[发明专利]一种添加碳化硅-金属硅复合粉体的铝碳化硅碳砖

说明书

技术领域

本发明属于定型耐火材料领域，具体涉及一种添加碳化硅-金属硅复合粉体的铝碳化硅碳砖。

背景技术

铝碳化硅碳砖（Al₂O₃-SiC-C砖）的原料组成主要有矾土熟料、刚玉、碳化硅、石墨、抗氧化剂、结合剂等。金属硅和碳化硅是铝碳化硅碳砖原料配方中重要的必不可少的组成部分。添加的碳化硅可增加铝碳化硅碳砖的抗剥落性和耐铁渣侵蚀性，添加的抗氧化剂金属Si可以提高产品的抗氧化性能。

近年来，随着我国经济的高速发展，一方面，资源产品价格涨势迅猛。碳化硅价格由几年前4000多元/吨上涨至2011年的7300多元/吨，涨幅近80%。金属硅在2011年的价格也上涨到10000多元/吨。另一方面，由于较大的竞争压力，钢厂不但没有提高铝碳化硅碳砖的产品价格，反而不断要求耐火材料供应商降价并提高产品使用寿命。因此，找到低成本原料替代碳化硅和金属硅原料制备碳化硅碳砖具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对铝碳化硅碳砖成本价格上涨和产品销售价格降低的矛盾，而提供一种可降低成本的添加碳化硅-金属硅复合粉体的铝碳化硅碳砖。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种添加碳化硅-金属硅复合粉体的铝碳化硅碳砖，其特征在于：按重量百分比计，它包含以下组分：矾土熟料40～75%，刚玉10～25%，石墨8～10%，碳化硅—金属硅复合粉体4～15%，碳化硅0～15%，金属硅0～4%，上述各组分的重量百分比之和为100%，另外还添加有外加结合剂，所述外加结合剂为前述组分总重量和的3～4wt%。

按上述方案，所述的碳化硅—金属硅复合粉体是利用多晶硅或单晶硅材料切割过程中产生的废砂浆经过酸化除铁、蒸除液相、磨细制粉处理而得，粒度＜800目，其中按重量百分比计：SiC 80～90%，Si 10-20%，余量为Fe。

按上述方案，所述的碳化硅—金属硅复合粉体是通过以下制取工序处理得到的：１）将多晶硅或单晶硅材料切割过程中产生的废砂浆（切割砂浆浆体沉淀物，其主要成分是SiC、Si、Fe及有机物）用酸处理，除去废弃物中的Fe；２）对混合料加热到200～300℃，蒸除液相，使固液分离，得到碳化硅和硅的复合粉体块状物；３）细磨至粒度＜800目，得到碳化硅—金属硅复合粉体。

按上述方案，所述矾土熟料中Al₂O₃≥88wt％，Fe₂O₃≤2.0wt％。

按上述方案，所述矾土熟料是由5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm四个级配构成，其重量百分比分别为50～70%、15～30%、5～10%、0～10%。

按上述方案，所述刚玉为棕刚玉，所述棕刚玉中Al₂O₃≥95wt％，C≤0.10wt%。

按上述方案，所述棕刚玉由1～0.088mm、＜0.088mm两个级配构成，其重量百分比分别为30～70%、30～70%。

按上述方案，所述石墨为L194鳞片石墨，固定碳≥94wt％，粒度：－100目。

按上述方案，所述碳化硅中SiC≥90%，粒度≤0.088mm。

按上述方案，所述金属硅中Si≥98％，粒度-240目。

按上述方案，所述外加结合剂为酚醛树脂，所述酚醛树脂的固含量≥72wt％，残碳量≥42wt％，水分≤5wt%。

本发明采用矾土熟料和棕刚玉为主要原料，是由于这两种原料具有良好的抗酸性渣、碱性渣侵蚀性能；选用石墨利用石墨对渣的不润湿性和柔韧性，以提高产品的抗渣渗透性和抗剥落性能；选用碳化硅作为原料的部分组成是由于其是一种性能优异的非氧化物耐火材料，具有耐高温，耐侵蚀，高强度，耐磨（硬度高达2500kg/mm2），热膨胀系数小（热膨胀率也只有氧化铝的一半左右）和导热率高（导热系数比氧化铝高）等特点，并且它还不易为熔渣所润湿，因此，添加碳化硅可增加由此制备得到的铝碳化硅砖的抗剥落性和耐铁渣侵蚀性；选用的抗氧化剂金属Si是由于金属Si具有延展性，当加入量达到一定程度时，金属的延展性起主要作用，表现为产品的抗热震性能提高。