專利名稱：一種添加碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于定型耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種添加碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化娃碳磚。
背景技術(shù)：
鋁碳化硅碳磚(Al2O3-SiC-C磚)的原料組成主要有礬土熟料、剛玉、碳化硅、石墨、抗氧化劑、結(jié)合劑等。金屬硅和碳化硅是鋁碳化硅碳磚原料配方中重要的必不可少的組成部分。添加的碳化硅可增加鋁碳化硅碳磚的抗剝落性和耐鐵渣侵蝕性，添加的抗氧化劑金屬Si可以提高產(chǎn)品的抗氧化性能。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一方面，資源產(chǎn)品價(jià)格漲勢(shì)迅猛。碳化硅價(jià)格由幾年前4000多元/噸上漲至2011年的7300多元/噸，漲幅近80%。金屬硅在2011年的·價(jià)格也上漲到10000多元/噸。另一方面，由于較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，鋼廠不但沒(méi)有提高鋁碳化硅碳磚的產(chǎn)品價(jià)格，反而不斷要求耐火材料供應(yīng)商降價(jià)并提高產(chǎn)品使用壽命。因此，找到低成本原料替代碳化硅和金屬硅原料制備碳化硅碳磚具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)鋁碳化硅碳磚成本價(jià)格上漲和產(chǎn)品銷售價(jià)格降低的矛盾，而提供一種可降低成本的添加碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種添加碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于按重量百分比計(jì)，它包含以下組分礬土熟料40 75%，剛玉10 25%，石墨8 10%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體4 15%,碳化娃O 15%,金屬娃O 4%,上述各組分的重量百分比之和為100%,另外還添加有外加結(jié)合劑，所述外加結(jié)合劑為前述組分總重量和的3 4wt%。按上述方案，所述的碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體是利用多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿經(jīng)過(guò)酸化除鐵、蒸除液相、磨細(xì)制粉處理而得，粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC 80 90%，Si 10_20%，余量為Fe。按上述方案，所述的碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體是通過(guò)以下制取工序處理得到的I)將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿(切割砂漿漿體沉淀物，其主要成分是SiC、Si、Fe及有機(jī)物)用酸處理，除去廢棄物中的Fe ; 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體。按上述方案，所述礬土熟料中Al2O3彡88wt%, Fe2O3 ( 2. Owt%。按上述方案，所述帆土熟料是由5 3mm、3 1mm、I O. 088mm、< O. 088mm四個(gè)級(jí)配構(gòu)成，其重量百分比分別為50 70%、15 30%、5 10%、0 10%。按上述方案，所述剛玉為棕剛玉，所述棕剛玉中Al2O3彡95wt%, C ( O. 10wt%o按上述方案，所述棕剛玉由I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配構(gòu)成,其重量百分比分別為30 70%、30 70%。按上述方案，所述石墨為L(zhǎng)194鱗片石墨，固定碳彡94wt%，粒度一 100目。按上述方案，所述碳化硅中SiC彡90%，粒度< O. 088mm。按上述方案，所述金屬硅中Si彡98%，粒度-240目。按上述方案，所述外加結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂，所述酚醛樹(shù)脂的固含量>72wt%，殘?zhí)剂?gt; 42wt%,水分< 5wt%。本發(fā)明采用礬土熟料和棕剛玉為主要原料，是由于這兩 種原料具有良好的抗酸性渣、堿性渣侵蝕性能；選用石墨利用石墨對(duì)渣的不潤(rùn)濕性和柔韌性，以提高產(chǎn)品的抗渣滲透性和抗剝落性能；選用碳化硅作為原料的部分組成是由于其是一種性能優(yōu)異的非氧化物耐火材料，具有耐高溫，耐侵蝕，高強(qiáng)度，耐磨(硬度高達(dá)2500kg/_2)，熱膨脹系數(shù)小(熱膨脹率也只有氧化招的一半左右)和導(dǎo)熱率聞(導(dǎo)熱系數(shù)比氧化招聞)等特點(diǎn)，并且它還不易為熔渣所潤(rùn)濕，因此，添加碳化硅可增加由此制備得到的鋁碳化硅磚的抗剝落性和耐鐵渣侵蝕性；選用的抗氧化劑金屬Si是由于金屬Si具有延展性，當(dāng)加入量達(dá)到一定程度時(shí)，金屬的延展性起主要作用，表現(xiàn)為產(chǎn)品的抗熱震性能提高。