[发明专利]一种含镁橄榄石-氮化硅-碳化硅的碱性复相耐高温粉体的制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种含镁橄榄石-氮化硅-碳化硅的碱性复相耐高温粉体及其制造方法，属于耐高温材料领域。

背景技术：

耐高温材料是高温技术工业所必须的基础材料，耐高温材料工业的技术进步为我国国民经济的基础产业做出了重要的贡献。随着现代科技的迅速发展，各种耐高温材料的优异性能越来越引起了世界各国研究工作者的极大关注。镁橄榄石(Mg₂SiO₄)是一种具有高的蠕变稳定性和荷重软化温度的碱性耐火材料，可作为一种隔热保温及高温耐火材料，具有良好的高温性能，具有岛状结构的镁橄榄石耐火材料有高的蠕变稳定性和荷重软化温度且不水化，化学稳定性好，熔点高，导热率低，有很好的抗熔融金属或抗渣侵蚀作用，高温下同大多数耐火材料的相容性好。其制品广泛应用于铸造、钢包、连铸中间包、各种耐火材料制品、有色冶炼、玻璃制造及水泥回转窑等高温热工设备中。橄榄石作为新型环保型的碱性造型材料，已较广泛地应用于铸钢件，特别是高锰钢件及精密合金铸件等。该材料具有较高的热导率、热容量、耐火度及均匀缓慢的热膨胀性能，以及较好的抗金属氧化物侵蚀能力。

蛇纹石矿在开采过程中会产生大量碎矿石，粒度＜2～3cm，一般称为蛇纹石粉矿或尾矿，约占开采总量的1/3～1/2，如河南某蛇纹石矿每年开采约2×10⁵t，被抛弃的粉矿约1×10⁵t，20年来粉矿累积已达200多万吨，既浪费矿产资源又占开采面积和农田，造成严重的环境污染，影响生产。蛇纹石粉矿含有丰富的MgO、Si0₂，是一种利用价值较高的矿产资源，蛇纹石粉矿亦可作为耐火材料及Mg、Ni及Nd等有利用价值元素的重要矿物来源。

对蛇纹石及其尾矿的利用主要集中在提取其中的硅质或镁质成分，具有提取成分单一且利用率有限，另外由于硅镁的分离不完全导致了对蛇纹石的而综合利用程度不高，使得我国的优质矿物原料得不到充分的附加利用效果，经济效益不佳，另外，由于每年大量的蛇纹石粉矿的生产得不到有效地利用，使得开采过程中大量的蛇纹石粉矿的利用受到限制。

因此合理开发数量巨大的蛇纹石废矿利用的新途径，解决蛇纹石粉矿的高性能化利用问题使其成为再生资源，既有利于变废为宝，节约资源，又利于保护生态环境，减少弃填占用的宝贵土地，扩大人类生存空间。蛇纹石资源的综合利用可谓一举数得，在获得经济效益的同时，也改善了生态环境，同时加快可持续发展进程。

本研究发明着力于解决蛇纹石粉矿以及其他镁系硅酸盐矿物的再利用，实现变废为宝同时减轻环境污染的双重目的。采用碳热还原氮化工艺使镁系硅酸盐矿物尾矿转化为含镁橄榄石-氮化硅-碳化硅的碱性复相耐高温粉体。本发明的制备方法具有成本低、工艺条件易于实现，对环境没有污染，适宜规模化工业生产、采用其作为制造碱性复相耐高温材料的粉体原料具有优良的耐高温性能、抗熔融及抗碱性渣侵蚀性能以及热学性能等显著优点。

发明内容：

本发明目是为解决目前中国大量产生的蛇纹石粉矿以及其他镁系硅酸盐矿物固体废弃物的产生造成的环境污染以实现其高附加值和高性能回收利用这些问题，而提出一种工艺简单、成本较低、能耗较低、含镁橄榄石-氮化硅-碳化硅的碱性复相耐高温粉体的制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：