[发明专利]一种蓝晶石选矿尾矿转型转相制备SiC-Al2O3复相粉体的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种蓝晶石选矿尾矿转型转相制备SiC-Al₂O₃复相粉体的方法，属耐火材料制备技术领域。

背景技术：

碳化硅(SiC)具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好、硬度高等特点，已经 被广泛应用于功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料等多个工业领域。氧化铝(Al₂O₃)也具备高强度、 高温稳定性、高硬度、高耐磨性、熔点高、抗腐蚀等优异性能，在磨料、耐高温陶瓷材料以及耐火材料等 诸多领域有广泛的应用。SiC-Al₂O₃复相材料兼具二者的优异性能，且具有力学性能可控的特点，具有巨大 的研究前景和应用价值。但是目前SiC-Al₂O₃复相材料主要采用高温烧结等复杂工艺制备得到，导致其制 备成本和能耗均较高，从而进一步限制了该复相材料的推广应用。

蓝晶石选矿尾矿是优质蓝晶石矿利用过程中产生的大量固体废弃物，由于利用程度较低等原因导致了 很多严峻问题，如尾矿大面积堆积产生严重的环境问题与自然灾害等隐患。研究发现，蓝晶石选矿尾矿的 主要成分为SiO₂和Al₂O₃，与常见铝硅系矿物成分较为接近，课题通过工艺控制转型转相得到具有实用价 值的新材料，具有很好的研究价值和实际意义。结合实际研究结果，本发明提出采用碳热还原方法实现蓝 晶石选矿尾矿转型转相的新工艺，获得SiC-Al₂O₃复相材料与普通工艺生产制备的SiC-Al₂O₃复相粉体相 比，采用蓝晶石选矿尾矿为原料进行转型转相处理，不仅降低了原材料成本，也省去了混料等工艺过程， 通过进一步加工可制备得到SiC-Al₂O₃复相耐火材料，这也解决了蓝晶石选矿尾矿的应用难等问题提供了 新的途径。

发明内容：

本发明的目的在于提出一种蓝晶石选矿尾矿转型转相制备SiC-Al₂O₃复相粉体的方法，利用固体废弃 物蓝晶石选矿尾矿和价格低廉的焦炭为主要原料，在碳热还原的条件下实现蓝晶石尾矿选矿的转型转相， 从而解决蓝晶石选矿尾矿利用程度低等问题。

本发明提出的一种蓝晶石选矿尾矿转型转相制备SiC-Al₂O₃复相粉体的方法，其特征在于：采用均化 处理的蓝晶石选矿尾矿粉体和碳质材料为原料，经配料、球磨混料、干压成型、埋碳高温碳热还原反应、 磨细及除碳等工艺，制备得到SiC-Al₂O₃复相粉体。

所述的制备方法，其特征在于：碳质材料包括焦炭、无烟煤等，其理论用量按照尾矿中SiO₂被完全转 化为SiC计算得到，其用量范围为理论值到过量200％；球磨时间为1-50h；干压成型的压力为1-40MPa； 碳热还原反应在埋碳气氛下进行，反应温度为1200-1800℃，反应时间为1-20h；除碳温度为700℃，除碳 时间为1-3小时。

按照本发明所述方法制备得到的SiC-Al₂O₃复相粉体中SiC-Al₂O₃含量高于95wt.％，可以用于制备 SiC-Al₂O₃复相耐高温材料并广泛应用于高性能耐火材料领域。

具体实施方式：

下面通过具体实施例，更详细地说明本发明，这些实施例只是用于帮助容易地理解本发明，但并不局 限于这些实施例。

实施例1

原料：

蓝晶石选矿尾矿为工业废弃物，其主要成分为氧化铝含量20-50％，二氧化硅含量50-80％，少量K₂O， Fe₂O₃等杂质。

碳质材料为焦炭，其质量要求为含碳量80％，灰分不大于8％，挥发分不大于7％，含硫量小于2％， 水分不大于5％，粒度小于20mm。