一种利用用后滑板砖与硅、铝粉合成赛隆－刚玉复合材料的方法，涉及结构陶瓷与耐火材料制备工艺技术领域。采用５０～７０％的用后滑板砖粉为原料，分别加入１０～２０％铝粉和２０～４０％硅粉经过混合、干燥、压力成型和加热烧结处理多个步骤，制备成赛隆－刚玉复合材料；ＸＲＤ结果表明合成材料的主晶相为赛隆β－ＳｉＡｌＯＮ相，次晶相为刚玉Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］相；断口ＳＥＭ照片显示β－ＳｉＡｌＯＮ相为柱状晶体，有利于提高合成材料的韧性和力学性能。优点在于，降低制备成本、易于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构陶瓷与耐火材料制备工艺
，特别是涉及一种利用用后滑 板砖与硅、铝粉合成赛隆-刚玉复合材料的方法。实现用后耐火材料的回收和再利用。
技术介绍
赛隆(P-SiA10N)是p-SigN4与A1N、 Al203的固溶体，因具有与P-Si3N4相同的结构，所以其物理性质与Si3N4相似，又因含大量的Al203，所以化学性质接近于A1203，具有很好的抗氧化性能。赛隆(P-SiA10N)复合材料作为一种新型材料，已经用于磨 具及金属切削工具、耐火材料、透明陶瓷、生物材料等很多领域，特别是赛隆 (卩-SiA10N)结合刚玉砖由于具有良好的耐高温、抗侵蚀、抗热震性能，是当今高炉 陶瓷杯的首先材料。但如何降低其生产成本成为赛隆(P-SiA10N)复合材料工业化应 用的关键。钢铁、水泥、玻璃等高温产业，尤其是钢铁工业每年产生数量很大的用后 耐火材料，这些用后耐火材料经严格的拣选、分类和特殊的工艺处理后，即可作为利 用价值很高耐火产品的原料。这不仅可以节约国家的矿物资源和能源，而且减少了环 境污染，大大降低耐火材料的制备成本。曾经有利用用后耐火材料合成SiA10N的相关报导(王习东，张梅等；利用废旧 Al203-SiC-C质铁沟料制备赛隆陶瓷材料的方法，中国专利CN1887798 2007年)， 但以炼钢厂用后滑板砖为主要原料合成赛隆-刚玉((3-SiA10N-Al203)复合材料未见相 关报道。
技术实现思路
本专利技术提供的目的在于提供一种利用用后滑板砖与硅、铝粉合成赛隆-刚玉复合 材料的方法，成本低、易于工业化生产。本专利技术以用后滑板砖为主要原料，利用其所含有的主要成分八1203、 C，添加铝粉和硅粉，通过高温还原氮化及高温固相合成赛隆-刚玉(|3-SiA10N-Al203)复合材料。 本专利技术方法是(1) 按配方混合原料50 70%，铝粉，10 20%，硅粉，20 40%。其中，用后滑板砖所含主要成分按质量百分比为A1203， 85 95， C， 5 15%。(2) 混料将混合后的原料在行星式球磨机中球磨4 6小时，研磨至粒径小于5|am。(3) 干燥干燥放入干燥箱80 12(TC干燥3 5小时。(4) 压力成型按照0.4ml/10g 0.6ml/10g的比例添加羧甲基纤维素钠粘结剂混 匀，在90 110MPa压力下机压成型。(5) 高温热处理通入普通氮气(99.95%)，氮气压力为0.1 20MPa，温度为 1600 1850°C，保温时间为3 6小时。本专利技术适合于利用用后滑板砖、硅粉以及铝粉合成赛隆-刚玉复合材料。按照本发 明方法生产的赛隆-刚玉复合材料，XRD结果表明合成材料的主晶相为P-SiA10N相，次晶相为刚玉(A1203)相；断口 SEM照片显示|3-SiA10N相为柱状晶体，其晶粒发育较大，且柱状晶体在合成材料中穿插与锚固，有利于提高合成材料的韧性和力学性 能。本专利技术合成成本低廉、易于规模化生产，有利于实现用后耐火材料资源的高效、 综合利用。 附图说明图1为用后耐火材料合成赛隆-刚玉((3-SiA10N-Al203)复合材料的工艺图。图2为温度为160(TC下，利用用后滑板砖、硅粉以及铝粉合成赛隆(Z=3)-刚玉 复合材料的X射线衍射结果图。图3为温度为160(TC下，利用用后滑板砖、硅粉以及铝粉合成赛隆(Z=3)-刚玉 复合材料的扫描电镜断口照片。图4为温度为165(TC下，利用用后滑板砖、硅粉以及铝粉合成赛隆(Z=3.5)-刚 玉复合材料的X射线衍射结果图。图5为温度为165(TC下，利用用后滑板砖、硅粉以及铝粉合成赛隆(Z=3.5)-刚 玉复合材料的扫描电镜断口照片。具体实施例方式实施例1本专利技术较具体的方法之一是(1) 按配方混合原料配方按质量百分比为用后滑板砖粉，50%;用后硅粉， 40%;铝粉，10%。(2) 混料将混合后的原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5pm。