[发明专利]一种微波冶金窑车用莫来石-氧氮化硅复合耐火材料

说明书

本发明公开了一种低电磁波吸收率，优异的透波性，高温体积稳定性好，抗热震性好，抗侵蚀优良的微波冶金窑车用莫来石‑氮氧化硅复合耐火材料及其制备方法。原始料为：莫来石骨料和细粉、SiO₂微粉、Si粉，采用压制成型方法成型，在N₂气氛下通过原位氮化反应烧结制备得到。本发明所述的莫来石‑氧氮化硅复合耐火材料的主晶相为莫来石和氧氮化硅，同时在基质中有少量的β‑Si₃N₄、β‑Sialon和O′‑Sialon，体积密度在2.5‑3.0g/cm³之间，常温耐压强度：100‑130MPa，常温抗折强度：15‑30MPa，1400℃时热态抗折强度在10‑20MPa左右，具有良好的透波性。

技术领域

本发明涉及一种微波冶金窑车用耐火材料，尤其涉及一种通过添加Si粉和Si0₂粉原位反应制备莫来石-氧氮化硅复合耐火材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，环境保护在生活、生产中得到越来越高的重视。传统重工业特别是金属冶炼等高温工业，迫切需要改变生产方式以适应国家发展要求。微波加热技术的出现使得高温加热有了更节能环保的加热方式，其中用微波加热的方式来冶炼金属被称为绿色冶金，是近年来兴起的新技术。

由于微波冶金技术的出现，微波冶金窑车用耐火材料主要作为承载物料的窑车载体使用，物料在窑车上从窑炉进入，经过微波冶炼后从窑尾出料，由于微波加热的快速升温和出料时窑车直接在室温下卸料，所以对窑车用耐火材料有较高的性能要求：（1）低电磁波吸收率和优异的透波性：一是防止在电磁波作用下耐火材料自身吸收较多的电磁能造成温度过高而对材料造成破坏，二是可以节约能源，使有限的电磁能被冶金物料所吸收，缩短冶炼时间；（2）优良的抗热震性：在微波加热快速升温过程中能抵抗较大的热应力对材料的冲击；（3）良好的高温力学性能：在微波冶金反应过程中炉衬材料要承受各种结构应力机械作用；（4）抗侵蚀性优良：耐火材料在高温下长时间与冶金物料接触，容易与冶金物料发生化学反应导致耐火材料结构被破坏。

传统的耐火材料并不能较好满足微波冶金窑车的要求，如纯莫来石质材料,抗侵蚀性较差，材料容易与冶金熔渣反应，导致材料的损坏等。

然而，氧氮化硅具有优良的透波性、温稳定性及抗侵蚀性，都具备作为微波冶金材料的潜力。因此使用氮氧化硅复合可以提高耐火材料在微波冶金窑车上的使用性能。直接用氮氧化硅和莫来石烧成制备莫来石-氧氮化硅复合材料虽然可以保证氧氮化硅的稳定性，但由于氧氮化硅与莫来石都属于高熔点物相，不仅需要较高的烧成温度或加助烧剂，同时也不利于材料更好的复合，对复合材料的高温性能会有一定的影响。

目前还没有针对微波冶金用耐火材料系统的研究，如果能够研发制备出符合微波冶金窑车使用环境的耐火材料，不仅可以增加窑车的使用寿命，提高冶金效率，降低生产成本，也对地球上越来越少的资源较为合理的利用，减少资源的浪费和消耗。

发明内容

为解决目前耐火材料不能满足微波冶金窑车对其性能的要求，本发明提供一种低电磁波吸收率，优异的透波性，高温体积稳定性好，抗热震性好，抗侵蚀优良的微波冶金窑车用莫来石-氮氧化硅复合耐火材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种莫来石-氧氮化硅复合耐火材料，原始料为：莫来石骨料和细粉、SiO₂微粉、Si粉，采用压制成型方法成型，在N₂气氛下通过原位氮化反应烧结制备得到。

本发明原始料的加入重量份数为：莫来石骨料65-70份、莫来石细粉10-20份、SiO₂微粉2-5份、Si粉10-15份，结合剂加入量为原始料总重量的3-6%。

所述莫来石骨料为电熔莫来石或烧结莫来石的一种或两种，粒度≤3mm；