[發明專利]利用生物質電廠灰制備O`-Sialon/SiC復合陶瓷粉末的方法

無效

• 申請號: 201310686909.2
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103664180A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 員文杰;鄧承繼;樊明宇;李君;祝洪喜
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/599;C04B35/622
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于O'-Sialon/SiC復合陶瓷粉末技術領域。具體涉及一種利用生物質電廠灰制備O'-Sialon/SiC復合陶瓷粉末的方法。?

背景技術

生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，同時也是唯一可再生的碳源。生物質能通常用稻殼、秸稈和樹皮等“綠色能源”作為燃料來發電。?

隨著生物質電廠的發展，以稻殼、秸稈和薪材等生物質為原料進行發電，將產生大量電廠灰。這種固體廢棄物如不能進行資源化利用，將會對環境造成污染。生物質電廠灰的主要成分為SiO₂和殘余的碳以及Al、Fe、Ca、K、Mg等雜質元素。若能將其進行綜合利用，形成生物質-發電-原材料循環經濟產業鏈，將完全解決生物質能電廠廢料的環境污染問題。由于生物質電廠灰的化學成分與稻殼灰有很大差異，含有的雜質元素較多，并不能簡單地作還田處理，其高效綜合利用已成為亟待解決的問題。?

SiC為共價鍵性極強的化合物，不僅具有優良的常溫力學性能，如高的抗彎強度、優良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損和低的摩擦系數，而且高溫力學性能(強度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的。O'-Sialon是Si₂N₂O與Al₂O₃的固溶體，具有非常好的抗氧化能力和較低的熱膨脹系數。在各單相Sialon陶瓷中，其抗氧化性能最佳，是一種很有前途的工程陶瓷材料。Sialon/SiC復合材料性能均優于傳統的Sialon和SiC材料，具有更高的強度和韌性以及更好的耐高溫和抗腐蝕性能，可用作金屬冶煉用的耐火材料、建筑衛生用陶瓷、電瓷和各種磨具等，在各種高溫、高腐蝕和高壓力強度的條件下具有廣闊的應用前景。?

而采用化學原料合成的Sialon陶瓷粉體成本高，這使其工業化應用受到限制。SiC主要用石英砂、石油焦（或煤焦）和木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成，生產工藝復雜、能耗高。這使得O'-Sialon/SiC復合陶瓷的制備成本較高。?

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種原料豐富、固體廢棄物綜合利用、成本低、工藝簡單和易于工業化生產的利用生物質電廠灰制備O'-Sialon/SiC復合陶瓷粉末的方法。?

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先按SiO₂與C的摩爾比為1︰(1～4)將碳素材料加入生物質電廠灰中，混合5～60分鐘，再將混合后的原料壓成坯體；然后將壓成坯體放入氣氛爐中，在氮氣氣氛和1500～1530℃條件下煅燒2～8小時，隨爐自然冷卻至室溫，制得O'-Sialon/SiC復合陶瓷粉末。?

其中，氮氣流量為0.05～0.25L/min。?

所述的生物質電廠灰為生物質電廠入爐燃料燃燒后的產物，生物質電廠灰中的SiO₂含量>60wt%；所述燃料為稻殼、薪材和秸稈。?

所述的碳素材料中的C含量>90wt%，粒度<0.1mm；碳素材料為炭黑、活性炭、石墨和焦炭中的一種。?

由于采用上述技術方案，本發明所采用的生物質電廠灰和碳素材料來源廣泛，合成的復合陶瓷粉末中O'-Sialon和SiC物相由原料經過碳熱還原氮化反應生成，原料中的雜質元素Fe轉化為Fe₃Si，充分利用了生物質電廠灰的化學組分，為高性能陶瓷材料的制備提供了優良的原料。?

本發明實現了工業廢棄物-生物質電廠灰的綜合利用，采用的原料并非高溫冶煉制得的SiC，故工藝簡單、生產耗能小，不僅能夠降低O'-Sialon/SiC復合陶瓷材料的生產成本，且能促使生物質-發電-原材料的循環經濟產業鏈的形成。?

因此，本發明具有原料豐富、生產成本低、易于工業化生產和固體廢棄物的綜合利用的特點。?

附圖說明

圖1為本發明制備的一種O'-Sialon/SiC復合陶瓷粉末XRD圖譜。?

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。?

本具體實施方式中：所述的生物質電廠灰為生物質電廠入爐燃料燃燒后的產物，燃料為稻殼、薪材和秸稈。實施例中不再贅述。?

實施例1?