另，選用碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體替代或者部分替代碳化硅和金屬硅原料，由于其是由多晶硅或單晶硅材料(其Si含量> 98%)在切割(切割材料中的SiC含量> 98%)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物(切割漿體沉淀物，其主要成分是SiC、Si、Fe及有機(jī)物)經(jīng)處理得到的，則由此得到的復(fù)合粉體中碳化硅和金屬硅的純度比目前一般所用純度較高的碳化硅原料(SiC含量彡90%)和金屬硅原料(Si含量彡98%)高，雜質(zhì)少，粒度(小于800目)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前的碳化硅和金屬硅原料。因此選用該復(fù)合粉體作為原料，用其替代或部分替代碳化硅粉和金屬硅粉，可以更好地提高產(chǎn)品的抗氧化性能和抗熱震性能以及抗沖刷性能。另一方面，該復(fù)合粉體由多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物處理而得，因此成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前碳化娃和金屬娃的價(jià)格，而可有效降低招碳化娃碳磚的配方成本。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)選用碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體替代或者部分替代碳化硅和金屬硅原料制備鋁碳化娃碳磚，可以有效的降低招碳化娃碳磚的配方成本。(2)選用粒度較小的碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體替代或者部分替代碳化硅和金屬硅原料，由于該復(fù)合粉體粒度小于800目，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前使用的碳化娃和金屬娃原料，由于粒度小，復(fù)合粉體在產(chǎn)品中的分散性好，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的抗氧化性能，由此制備得到的鋁碳化硅碳磚抗侵蝕性能和抗熱震性能優(yōu)于傳統(tǒng)采用普通碳化硅和金屬硅制備的鋁碳化硅碳磚，使用壽命長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
鋁碳化硅碳磚，按重量百分比計(jì)算，其成分為礬土熟料47%，棕剛玉25%，石墨8%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體13%，碳化硅5%，金屬硅2%，酚醛樹(shù)脂外加3. 5%。其中礬土熟料中Al2O3重量百分比含量為88%, Fe2O3 ^ 2. 0wt%,粒度< 5mm,由5 3mm、3 1mm、I O. 088mm、
<O. 088mm四個(gè)級(jí)配按重量百分比分別為60%、30%、10%、0%配成；棕剛玉原料中Al2O3重量百分比含量為95%，C彡O. 10wt%，粒度彡Imm,由I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配按重量百分比分別為60%、40%級(jí)配而成；石墨粒度為-100目；碳化硅碳復(fù)合粉體-800目；碳化硅中SiC ^ 90%，粒度< O. 088mm ;金屬硅中Si ^ 98%，粒度-240目；所述酚醛樹(shù)脂的固含量^ 72wt%,殘?zhí)剂?gt; 42wt%,水分< 5wt%。上述碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC 83%，Si15%，F(xiàn)e 2%，可通過(guò)以下制取工序處理得到I )將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿倒入18%的鹽酸中進(jìn)行攪拌I小時(shí)，盡可能地除去廢砂漿中的Fe ； 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相包括水和聚乙二醇，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體。其制備方法為首先稱取礬土熟料47公斤、棕剛玉25公斤、石墨8公斤、碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體13公斤、碳化硅5公斤、金屬硅2公斤、酚醛樹(shù)脂3. 5公斤，備用；接著將顆粒料(粒度> O. 088mm的原料)放入攪拌器中攪拌，加酚醛樹(shù)脂攪拌2分鐘后加石墨再攪拌3分鐘，再加入細(xì)粉(粒度< O. 088mm的原料)，攪拌15分鐘，出料；最后用6300KN摩擦機(jī)成型，干燥，生產(chǎn)出來(lái)的鋁碳化硅碳磚產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)某大型鋼廠180噸脫硫鐵水罐罐壁使用，壽命達(dá)到700次。實(shí)施例2
