[发明专利]一种Si3N4-SiC-C耐火原料粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备Si₃N₄-SiC-C耐火原料的新方法，这种Si₃N₄-SiC-C耐火原料的粉体主要用于制备电解铝工业的铝电解槽侧墙耐火材料和其它含Si₃N₄-SiC-C质耐火材料，属于耐火材料制备技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的飞速发展，我国的电解铝工业有了长足的进步，目前我国电解铝年产量已达到1500万吨，跃居世界第一位，成为世界铝工业大国。当今工业上生产金属铝的主要方法是冰晶石-氧化铝熔盐电解法，电解法炼铝的主要设备为铝电解槽。产量的大幅提升对铝电解槽的寿命以及耐火材料的性能提出了更高的要求。

铝电解槽侧墙用耐火材料要在高温环境下使用，且与熔融电解液和铝液接触，因而易被氧化和腐蚀，所以电解铝的生产过程对侧墙用耐火材料的要求很高，须具有一定的力学强度，并且在高温条件下它应该具有高电阻率、高致密度、不与熔融的冰晶石起化学反应、不渗透电解液和铝液、不与铝或钠起化学反应、好的导热性和抗氧化性能等特征。近几十年来，围绕如何改善耐火材料的力学、热学等各项性能以及延长耐火材料的使用寿命，国内外研究人员进行了多方面的攻关，铝电解槽侧墙用耐火材料的性能得到了很大提高，具体表现为采用了氮化硅结合碳化硅耐火材料，具有高强度、高硬度、高导热系数、优良的抗热震性、抗空气氧化性能、抗冰晶石电解液侵蚀性能和低的热膨胀率等一系列优良性能，氮化硅结合碳化硅铝电解槽侧墙砖的实用寿命也比以前大大增加。

耐火原料是生产耐火材料的基础。耐火原料大部分是天然矿物，如耐火黏土、高铝矾土、菱镁矿、白云石、镁橄榄石、锆英石、蓝晶石、硅线石、红柱石和石墨等。随着对耐火材料综合性能要求的不断提高，耐火材料生产中越来越多地使用工业原料和人工合成原料，如工业氧化铝、碳化硅、氮化硅、合成莫来石、人造耐火纤维、人造耐火空心球等。耐火材料制品的质量优劣和成本高低，在很大程度上取决于耐火原料的正确选择和合理使用。

传统的铝电解槽侧墙用耐火材料为炭砖，由于炭砖容易氧化及漏电等原因已经基本被淘汰，目前大量使用的是氮化硅结合碳化硅砖。氮化硅结合碳化硅砖是基于氮化硅材料和碳化硅材料的优异性能而研制的一种新型耐火制品，它克服了单一氮化硅材料或碳化硅材料的断裂韧性低、烧结过程中晶粒长大等原因造成的强度下降等诸多缺点。氮化硅结合碳化硅材料具有诸多的优异性能，但是其制备工艺相对较复杂、原料价格昂贵、氮化反应过程难以控制、耗电量大、价格高等一系列问题，加大了铝电解工业的成本，不利于提高行业竞争力。因此，开发一种工艺较简单、成本较低、耗能较少的工艺，制备具有优异性能、能够达到铝电解槽侧墙砖的原料应用要求的Si₃N₄-SiC-C耐火原料具有重要的节能意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺相对简单、成本较低、能耗较低、物相纯度较高的Si₃N₄-SiC-C耐火原料粉体的制备方法。