一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，采用碳化硅和SiC廢棄匣缽作為主原料，以玄武石、鋯石英、納米氧化鋯、電熔鎂砂、水玻璃、瀝青、氮化硅和石棉纖維為輔料，同時，在制備過程中，采用水淬、油浸和后處理工藝，提高所制備產品的物化性能，所制備的匣缽熱穩定性好，抗壓能力強，耐腐蝕，且不易開裂的。
【專利說明】
一種利用S i C廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法
技術領域
[0001]本發明屬于耐火材料匣缽領域，特別涉及一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法。
【背景技術】
[0002]匣缽是窯具之一。在燒制陶瓷器過程中，為防止氣體及有害物質對坯體、釉面的破壞及污損，將陶瓷器和坯體放置在耐火材料制成的容器中焙燒，這種容器即稱匣缽，亦稱匣子。
[0003]使用匣缽燒制陶瓷器，不僅可提高裝燒量、制品不致粘結、提高成品率，而且匣缽還具有一定的導熱性和熱穩定性，可保證陶瓷質量。匣缽的形狀，依器物形狀而異。我國龍山文化時期燒制的蛋殼黑陶，已經使用專門的匣缽。在山東省諸城市楊家子遺址曾采集過兩件燒制龍山文化蛋殼陶的匣缽，這是目前所知最早的匣缽。后世發現的匣缽，以盛裝瓷器為主，隋代湘窯已有發現。
[0004]隨著清潔能源的應用，匣缽作為承載體在日用陶瓷企業的使用越來越少。但是匣缽作為盛料器皿，在陶瓷色料企業的應用仍然非常普遍，近幾年來，由于原料、燃料、人工等成本的不斷上漲，匣缽的價格也大幅度提高，盡管這樣，匣缽的使用壽命卻在降低，匣缽使用破損率每窯達15?20%，造成了嚴重的資源浪費和經濟損失。如何提高匣缽使用次數，降低匣缽使用破損率，減少固體廢物排放，提高企業效益，是現在亟待解決的問題。
[0005]廢物回收利用是現在工業化生產必須面對的事情，CN103373192A公開了一種利用廢棄匣缽生產匣缽制品的方法，包括以下生產步驟:(I)熟料加工；(2)生料加工；(3)制作匣缽生產用原料；(4)匣缽成型生產；(5)匣缽燒成。本發明可使SiC廢棄匣缽加入量達到原料總量的50%，而且能夠確保制成的匣缽制品質量穩定，符合相關標準的要求，但是其物化性能不夠優越，尤其是在耐尚溫以及抗開裂等性能有待于提尚。
[0006]本發明主要解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提供一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，通過優化該碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽的原料組成，采用碳化硅和SiC廢棄匣缽作為主原料，以玄武石、鋯石英、納米氧化鋯、電熔鎂砂、水玻璃、瀝青、氮化硅和石棉纖維為輔料，同時，在制備過程中，采用水淬、油浸和后處理工藝，提高所制備產品的物化性能，所制備的匣缽熱穩定性好，抗壓能力強，耐腐蝕，且不易開裂的。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是針對上述問題，研制出一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法。
[0008]—種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
I)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅70-147份；SiC廢棄匣缽20-45份;玄武石7-10份;鋯石英7-10份;納米氧化鋯7_10份;電熔鎂砂1-7份;水玻璃1-3份;瀝青1-3份;氮化硅1-3份;石棉纖維1-3份； 2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在500-700°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為20-45s；隨后將水淬后的坯體放入50-60 °C的油中，油浸20-45s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時；
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0009]作為優選，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份;玄武石9份；鋯石英9份;納米氧化鋯9份;電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份。
[0010]作為優選，步驟4)為將還體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將還體快速放入水中，時間為25s ；隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油浸25s。
[0011]作為優選，步驟5)為將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時；升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800 °C 升溫速率為 12 °C /min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C /min。
[0012]本發明還請求保護一種碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽，其特征在于:其采用上述的利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法來制備。
[0013]本發明的有益效果:
整體而言，通過優化碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽的組成，來提高匣缽的熱穩定性、抗壓能力、耐腐蝕性以及不易開裂等性能;在傳統的以碳化硅和SiC廢棄匣缽為主體的原料基礎上，選擇碳化硅的成分以大約3-7倍的量多于SiC廢棄匣缽，可以使得坯體的耐壓強度得到大大的提高；同時，將廢物進行回收利用，將大大縮小原料的成本；同時，在輔料的選擇上，玄武石、鋯石英、納米氧化鋯和電熔鎂砂以及少量的氮化硅不僅能夠起到增強原料抗壓能力以及熱穩定效果，同時，在原料燒結過程中，其不僅與主料相反應，降低玻璃相，同時，優化燒結工藝，使得所制備的坯體具有更好的致密度以及熱穩定性;而通過加入水玻璃和瀝青的復合粘結劑，提高所制備的匣缽的結合性能以及可塑性能；而少量的石棉纖維通過在原料之間形成橫向的剪切力，對于提高產品的抗壓能力以及不易開裂等效果有非常重要的影響。
[0014]而從制備工藝來說，本發明在傳統的制備工藝的基礎上，開拓新的采用壓坯-水淬-油浸-燒成-切割膨脹縫等工藝，通過充分的消除產品的內在應力，降低其熱膨脹系數，整體制備工藝簡單，但是對于優化產品的性能卻產生重大的提高。所制備的匣缽抗壓強度大于15 MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0015]本發明采用的原料廉價，制備工藝簡單綠色環保，可工業化實施。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體的實施例，并參照數據進一步詳細描述本發明。應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發明，而非以任何方式限制本發明的范圍。
[0017]實施例1:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
1)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份；電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油浸25s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min;
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0018]所制備的匣缽抗壓強度為16MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0019]實施例2:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
