[发明专利]一种β-Sialon-Al2

说明书

本发明公开了一种β‑Sialon‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;‑SiC复合陶瓷材料及其制备方法，所述复合陶瓷材料的原料以质量百分比计包括如下组份：二次铝灰33.65‑45.7%，铁尾矿21.86‑30.7%，膨润土4‑6%，干熄焦灰19.5‑34.4%，且Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;与SiOsubgt;2/subgt;的质量比为1.35‑1.7。本发明以二次铝灰、铁尾矿和膨润土为原料，成本低廉，工艺简单，所获得的β‑Sialon化学性质稳定且高温强度良好；同时通过添加第二相（刚玉和SiC）能提高β‑Sialon基复合粉体的硬度、强度、耐蚀性和抗氧化性；并且SiC与β‑Sialon相复合，通过第二相颗粒弥散强化，达到增强增韧的作用。

技术领域

本发明属于固定废弃物处理技术领域，具体涉及一种β-Sialon-Al₂O₃-SiC复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

二次铝灰作为铝工业生成中产生的危险固体废弃物，含有氮、氯等有害元素和较高的氧化铝含量，具有危废和资源双重效应。铁尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分，其作为大宗固体废弃物，综合利用率较低，堆积量逐年提高，占据了大量土地资源。并且由于这两种危废和固废的本身组成和特性的局限，资源化利用率较低，既严重危害了生态环境，同时还造成严重的二次资源浪费。

Sialon陶瓷是指一类以Si为基底合成Al、O、N的陶瓷材料，是由Al₂O₃中的Al原子和O原子部分置换Si₃N₄中的Si原子和N原子形成。塞隆陶瓷自70年代发展起来后，以其独特的高温综合性能，被广泛用作先进耐火材料和高品质精细结构陶瓷。但目前塞隆陶瓷主要以高纯氧化物和氮化物合成，生成成本较高，工艺较为复杂。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种β-Sialon-Al₂O₃-SiC复合陶瓷材料及其制备方法，能有效解决二次铝灰和铁尾矿作为固体废弃物危害生态环境、资源浪费以及Sialon陶瓷生产成本高等不足之处。

技术方案：第一方面，本发明提供一种β-Sialon-Al₂O₃-SiC复合陶瓷材料，所述复合陶瓷材料的原料以质量百分比计包括如下组份：二次铝灰33.65-45.7%，铁尾矿21.86-30.7%，膨润土4-6%，干熄焦灰19.5-34.4%，且Al₂O₃与SiO₂的质量比为1.35-1.7。

优选的，所述二次铝灰中Al₂O₃的含量为50-60%，AlN的含量为8-14%。

优选的，所述铁尾矿中SiO₂的含量为42-48%，CaO的含量为18-25%，Fe₂O₃的含量为17-22%。

优选的，所述膨润土中SiO₂的含量为55-60%，Al₂O₃含量为18-22%。

优选的，所述干熄焦灰中碳含量≥75%。

第二方面，本发明提供一种β-Sialon-Al₂O₃-SiC复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将原料二次铝灰、铁尾矿、干熄焦灰和膨润土按比例混合均匀，进行球磨，将球磨后的混匀料进行冷压成型，脱模后得到坯料；

S2、将坯料置于高温炉中，通入氮气进行碳热还原氮化得到β-Sialon-Al₂O₃-SiC复合粉体；