[發(fā)明專利]賽隆結(jié)合紅柱石/硅線石/SiC耐火材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410228451.0
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103979988A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;王婷;李平;李燕京;孫加林;高長賀;張積禮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);通達(dá)耐火技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 范光前

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高爐爐身中上部用耐火材料，尤其涉及一種大型高爐爐身中上部所用的賽隆結(jié)合紅柱石/硅線石/SiC復(fù)合耐火材料及制備方法。

背景技術(shù)

實(shí)現(xiàn)高爐長壽化、大型化是煉鐵工業(yè)的重要目標(biāo)。隨著我國鋼鐵冶金行業(yè)節(jié)能降耗和節(jié)能減排工作的不斷深化和強(qiáng)力推進(jìn)，開發(fā)適應(yīng)高爐長壽用耐火材料是目前亟待解決的問題。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于各部位的工作條件不同，對耐火磚襯的侵蝕原因也各不相同，這要求耐火材料的性能與其相適應(yīng)。高爐爐身中上部耐火材料承受著劇烈的溫度波動(dòng)，CO的侵蝕，K₂O、NaO等堿蒸汽的化學(xué)腐蝕，這要求相應(yīng)的耐火材料具備如下的性能：抗熱震性好；常溫、高溫強(qiáng)度高；抗CO侵蝕能力強(qiáng)；抗堿蒸汽化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。目前高爐爐身普遍采用剛玉-莫來石質(zhì)耐火材料，大型高爐采用Si₃N₄結(jié)合SiC磚或Sialon結(jié)合SiC磚。Si₃N₄結(jié)合SiC磚與Sialon結(jié)合SiC磚具備高溫強(qiáng)度高、耐磨等優(yōu)良的性能但價(jià)格高，限制了其在高爐的推廣應(yīng)用。

藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石三種礦物因化學(xué)成分相同、物理性質(zhì)和用途相近而統(tǒng)稱為“三石”。“三石”礦物在高溫下均不可逆地轉(zhuǎn)化為莫來石和SiO₂，并伴隨有體積效應(yīng)。由于這三種礦物晶體結(jié)構(gòu)相異，因而在高溫下轉(zhuǎn)化為莫來石的溫度、時(shí)間、速度及體積效應(yīng)均不相同，轉(zhuǎn)化為莫來石的過程、形態(tài)、結(jié)晶方向也不同。藍(lán)晶石開始轉(zhuǎn)化溫度最低，轉(zhuǎn)化速度最快且伴有最大的體積膨脹率；紅柱石大約在1400℃時(shí)開始轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變速率中等，且轉(zhuǎn)變后體積基本保持穩(wěn)定，形成的莫來石呈中等柱狀或針狀；硅線石轉(zhuǎn)變溫度最高，轉(zhuǎn)變速率緩慢，體積膨脹小，將形成短柱狀或針狀莫來石。因此，采用合適的燒結(jié)溫度，在適宜的燒成氣氛中，可利用紅柱石和硅線石莫來石化溫度高，莫來石化過程緩慢的性質(zhì)，使制品在使用溫度下，均存在未轉(zhuǎn)化的紅柱石和硅線石，增強(qiáng)制品的抗蠕變性能和高溫體積穩(wěn)定性。“三石”具備優(yōu)異的性能，可作為耐火材料工業(yè)的基礎(chǔ)原料或添加改性原料，用于生產(chǎn)多種高級耐火磚制品，改善傳統(tǒng)耐火材料的性能，以滿足高溫工業(yè)對耐火材料的特殊要求。朱黎明等通過研究硅線石和紅柱石對Al₂O₃一SiO₂系制品性能的影響，得出：加入硅線石、紅柱石的Al₂O₃一SiO₂系制品，除熱震穩(wěn)定性有很大改善外，對其常溫耐壓強(qiáng)度、荷重軟化溫度、抗渣性等也有較大的改善。王新權(quán)等以特級高鋁礬土熟料、棕剛玉、高鋁剛玉、莫來石、硅線石、紅柱石和粘土等為原料研制生產(chǎn)的低蠕變高鋁磚具有理想的組織結(jié)構(gòu)，試樣中的紅柱石顆粒己全部莫來石化，部分硅線石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎獊硎喑式诲e(cuò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

我國“三石”礦產(chǎn)資源相當(dāng)豐富，目前已在25個(gè)省、市、自治區(qū)發(fā)現(xiàn)“三石”礦床(點(diǎn))近百處。但目前“三石”礦產(chǎn)資源總體利用水平較低，一定程度上造成了“三石”礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)。因此，立足我國資源優(yōu)勢，加強(qiáng)“三石”的應(yīng)用領(lǐng)域研究，努力發(fā)展高技術(shù)含量、高附加值、節(jié)能、環(huán)保的“三石”新產(chǎn)品具有迫切的實(shí)際需求和重大的意義。

近年來，能源、信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，作為主要原料的多晶硅市場也隨之不斷擴(kuò)大。但多晶硅需要切割成硅片后方能使用。在切割過程因?yàn)榈稉p將有50％-52％的晶體硅變成硅微粉進(jìn)入切割料漿，造成切割效率降低，最終切削料漿失效成為廢料漿，引起資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，給企業(yè)帶來了巨大的壓力。目前普遍采用碳化硅作為切割磨料，因此切割廢料漿中主要含有高純硅、聚乙二醇(分散劑)、碳化硅及少量的金屬，但硅和碳化硅在物理和化學(xué)性質(zhì)上差異較小、分離困難。因此，如何經(jīng)濟(jì)有效地回收利用切割廢料中的金屬硅和碳化硅也是當(dāng)前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抗熱震性好、抗CO和堿蒸汽侵蝕性強(qiáng)、抗蠕變性能優(yōu)異、高溫體積穩(wěn)定性好的材料和所述材料的制備方法，用于高爐爐身中上部，改善爐體的整體性，延長高爐的使用壽命，并促進(jìn)對紅柱石和硅線石礦物資源的開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)多晶硅廢料的回收利用，降低高爐爐身中上部用耐火材料的生產(chǎn)成本，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

本發(fā)明的技術(shù)方案：