鋁碳化硅碳磚，按重量百分比計(jì)算，其成分為礬土熟料65%，棕剛玉10%，石墨10%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體15%，酚醛樹(shù)脂外加3%。其中礬土熟料中Al2O3重量百分比含量為88%, Fe2O3 ^ 2. Owt %,粒度 < 5mm,由 5 3mm、3 1mm、I O. 088mm、< O. 088mm 四個(gè)級(jí)配按重量百分比計(jì)分別為50%、30%、10%、10%級(jí)配而成；棕剛玉原料中Al2O3重量百分比含量為95%，C彡O. 10wt%，粒度彡Imm,由I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配按重量百分比計(jì)分別為70%、30%級(jí)配而成；石墨粒度為-100目；碳化硅碳復(fù)合粉體-800目；碳化硅粒度(O. 088mm ;金屬硅粒度-240目；所述酚醛樹(shù)脂的固含量> 72wt%，殘?zhí)剂?gt; 42wt%，水分^ 5wt%。上述碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC 87%，Si12%，F(xiàn)e 1%，可通過(guò)以下制取工序處理得到I )將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿倒入18%的鹽酸中進(jìn)行攪拌I小時(shí)，盡可能地除去廢砂漿中的Fe ； 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相包括水和聚乙二醇，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體。其制備方法為首先稱取帆土熟料65公斤、棕剛玉10公斤、石墨10公斤、碳化娃一金屬娃復(fù)合粉體15公斤、酹醒樹(shù)脂3. 5公斤,備用；接著將顆粒料(粒度> O. 088mm的原料)放入攪拌器中攪拌,加酚醛樹(shù)脂攪拌2分鐘后加石墨再攪拌3分鐘，再加入細(xì)粉(粒度
<O. 088mm的原料)，攪拌15分鐘，出料；最后用6300KN摩擦機(jī)成型，干燥，生產(chǎn)出來(lái)的鋁碳化硅碳磚產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)某大型鋼廠180噸脫硫鐵水罐罐壁使用，壽命達(dá)到700次。實(shí)施例3
鋁碳化硅碳磚，按重量百分比計(jì)算，其成分為礬土熟料58%，棕剛玉15%，石墨10%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體5%，碳化硅10%，金屬硅2%，酚醛樹(shù)脂外加4%。其中礬土熟料粒度^ 5mm,由5 3mm、3 1mm、I O. 088mm、< O. 088mm四個(gè)級(jí)配按重量百分比計(jì)分別為65%、20%、10%、5%級(jí)配而成；棕剛玉原料粒度彡1mm，粒度分別為I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配構(gòu)成按重量百分比分別為40%、60%級(jí)配而成；石墨粒度為-100目；碳化硅碳復(fù)合粉、體-800目；碳化硅粒度< O. 088mm ;金屬硅粒度-240目。上述碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC 83%，Si15. 5%，F(xiàn)e I. 5%，可通過(guò)以下制取工序處理得到I )將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿倒入18%的鹽酸中進(jìn)行攪拌I小時(shí),盡可能地除去廢砂漿中的Fe ； 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相包括水和聚乙二醇，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體。其制備方法為首先稱取礬土熟料58公斤、棕剛玉15公斤、石墨10公斤、碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體5公斤、碳化硅10公斤、金屬硅2公斤、酚醛樹(shù)脂3. 5公斤，備用；接著將顆粒料(粒度> O. 088_的原料)放入攪拌器中攪拌，加酚醛樹(shù)脂攪拌后加石墨再攪拌，再加入細(xì)粉(粒度< O. 088_的原料)，攪拌出料；最后用摩擦機(jī)成型，干燥，生產(chǎn)出來(lái)的鋁碳化硅碳磚產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)某大型鋼廠180噸脫硫鐵水罐罐壁使用，壽命達(dá)到700次。實(shí)施例4
鋁碳化硅碳磚，按重量百分比計(jì)算，其成分為礬土熟料62%，棕剛玉10%，石墨9%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體7%，碳化硅8%，金屬硅4%，酚醛樹(shù)脂外加3. 5%。其中礬土熟料中Al2O3重量百分比含量為88%，粒度彡5mm,由粒度分別為5 3_、3 1_、1 O. 088mm,
<O. 088mm四個(gè)級(jí)配按重量百分比計(jì)分別為55%、30%、7%、8%級(jí)配而成；棕剛玉原料中Al2O3重量百分比含量為95%，粒度< 1mm，由粒度分別為I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配按重量百分比計(jì)分別為50%、50%級(jí)配而成；石墨粒度為-100目；碳化硅碳復(fù)合粉體-800目；碳化硅粒度< O. 088mm ;金屬硅粒度-240目。上述碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC 88%，Si10. 4%，F(xiàn)e I. 6%，可通過(guò)以下制取工序處理得到I )將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿用酸處理，盡可能地除去廢棄物中的Fe ; 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相包括水和聚乙二醇，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化娃一金屬娃復(fù)合粉體。