[发明专利]一种利用金矿尾矿合成SiC粉体的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷、耐火材料以及矿产废弃物综合利用技术领域，提供了一种用金矿尾矿合成SiC粉体的方法，工艺简单易于控制，原料成本低。

背景技术

碳化硅是一种强共价键化合物材料，具有优异的高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐辐照、高硬度、高弹性模量、高热导率、高温强度、热膨胀系数小、抗热震性能好等显著特点，在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用。

碳热还原法是合成SiC粉体的常用方法，技术成熟，工艺简单，易于控制，但粉体质量不高、杂质含量大。

公开号为CN1511806A的中国发明专利申请中提供了一种利用石油焦化学反应法制备SiC陶瓷粉体的方法，以Si粉末和石油焦为原料，在惰性气体保护气氛下，在500℃～700℃用钨丝电点火点燃坯体，制备出SiC陶瓷粉体。该方法采用硅粉为原料，价格较高，石油焦成分不稳定，这就给实际生产带来了诸多不便。

公开号为CN1163859A的中国发明专利申请中提供了一种直接生成高纯α-SiC微粉的工艺方法，以石英粉为主要原料，经低温碳热还原直接生成高温型碳化硅(α-SiC)粉料。该方法得到的为高温型α-SiC，能耗较大，而现如今陶瓷、耐火材料行业原料多采用烧结性较好的β-SiC。

现如今，有很多关于碳热还原制备SiC粉体的报道，本发明与之相比有以下几个突出特点：主要原料为危害环境的金矿尾矿，成本低且有利于环境保护；工艺简单易于控制；所用粘结剂为PVA(聚乙烯醇)，还原剂为碳粉，价廉易得。

发明内容

本发明提供一种利用危害环境的金矿尾矿为原料制备SiC粉体的方法，目的在于降低生产成本，减少环境污染。

一种用金矿尾矿合成SiC粉体的方法，本发明以金矿尾矿为主要原料，添加适量石英砂，以碳粉为还原剂，机压成型得到成份均匀坯体。在制备过程中通过控制配料比、烧结温度、升温制度、保温时间等工艺参数，可得到以SiC为主的混合粉体。工艺流程如下：

1、本发明中所涉及金矿尾矿主成分为SiO₂，还含有少量A1₂O₃、CaO、Fe₂O₃等成分。

2、金矿尾矿原料粉碎，过0.074mm标准筛，然后将尾矿、SiO₂、碳粉(石墨或碳黑)按照2.5∶0.7-1.2∶1.7-2.2的质量百分比混合；

3、混合料中加入无水乙醇作为分散剂和助磨剂，在常温下研磨5-7小时，使之充分均匀混合；无水乙醇的加入量为混合料总质量的4-10％；

4、混合粉料掺入粘结剂，置于磨具中机压成型，脱模后在50-100℃温度下干燥18-24小时；每10克混合反应物料加粘结剂量为1～6ml；粘结剂为3-5％PVA(聚乙烯醇)，其余为水；

5、将干燥后坯体放入坩埚中，埋碳粉，然后置于管式炉中，以下升温制度进行升温：5-35℃60min至200℃，200℃经200min至800℃，保温30min，然后以2-8℃/min的升温速率升温至1450-1650℃，保温4-8小时，自然冷却至5-35℃，取出制品；然后再放入马弗炉中800℃5-7小时除去残碳。得到主晶相为SiC的混合粉体。

本发明的优点在于：

1、制备工艺简单，无需复杂的工艺设备和工艺过程，同时以大量的废弃尾矿作为原料，变废为宝，缓解废弃的尾矿对环境的压力。

2、得到以SiC为主的混合粉体。可广泛应用于冶金、化工、电力、能源等工业领域。

附图说明

图1为所得最终粉体产物的XRD图谱。

具体实施方式

金矿尾矿组成为：