侵蚀性，因此可用作高温结构材料。但由于工业生产镁铝尖晶石、BN、Sialon—般以煅烧氧化镁、氧化铝、硼粉、金属硅粉、铝粉为原料，使得产品成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的低品位硼矿、低品位铝矾土矿没有被有效利用造成资源的浪费，且工业生产镁铝尖晶石、BN、Sialon成本较高，为此提供一种镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料及其制备方法。本专利技术的技术方案是:一种镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火原料的制备方法，它包括:将低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土破碎成平均粒径为小于0.30mm的粉末，所述低品位镁硼酸盐硼矿为镁硼酸盐硼矿开采中产生的尾矿，其中，B2O3质量百分比大于3.5%，MgO质量百分比为10?36%，所述低品位铝矾土为高铝铝矾土开采中产生的尾矿，其中，Al2O3质量百分比为15?34%，S1^量百分比大于25%，Fe 203质量百分比小于8% ； 将破碎成粉末的所述低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土和焦炭粉按比例混合形成配合料，并对所述配合料进行干燥； 将所述配合料进行碳热还原氮化反应，得到所述镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粗料； 对反应得到的所述镁销尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粗料进行冷却和粉碎，得到所述儀销尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粉体。可选的，将破碎成粉末的所述低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土和焦炭粉按比例混合的步骤采用球磨混合的方法。可选的，所述碳热还原氮化反应是在热工窑炉中进行，所述热工窑炉为氮化电炉、马弗式燃气窑或燃煤窑或燃油窑的氮化炉、微波氮化炉、感应氮化炉、管式氮化炉、立式氮化炉中的一种。可选的，所述碳热还原氮化反应的温度范围为常温至1650°C，所述碳热还原氮化反应中，分别在1400°C和1500°C进行保温一定时间，且在最高反应温度下保温I小时?24小时。可选的，所述低品位镁硼酸盐硼矿的加入量的质量百分比为10?50%，所述低品位销帆土加入量的质量百分比为20?70%，所述焦炭粉加入量的质量百分比为2?35%。可选的，所述焦炭粉中C含量的质量百分比大于90%，平均粒径为小于0.30mm。可选的，在将所述配合料进行碳热还原氮化反应之前，所述制备方法还包括:对所述配合料进行成球过程，所述成球过程包括:通过成球机将所述配合料形成球形颗粒。可选的，在所述成球过程中添加常温结合剂，所述常温结合剂为工业糊精溶液、木质素磺酸钙溶液、聚乙烯醇溶液、硅溶胶或树脂中的一种或多种的组合，所述常温结合剂含量占所述常温结合剂以及所述配合料总质量的百分比为1.5?3.2%。本专利技术的另一方面提供一种根据上述制备方法得到的镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料，包括β-SialoruMg-Sialon以及富镁或者富销镁销尖晶石。进一步的，所述镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料，还可以包括:Α1603Ν4和/或Fe3Si0本专利技术的有益效果是结合低品位镁硼酸盐硼矿和低品位铝矾土中存在的有用组分，发挥组分协同增益效应，提出一种以低品位镁硼酸盐硼矿尾矿、低品位铝矾土和焦炭粉等为主要原料制备镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料，依据原料成分进行组分设计，通过在合适的温度制度下进行碳热还原氮化反应，冷却后将产物破碎和磨细，可制备应用于耐高温结构材料的低成本、高性能的镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料。本专利技术所制得的镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的组成物相主要为β-Sialon、Mg-Sialon、BN和富镁或者富铝镁铝尖晶石以及少量的Al603N4、Fe3Si等。本专利技术的制备镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的新方法具有固体废弃物资源化利用程度高、成本低和耗能少的显著优势。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火原料的制备方法，它包括: 将低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土破碎成平均粒径为小于0.30mm的粉末，所述低品位镁硼酸盐硼矿为镁硼酸盐硼矿开采中产生的尾矿，其中，B2O3质量百分比大于3.5%，MgO质量百分比为10?36%，所述低品位铝矾土为高铝铝矾土开采中产生的尾矿，其中，Al2O3质量百分比为15?34%，S1^量百分比大于25%，Fe 203质量百分比小于8% ； 将破碎成粉末的所述低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土和焦炭粉按比例混合形成配合料，并对所述配合料进行干燥； 将所述配合料进行碳热还原氮化反应，得到所述镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粗料； 对反应得到的所述镁销尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粗料进行冷却和粉碎，得到所述儀销尖晶石-BN-Sialon复相耐火材料的粉体。可选的，将破碎本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁铝尖晶石‑BN‑Sialon复相耐火原料的制备方法，其特征是它包括：将低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土破碎成平均粒径为小于0.30mm的粉末，所述低品位镁硼酸盐硼矿为镁硼酸盐硼矿开采中产生的尾矿，其中，B2O3质量百分比大于3.5%，MgO质量百分比为10～36%，所述低品位铝矾土为高铝铝矾土开采中产生的尾矿，其中，Al2O3质量百分比为15～34%，SiO2质量百分比大于25%，Fe2O3质量百分比小于8%；将破碎成粉末的所述低品位镁硼酸盐硼矿、低品位铝矾土和焦炭粉按比例混合形成配合料，并对所述配合料进行干燥；将所述配合料进行碳热还原氮化反应，得到所述镁铝尖晶石‑BN‑Sialon复相耐火材料的粗料；对反应得到的所述镁铝尖晶石‑BN‑Sialon复相耐火材料的粗料进行冷却和粉碎，得到所述镁铝尖晶石‑BN‑Sialon复相耐火材料的粉体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：侯喜锋，黄军同，王小军，张尚铎，崔应武，
申请(专利权)人：安徽纽亚达科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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