SiC工业废料(俗称黄大盖)是一种不定形物,其中含有大量的SiC和SiO2。随着SiC冶炼工业的不断发展,SiC工业废料也不断增加,既浪费了资源,又造成环境污染。因此,对SiC工业废料进行再利用研究是非常必要的。
试验
1.1原料
试验用主要原料为SiC工业废料、左云黏土(≤0.074mm)和聚乙烯醇(PVA)。
SiC工业废料必须在高温炉中于900℃煅烧30min,自然冷却后粉碎至≤0.074mm后再使用。SiC工业废料(煅烧前后)和左云黏土的化学组成见表1。可以看出,SiC工业废料经煅烧后碳含量大大降低,SiC含量升高,这有利于所制备耐火材料的性能。
表1原料的化学组成
左云黏土具有较强的粘结性,用其作结合剂可以使碳化硅颗粒充分结合,提高碳化硅耐火材料的抗氧化性,并且因为与碳化硅反应生成低熔物而降低碳化硅耐火材料的烧成温度。
聚乙烯醇(PVA)具有很强的粘结性。制备自结合碳化硅耐火材料时外加质量分数为5%的聚乙烯醇作结合剂。
1.2试样制备及性能测定
试验制备了4种SiC质耐火材料,其中一种是采用PVA作暂时性结合剂的自结合SiC质耐火材料,其余的是左云黏土结合的SiC质耐火材料。按表2的配比称料,搅拌均匀后成型,110℃烘干,在电炉中于1350℃保温3h烧成。
检测烧后试样的吸水率、耐火度、常温耐压强度、常温抗折强度,对煅烧后的1#试样和4#试样进行扫描电镜观察。
表2试验配比
结果与讨论
1350℃保温3h烧后各试样的物理性能指标见表3。可以看出:在碳化硅制品中加入黏土结合剂可使其吸水率降低;随着黏土加入量的增加,试样的耐火度、常温耐压强度和常温抗折强度均逐渐减小。综合比较,自结合SiC试样(1#)的性能最佳,黏土结合的2#和3#试样的性能也较好,但黏土加入量较多的4#试样的性能较差。
表3试样性能
1#试样和4#试样的扫描电镜照片见图1。1#试样由于液相已经出现,气孔多为封闭气孔,且液相中有微量二氧化硅微晶产生;4#试样孔隙大量发育,没有发育的孔隙部分为连续相,比较致密,说明黏土与二氧化硅已经反应产生液相,促进了试样的烧结致密化程度。
图11#试样和4#试样的扫描电镜照片(×1000)
结语
(1)在以SiC工业废料制备的SiC质耐火材料中,自结合碳化硅制品的耐火度和强度比黏土结合的好;随着黏土加入量的增多,黏土结合碳化硅制品的耐火度和强度降低。
(2)黏土结合的碳化硅制品中由于产生较多的液相,促进了试样的烧结致密化。