[發明專利]一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201811099175.7
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109133935A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 馬北越;張亞然;高陟;蘇暢;任鑫明;于敬雨;吳樺;于景坤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C04B35/573
• 分類號: C04B35/573;C04B35/622;C04B38/06;C04B38/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷及其制備方法，碳化硅閉孔陶瓷包括的組分及質量配比為，工業硅基廢渣∶還原劑∶粘結劑∶燒結助劑∶造孔劑＝100∶(30～60)∶(3～5)∶(5～60)∶(5～60)。制備步驟為：(1)按配比，工業硅基廢渣∶還原劑∶粘結劑∶燒結助劑∶造孔劑＝100∶(30～60)∶(3～5)(5～60)(5～60)，將物料混合均勻，球磨得混勻物料；(2)將混勻物料干壓成型，并干燥；(3)將干燥后物料置于高溫爐中，于還原氣氛下燒結并保溫一定時間，制得利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷，其顯氣孔率為30～55％，閉口氣孔率為12～20％，常溫抗壓強度為106～140MPa，抗熱震性為103～111次，熱導率為0.40～0.69w/(m·K)。

技術領域：

本發明屬于工業固體廢棄物資源化利用及多孔陶瓷材料制備技術領域，具體涉及一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷及其制備方法。

背景技術：

隨著社會日新月異的發展，資源枯竭的現象在世界各國普遍存在，其中，工業廢渣因其大量堆積，已造成嚴重的環境問題與經濟問題。因此，合理回收利用工業廢渣，變廢為寶顯得尤為重要。

閉孔陶瓷因其具有熱導率和密度低、不透水性等優異特性，可作為隔熱材料應用于冶金、建筑、能源等領域。因此，制備耐高溫、安全無隱患的閉孔陶瓷是多孔材料的重要研究方向之一。

SiC材料具有強度高、密度低、比重小、抗熱震性與抗氧化性優異等性能，在高溫工業上廣泛應用。因此，以工業硅基廢渣為原料制備碳化硅閉孔陶瓷，既可以制備出耐高溫安全無隱患的保溫材料，又可以對工業廢渣進行回收再利用。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷及其制備方法，該方法的主要工序如下：首先，將工業硅基廢渣進行預處理，除去一定的雜質，其次，根據硅基廢渣的組分摻入適量的還原劑；然后，以預處理后的硅基廢渣為原料，加入粘結劑與造孔劑，將混合料混勻；最后，經干壓成型，于還原條件下高溫燒結制得碳化硅閉孔陶瓷。。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷，包括的組分及質量配比為：工業硅基廢渣∶還原劑∶粘結劑∶燒結助劑∶造孔劑＝100∶(30～60)∶(3～5)∶(5～60)∶(5～60)。

所述的工業硅基廢渣為煤矸石、鐵礦石尾礦、多晶硅切割廢料或稻殼灰中的一種或幾種，其主要成分為SiO₂。

所述的還原劑為炭黑、優質煤或活性炭中的一種或多種。

所述的還原劑用量應高于硅基固體廢棄物SiO₂、Si、金屬鐵的氧化物等雜質與還原劑反應的消耗量。

所述的粘結劑為酚醛樹脂、水玻璃、磷酸二氫鋁或聚乙烯醇中的一種或多種。

所述的燒結助劑為鉀長石、鈉長石或鈣長石中的一種或多種。

所述的造孔劑為淀粉、石墨、碳酸氫銨或氯化銨中的一種或多種。

所述的制得的碳化硅閉孔陶瓷顯氣孔率為30～55％，閉口氣孔率為12～20％，常溫抗壓強度為106～140MPa，抗熱震性為103～111次，熱導率為0.40～0.69w/(m·K)。

所述的碳化硅閉孔陶瓷的抗熱震性能以空冷的循環次數來表征，具體操作：在1000℃的高溫爐加熱15min后，空冷10min為1次；然后再放回爐中于1000℃保溫15min后空冷10min，如此循環操作直至試樣碎裂。

一種利用工業硅基廢渣制備碳化硅閉孔陶瓷制備方法，包括以下步驟：

步驟1，原料混合：