其制備方法為首先稱取礬土熟料62公斤、棕剛玉10公斤、石墨9公斤、碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體7公斤、碳化硅8公斤、金屬硅4公斤、酚醛樹(shù)脂3. 5公斤，備好；接著將顆粒料(粒度> O. 088mm的原料)放入攪拌器中攪拌，加酚醛樹(shù)脂攪拌加石墨再攪拌，再加入細(xì)粉(粒度< O. 088mm的原料),攪拌出料；最后用摩擦機(jī)成型，干燥，生產(chǎn)出來(lái)的招碳化娃碳磚產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)某大型鋼廠180噸脫硫鐵水罐罐壁使用，壽命達(dá)到700次。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種添加碳化硅--金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于按重量百分比計(jì)，它包含以下組分礬土熟料40 75%，剛玉10 25%，石墨8 10%，碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體4 15%，碳化硅O 15%，金屬硅O 4%，上述各組分的重量百分比之和為100%，另外還添加有外加結(jié)合劑，所述外加結(jié)合劑為前述組分總重量和的3 4wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述的碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體是利用多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿經(jīng)過(guò)酸化除鐵、蒸除液相、磨細(xì)制粉處理而得，粒度< 800目，其中按重量百分比計(jì)SiC80 90%, Si 10-20%,余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述的碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體是通過(guò)以下制取工序處理得到的I )將多晶硅或單晶硅材料切割過(guò)程中產(chǎn)生的廢砂漿用酸處理，除去廢棄物中的Fe ; 2 )對(duì)混合料加熱到200 300°C，蒸除液相，使固液分離，得到碳化硅和硅的復(fù)合粉體塊狀物；3 )細(xì)磨至粒度< 800目，得到碳化娃一金屬娃復(fù)合粉體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述帆土熟料中Al2O3彡88wt%, Fe2O3 ( 2. Owt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述帆土熟料是由5 3mm、3 1mm、I O. 088mm、< O. 088mm四個(gè)級(jí)配構(gòu)成，其重量百分比分別為50 70%、15 30%、5 10%、O 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述剛玉為棕剛玉，所述棕剛玉中Al2O3彡95wt%, C ( O. 10wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述棕剛玉由I O. 088mm、< O. 088mm兩個(gè)級(jí)配構(gòu)成，其重量百分比分別為30 70%、30 70%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述石墨為L(zhǎng)194鱗片石墨固定碳彡94wt%，粒度一 100目。
9.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述碳化硅中SiC ^ 90%，粒度< O. 088mm ;所述金屬硅中Si ^ 98%，粒度-240目。
10.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的添加碳化硅一金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚，其特征在于所述外加結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂，所述酚醛樹(shù)脂的固含量> 72wt%，殘?zhí)剂?gt; 42wt%，水分< 5wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種添加碳化硅-金屬硅復(fù)合粉體的鋁碳化硅碳磚。按重量百分比計(jì)，它包含以下組分礬土熟料40～75%，剛玉10～25%，石墨8～10%，碳化硅—金屬硅復(fù)合粉體4～15%，碳化硅0～15%，金屬硅0～4%，上述各組分的重量百分比之和為100%，另外還添加有外加結(jié)合劑，所述外加結(jié)合劑為前述組分總重量和的3～4wt%。該鋁碳化硅碳磚選用碳化硅—金屬硅復(fù)合粉體替代或者部分替代碳化硅和金屬硅原料制備鋁碳化硅碳磚，可以有效降低鋁碳化硅碳磚的配方成本，制備得到的鋁碳化硅碳磚抗侵蝕性能和抗熱震性能優(yōu)于傳統(tǒng)的采用普通碳化硅和金屬硅制備的鋁碳化硅碳磚，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102757245SQ20121024648
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者劉超文, 盧杰, 李勝濤, 洪學(xué)勤, 田先明, 秦常杰, 蔡長(zhǎng)秀, 郭敬娜, 黃彥進(jìn) 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司