一种用铁矿尾矿合成SiC/Fe_xSi_y复合材料的方法

摘要

本发明属于陶瓷、耐火材料以及矿产固体废弃物综合利用技术领域，提供了一种用铁矿尾矿合成SiC/FexSiy复合材料的方法，工艺技术成熟易于控制，原料成本低廉，产品具有较高应用价值。本发明以铁矿尾矿为主要原料，配入碳粉为还原剂，机压成型得到成份均匀坯体。在制备过程中通过控制配料比、烧结温度、升温制度、保温时间等工艺参数，得到高纯SiC/FexSiy复合粉体。然后复合粉体通过二次配料、成型，埋硅粉反应烧结制得SiC/FexSiy复合材料。本发明主要原料为危害环境的铁矿尾矿，成本低廉且有利于生态环境保护，工艺成熟易于控制，所得产品附加值高。得到的SiC/FexSiy复合材料，具有突出的热传导性以及良好的抗热膨胀性和抗氧化性等，可广泛应用于冶金、化工、电力、能源等工业领域。

主权项

一种用铁矿尾矿制备SiC/FexSiy复合材料的方法，其特征在于：以铁矿尾矿为主要原料，配入碳粉为还原剂，机压成型得到成份均匀坯体；尾矿、碳粉质量比为1.35-2.25∶1；在制备过程中通过控制配料比、烧结温度、升温制度、保温时间工艺参数，得到SiC/FexSiy复合粉体；然后复合粉体通过二次反应烧结制得SiC/FexSiy复合材料，工艺流程如下：(1)原料分析：本发明中所涉及铁矿尾矿主要成分为SiO2和Fe3O4，还含有少量Al2O3、MgO、K2O、Na2O、CaO成分；铁矿尾矿组成成分表：  成分  SiO2  Fe3O4  MgO  Al2O3  K2O、Na2O、CaO  质量百分比/％  80-85  12-15  1-1.5  0.5-1  1-6.5(2)铁矿尾矿原料粉碎，过0.074mm标准筛，然后将尾矿、碳粉按照1.35-2.25：1的质量比混合；(3)混合料中加入无水乙醇作为分散剂和助磨剂，在常温下研磨5-7小时，使之充分均匀混合；无水乙醇的加入量为混合料总质量的4-10％；(4)混合粉料掺入粘结剂，置于磨具中机压成型，脱模后在50-100℃温度下干燥18-24小时；每10克混合反应物料加粘结剂量为1～6ml；粘结剂为3-5％PVA，其余为水；(5)将干燥后坯体放入坩埚中，埋碳粉、碳粉将试样包覆，然后置于管式炉中，按以下升温制度进行升温：5-35℃60min至200℃，200℃经200min至800℃，保温30min，然后以2-8℃/min的升温速率升温至1450-1650℃，保温4-8小时，自然冷却至5-35℃，取出制品；然后再放入马弗炉中，800℃保温5-7小时除去残碳，得到主晶相为SiC/FexSiy复合粉体；(6)将SiC/FexSiy复合粉料与炭黑按质量百分比为5％的比例混合，搅拌均匀，然后在球磨罐中，以乙醇为介质，复合粉料与炭黑∶球∶乙醇＝1∶1.5∶1.5，混磨12小时，自然晾干，以PVA为结合剂，干压成型，在140MPa的成型压力下压制成型，干燥；最后将生坯试样放入石墨坩埚中，并加入金属硅粉、埋Si粉至将试样包覆；在管式炉炉内氮气保护气氛下进行反应烧结；最后，得到产物SiC/FexSiy复合材料。