1)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅90份;SiC廢棄匣缽45份;玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份；電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油浸25s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min;
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0020]所制備的匣缽抗壓強度為17MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0021]實施例3:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
I)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅140份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石7份;鋯石英7份;納米氧化鋯7份；電熔鎂砂I份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅I份;石棉纖維I份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油浸25s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min;
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0022]所制備的匣缽抗壓強度為16MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0023]實施例4:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
1)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份；電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在700°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為20s;隨后將水淬后的坯體放入50 0C的油中，油浸20s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min;
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0024]所制備的匣缽抗壓強度為17MPa，連續使用至少19次仍舊不會產生裂紋。
[0025]對比例1:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
1)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份；電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體； 4)將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min;
6)對燒成后的碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0026]所制備的匣缽抗壓強度為7MPa，連續使用9次產生裂紋。
[0027]對比例2:
一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，包括如下制備步驟:
1)準備碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份；電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份；
2)將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用；
3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在70Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
4)將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油浸25s ；
5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12°C/min;800-1200°C升溫速率為8°C/min;即可獲得碳化硅-SiC廢棄匣缽復合匣缽。
[0028]所制備的匣缽抗壓強度為8MPa，連續使用9次產生裂紋。
[0029]
對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0030]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，其特征在于: 包括如下制備步驟: 準備碳化硅基匣缽原料，該匣缽的原料組成為:碳化硅60-146份;SiC廢棄匣缽20-45份;玄武石6-10份;鋯石英6-10份;納米氧化鋯6-10份;電熔鎂砂1-6份;水玻璃1_3份；瀝青1-3份;氮化硅1-3份;石棉纖維1-3份； 將SiC廢棄匣缽進行機械破碎，研磨成細粉，以及除鐵處理，然后將其與其他原料混合，混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過65目篩備用； 壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在60Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體； 將坯體在500-600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為20-45S;隨后將水淬后的坯體放入50-60 °C的油中，油浸20-45s ； 將處理后的坯體在自然條件下干燥10-20h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1100-1450 0C，燒成時間為10-15小時； 對燒成后的碳化硅基匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得碳化硅基匣缽。2.—種如權利要求2所述的利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，其特征在于，該匣缽的原料組成為:碳化硅120份;SiC廢棄匣缽25份；玄武石9份;鋯石英9份;納米氧化鋯9份;電熔鎂砂2份;水玻璃2份;瀝青2份;氮化硅2份;石棉纖維2份。3.—種如權利要求1或2所述的利用S i C廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，其特征在于，步驟4)為將坯體在600°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;隨后將水淬后的還體放入55 °C的油中，油浸25s。4.一種如權利要求1所述的利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法，其特征在于，步驟5)為將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1200°C，燒成時間為12小時;升溫過程為30-500°C升溫速率為10°C/min;500-800°C升溫速率為12 °C/min; 800-1200 °C 升溫速率為 8 °C/min。5.—種碳化硅基匣缽，其特征在于:其采用如權利要求1-4所述的利用SiC廢棄匣缽制備碳化硅基匣缽的方法來制備。
【文檔編號】C04B35/622GK106083086SQ201610411584
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201610411584.0, CN 106083086 A, CN 106083086A, CN 201610411584, CN-A-106083086, CN106083086 A, CN106083086A, CN201610411584, CN201610411584.0
【發明人】史美珍
【申請人】史美珍