[发明专利]赛隆结合红柱石/SiC复合耐火材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型热风炉和高炉中上部所用耐火材料，特别是涉及一种大型高风温、长寿命热风炉和高炉中上部所用的赛隆结合红柱石/SiC复合耐火材料及制备方法。

背景技术

热风炉作为一种蓄热式的热交换器，是高炉最重要的附属热工设备，对高炉实现高产、低耗、降低生铁成本起着至关重要的作用。近几年来，随着我国高炉炼铁技术的发展，要求热风炉必须提供足够高的风温(≥1300℃)，且有较高的寿命(≥30年)。目前使用的耐火材料是制约热风炉实现高风温作业和长寿命的关键因素。热风炉用耐火材料的损毁主要由高温机械负荷引起的变形，温度频繁变化引起的开裂和剥落，CO、碱蒸汽的侵蚀等。应对的措施是提高耐火材料的高温、常温强度，抗蠕变性，抗热震性，抗CO和碱蒸汽侵蚀的能力。因此，开发一种具有优异的高温、常温强度，抗蠕变性，抗热震性及抗CO、碱蒸汽侵蚀性的优质耐火材料对于提高我国热风炉的工作标准具有重大的意义和必要性。

红柱石具有良好的耐高温性能，在高温下不可逆的转变为线膨胀小、杂质含量低的莫来石，其莫来石化过程缓慢，确保了制品的体积稳定性，显示了机械强度高、抗热震性和抗蠕变性好、抗CO和碱蒸汽侵蚀能力强等优良性能，对抗热震性和抗CO、碱蒸汽侵蚀性要求高的领域有很好的应用前景。我国有丰富的红柱石资源，河南、新疆、陕西、吉林和辽宁等省均分布了红柱石矿区，因而红柱石价格与刚玉等原料相比相对较低，但与发达国家相比，我国在优质红柱石砖的开发应用方面尚有差距。

Sialon是20世纪七十年代初由日本的OyamaY.和Kamagaito O.和英国的Jack K.H.最先发现的。Sialon陶瓷以其优越的力学性能、热学性能和化学稳定性，被认为是最有希望的高温结构陶瓷之一。它在耐火材料领域常被用来作为材料的结合相，可提高材料的高温强度、抗热震性、耐熔融金属及碱渣腐蚀能力。目前Sialon结合刚玉及Sialon结合碳化硅材料得到广泛研究和应用。洪艳萍等在刚玉质耐火材料引入硅粉和铝粉通过原位氮化反应制备了β-Sialon结合刚玉耐火材料，提高了制品的力学性能和抗热震性；何胜平等以金属微粉、活性添加剂和碳化硅为主要原料合成了Sialon结合碳化硅耐火材料，性能明显优于以粘土、氧化物或Si₃N₄为结合相的碳化硅产品，但尚未有以红柱石为主要原料制备Sialon结合红柱石/SiC复合耐火材料的相关报道。

近年来，能源、信息产业蓬勃发展，作为主要原料的多晶硅市场也随之不断扩大。但多晶硅需要切割成硅片后方能使用。在切割过程因为刀损将有50％-52％的晶体硅变成硅微粉进入切割料浆，造成切割效率降低，最终切削料浆失效成为废料浆，引起资源浪费和环境污染，给企业带来了巨大的压力。目前普遍采用碳化硅作为切割磨料，因此切割废料浆中主要含有高纯硅、聚乙二醇(分散剂)、碳化硅及少量的金属，但硅和碳化硅在物理和化学性质上差异较小、分离困难。因此，如何经济有效地回收利用切割废料中的金属硅和碳化硅是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在克服目前国内高风温、长寿命热风炉和高炉中上部所用耐火材料的缺陷，提供一种具有高温强度高、抗蠕变性好、抗CO和碱蒸汽侵蚀能力强、热震稳定性好等优点且原料来源丰富、生产成本低的赛隆结合红柱石/SiC复合耐火材料及制备方法。

本发明的技术方案：

本发明提供一种高风温、长寿型热风炉和高炉中上部所用的赛隆结合红柱石/SiC复合耐火材料，按重量百分比计，原料组成为：5-15％粒度为5-3mm的红柱石，25-50％粒度为3-1mm的红柱石，15-35％粒度为1-0mm红柱石，5-30％α-Al₂O₃粉，5-30％多晶硅废料，0-8％铝粉，外加上述原料总量1-5％糊精，1-6％酚醛树脂作为结合剂。