(3) 干燥放入千燥箱10(TC干燥4小时。(4) 压力成型:按照0.5ml/10g的比例添加羧甲基纤维素钠粘结剂混匀，在lOOMPa压力下机压成型。(5)高温热处理通入普通氮气(99.95%)，氮气压力为0.1MPa，温度为1600 °C，保温时间为4小时。热处理制得材料的结构表征:XRD结果显示(图2)合成材料的主晶相为P-SiA10N相，次晶相为刚玉(Al203)相；扫描断口电镜SEM照片(图3)表明合成的P-SiA10N相为柱状晶体(如图3中1、 2点)且柱状晶体在合成材料中穿插与锚固，有利于提 高合成材料的韧性和力学性能。 实施例2本专利技术较具体的方法之二是(1) 按配方混合原料配方按质量百分比为用后滑板砖粉，60%;用后硅粉， 25%;铝粉，15%。(2) 混料将混合后的原料在行星式球磨机中球磨6小时，研磨至粒径小于5pm。(3) 干燥放入干燥箱100'C干燥4小时。(4) 压力成型按照0.5ml/10g的比例添加羧甲基纤维素钠粘结剂混匀，在100MPa 压力下机压成型。(5) 高温热处理通入普通氮气(99.95%)，氮气压力为0.1MPa，温度为1650 'C，保温时间为4小时。热处理制得材料的结构表征:XRD结果显示(图4)合成材料的主晶相为(3-SiA10N相，次晶相为刚玉"1203)相；扫描断口电镜SEM照片(图5)表明合成的P-SiA10N 相为柱状晶体(如图5中1、 2点)、晶粒发育较大，所以合成材料的韧性和力学性能 较好。权利要求1、一种，其特征在于，工艺步骤为(1)配料配方按质量百分比为用后滑板砖粉，50～70％，铝粉，10～20％，硅粉，20～40％；(2)混料将混合后的原料在行星式球磨机中球磨4～6小时，研磨至粒径小于5μm；(3)干燥放入干燥箱80～120℃干燥3～5小时；(4)压力成型按照0.4ml/10g～0.6ml/10g的比例添加羧甲基纤维素钠粘结剂混匀，在90～110MPa压力下机压成型；(5)高温热处理通入普通氮气(99.95％)，氮气压力为0.1～20MPa，温度为1600～1850℃，保温时间为3～6小时。2、 按照权利要求书1所述的方法，其特征在于，用后滑板砖所含成分按质 量百分比为A1203， 85 95， C， 5 15%。3、 按照权利要求书1所述的方法，其特征在于，氮气纯度为99.95%，氮气 压力为0.1 20MPa。全文摘要一种，涉及结构陶瓷与耐火材料制备工艺
采用50～70％的用后滑板砖粉为原料，分别加入10～20％铝粉和20～40％硅粉经过混合、干燥、压力成型和加热烧结处理多个步骤，制备成赛隆-刚玉复合材料；XRD结果表明合成材料的主晶相为赛隆β-SiAlON相，次晶相为刚玉Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>相；断口SEM照片显示β-SiAlON相为柱状晶体，有利于提高合成材料的韧性和力学性能。优点在于，降低制备成本、易于工业化生产。文档编号C04B35/66GK101429043SQ20081022782公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日专利技术者余广炜, 冯向鹏, 宇 周, 岳昌盛, 廖洪强本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用用后滑板砖与硅、铝粉合成赛隆－刚玉复合材料的方法，其特征在于，工艺步骤为： （１）配料：配方按质量百分比为：用后滑板砖粉，５０～７０％，铝粉，１０～２０％，硅粉，２０～４０％； （２）混料：将混合后的原料在行星式球磨机中 球磨４～６小时，研磨至粒径小于５μｍ； （３）干燥：放入干燥箱８０～１２０℃干燥３～５小时； （４）压力成型：按照０．４ｍｌ／１０ｇ～０．６ｍｌ／１０ｇ的比例添加羧甲基纤维素钠粘结剂混匀，在９０～１１０ＭＰａ压力下机压成型； （５）高温热处理：通入普通氮气（９９．９５％），氮气压力为０．１～２０ＭＰａ，温度为１６００～１８５０℃，保温时间为３～６小时。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赛音巴特尔，廖洪强，余广炜，冯向鹏，李世青，周宇，王习东，张梅，岳昌盛，彭犇，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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