专利名称：利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法
技术领域：
本发明属于新型非金属矿物材料技术领域，提出了一种利用蓝晶石矿原位合成
SiC材料的方法。
背景技术：
近20年来，国内外耐火材料的工艺水平都得到了空前的提高，进入了一个新的 科技时代，无以数计的高功能，高性能的材料被开发出来，促进了冶金、建材、陶瓷、 化工等行业的发展。SiC材料具有优良的各项性能，是具有广阔应用前景的高性能材 料。本发明通过实验找出一种新的作为生产SiC材料的原料，进一步扩大SiC材料的 生产规模和能力，满足人们不断增长的对SiC材料的需求。制备SiC材料的方法很多， 如常压烧结法，热压烧结法，反应烧结法，化学气相反应法等。而本发明中所采用的 方法则是用碳热还原法制备出SiC材料。
蓝晶石族矿物(包括红柱石、蓝晶石、硅线石)都是天然的优质高铝耐火矿物原料，
Al203含量高，取材广泛，能在高温下相变为莫来石,并且可以不经煅烧直接使用，与 生产铝矶土制品相比，有明显的节能优势。用它们生产的耐火制品，具有耐火度高、 高温强度大、蠕变率低、热膨胀率小、抗化学侵蚀性强、热震稳定性好等一系列优良 的力学、化学和高温性能,，在各种工业窑炉中得到了广泛的应用。这三种矿物在耐火 材料中的应用既密切相关，又有不同。我国的蓝晶石族矿物资源十分丰富，因而综合 研究蓝晶石族矿物资源及其应用，，对于合理利用矿产资源,开发优质耐火材料，提高 工业生产效益，具有十分重要的意义。
目前虽然国内在技术领域内制备SiC材料的方法己有专利申请，但以天然廉价的 蓝晶石矿为对象原位合成SiC材料的方法尚未见相关报道，因此，本发明在SiC材料
的制备方法中是一项新的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，制备用的原 料成本低廉且矿藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60-90%。制备的SiC 可作为二次原料，用于生产其他成分结合的SiC材料。
本发明以天然廉价的蓝晶石矿为对象原位合成SiC材料，工艺步骤为
(1) 采集和制粉本发明所使用的原料蓝晶石矿石由某耐火材料公司提供， 将采集到的蓝晶石矿石经过磨碎制成细粉，并过0.074pm筛，所述的原料蓝晶石 矿石的成分为Si02占65 72。/。，八1203占22~28%,其余为含钠、钙、镁的氧化物。
(2) 烘干放入烘箱中烘干，烘干温度为70 8(TC;
(3) 混合将蓝晶石粉与石墨粉末混合后加入粘结剂，混合均匀；其中石墨 粉末所占比例为30% 40%，混合后加入质量比为3~5%的粘结剂，所使用的粘结 剂为聚乙烯醇PVA;
(4) 成型将混合好的原料压成坯体；
(5) 干燥将坯体放入70 90'C烘箱中，干燥8 10小时；
(6) 烧成将烘干后的制品用碳埋好放入还原烧结炉中进行烧结；烧结温度 1500 160(TC，保温时间3 5小时；还原烧结炉中的渊源气氛为氩气保护气氛。
(7) 冷却切断电炉电源，自然冷却至室温；
(8) 除碳取出烧成后的制品，放入马弗炉中，在700 75(TC下灼烧，除去残碳。
本发明的优点在于
(1) 找到了一种用于制备SiC材料的新型矿物原料。制备用的原料成本低廉且矿 藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60-90%，具有很高的实际价值。
(2) 发明中所采用的碳热还原法制备技术工艺操作简单，成本低，已被广泛应用 于SiC材料的制备工艺中，故容易掌握。
图1是本发明所制备的碳化硅复合材料的扫描电子显微镜照片。
具体实施例方式
以下通过对实施例的描述来介绍本发明的
具体实施例方式
实施例l:
将采集到的蓝晶石矿石磨成细粉，过0.074jmi筛，测出其具体组成成分比例，按 照化学计量配置C量。将按计算所得比例结果秤量的蓝晶石粉和石墨粉与质量百分数 为5%的粘结剂(PVA)充分混合后压制成型，放入恒温干燥箱中8(TC干燥，之后用 石墨填埋制品，放入电炉中，将温度升至1500'C，保温4小时，反应结束后关闭电源， 自然冷却至室温。脱碳温度70(TC，保温灼烧2小时，除去多余的碳成分。通过XRD 和SEM分析可知得到的烧成制品中的SiC成分比例达65。/。。 实施例2:
将采集到的蓝晶石矿石磨成细粉，过0.074pim筛，测出其具体组成成分比例，按 照化学计量配置C量。将按计算所得比例结果秤量的蓝晶石粉和石墨粉与质量百分数 为5%的粘结剂(PVA)充分混合后压制成型，放入恒温干燥箱中80'C干燥，之后用 石墨填埋制品，放入电炉中，将温度升至1580'C，保温4小时，反应结束后关闭电源， 自然冷却至室温。脱碳温度70(TC，保温灼烧2小时，除去多余的碳成分。通过XRD 和SEM分析可知得到的烧成制品中的SiC成分比例达90。/0。
权利要求
1、一种利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，其特征在于，工艺步骤为(1)采集和制粉将采集到的蓝晶石矿石经过磨碎制成细粉，并过0.074μm筛；(2)烘干放入烘箱中烘干，烘干温度为70～80℃；(3)混合将蓝晶石粉与石墨粉混合，其中，石墨粉的质量比例为30％～40％，混合后加入质量比为3～5％的粘结剂，所使用的粘结剂为聚乙烯醇PVA；(4)成型将步骤(3)混合好的原料压成坯体；(5)干燥将坯体放入70～90℃烘箱中，干燥8～10小时；(6)烧成将烘干后的制品用碳埋好放入还原烧结炉中进行烧结；烧结温度1500～1600℃，保温时间3～5小时；(7)冷却切断电炉电源，自然冷却至室温；(8)除碳取出烧成后的制品，放入马弗炉中，在700-750℃下灼烧，除去碳成分。
2、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料蓝晶石 矿石的成分为Si02占65 72 。， Al》3占22 28%，其余为含钠、钙、镁 的氧化物。
3、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，烘干温度为70 80。C。
4、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还原烧结炉中的渊源气氛为氩气保护气氛。
全文摘要
利用蓝晶石矿原位合成SiC材料的方法，属于新型非金属矿物材料技术领域。工艺步骤为采集蓝晶石矿石，将矿石制成细粉，并过0.074μm筛，加入粘结剂，成型，干燥，烧成，除碳，提取SiC成分。本发明的优点在于找到了一种用于制备SiC材料的新型矿物原料。制备用的原料成本低廉且矿藏丰富，烧成反应后生成的SiC成分比例可达60％-90％，具有很高的实际价值。发明中所采用的碳热还原法制备技术工艺操作简单，成本低，已被广泛应用于SiC材料的制备工艺中，故容易掌握。
文档编号C01B31/00GK101177270SQ200710177239
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者冀 张, 徐利华 申请人:北京科技大学