專利名稱：用粉煤灰制備β-SiC及其粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體廢物的處理方法，特別是一種利用粉煤灰制備β-SiC及其粉體的方法。
背景技術(shù)：
《粉煤灰綜合利用》2010C3) :53-55,李文頎，李林，“日本粉煤灰綜合利用對我國的啟示”一文述及“我國2008年…產(chǎn)生粉煤灰約3. 9億噸，同比增長2. 6%。粉煤灰利用主要是粗放型簡單再利用，精細化、高附加值的工業(yè)化利用很少。目前，我國在粉煤灰高值利用領(lǐng)域已取得了一定的研究成果。如將粉煤灰中分離并得到C粉、漂珠，試驗研究實現(xiàn)了粉煤灰99%分解，并從中得到白炭黑、氫氧化鋁、偏硅酸鈉。日本，現(xiàn)階段粉煤灰大部分用于水泥和混凝土領(lǐng)域。近年來，日本重視粉煤灰高值利用技術(shù)的研發(fā)，主要領(lǐng)域有提取有用物質(zhì)，包括金屬物、礦物質(zhì)等。2009年日本專利局發(fā)布多項有關(guān)粉煤灰利用的專利?！?br> 查閱了 1999-2010. 4的《粉煤灰綜合利用》、2000-2010. 5的《礦產(chǎn)綜合利用》、 2000-2010. 5的《煤炭加工與綜合利用》；也查閱了魏榮森輯錄的1998-2006年“中國粉煤灰禾IJ用發(fā)明專利目錄”，基本如前所述，未見利用粉煤灰制備β-SiC及其粉體的報道及相關(guān)的發(fā)明專利。綜上所述，粉煤灰綜合利用目前主要依然是粗放型簡單再利用，缺少高附加值的工業(yè)化利用。其部分原因在于傳統(tǒng)偏見-“廢物”利用，“廢物”能簡單再利用就不錯了，不值花錢費力深究。不能將粉煤灰作為特種陶瓷和特種耐火材料等高端產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料來使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用粉煤灰制備β -SiC及其粉體的方法，解決不能將粉煤灰作為特種陶瓷和特種耐火材料等高端產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料來使用的問題。解決其技術(shù)問題的方案是將含SW2物質(zhì)、含C物質(zhì)或既含SiA又含C的物質(zhì)按C SiA=63-68%質(zhì)量百分比配料，其中碳為63-68%，二氧化硅為32-37%;球磨至粒度彡48μπι，壓團，團塊至少有一維尺寸為6-12mm，將團塊置于真空加熱爐中，真空度 I-IOOPa,溫度1200-13500C，保持2_8h，反應畢，出爐，球磨至粒度彡48 μ m即得β -SiC混合粉體。所述的含SiO2物質(zhì)為固體廢棄物粉煤灰、食品廠廢棄稻殼燃燒灰、砂塵、火山灰； 所述的含C物質(zhì)為煤泥、焚燒垃圾碳、任何燃燒物余炭；所述的既含SiO2也含C的物質(zhì)是固體廢棄物碳化稻殼并將其碳化。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，充分利用了粉煤灰的組分。燃煤的粉煤灰一般含，Al20315-31% ；燃煤矸石的粉煤灰一般含Si&45-60%，Al20325_45%。粉煤灰中的SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC，特別是β-SiC較α-SiC具有好的韌性同時又有高的硬度。粉煤灰轉(zhuǎn)變?yōu)棣?-SiC和Al2O3組合物了，這正是特種陶瓷如陶瓷軸承和陶瓷刀具等的優(yōu)質(zhì)材料，也是特種耐火材料的優(yōu)質(zhì)材料。本發(fā)明利用的粉煤灰、食品廠稻殼灰、火山灰、砂塵、稻殼、焚燒垃圾碳及任何燃燒余碳、煤泥，都是“固體廢物”。本發(fā)明采用了真空加熱系統(tǒng)，使T 和P優(yōu)化匹配，T由1600°C降至1200-1320°C，可使熱源多樣化，降低了對耐火材料及相關(guān)設備的苛求，提高了設備使用壽命，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的CO可回收利用，節(jié)能環(huán)保，工藝簡單易行，宜于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。解決了不能將粉煤灰作為特種陶瓷和特種耐火材料等高端產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料來使用的問題，達到了本發(fā)明的目的。優(yōu)點本發(fā)明為粉煤灰等固體廢物成功開發(fā)出一種全新用途，其制成物成為特種陶瓷和特種耐火材料等的優(yōu)質(zhì)材料。其生產(chǎn)工藝簡單易行，生產(chǎn)成本較低，宜于規(guī)?；a(chǎn)。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的CO可回收利用，對環(huán)境友好，為綠色合成。降低了對耐火材料及相關(guān)設備的苛求，提高了設備使用壽命。由于工作溫度大幅度降低，大大節(jié)省了能源。具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
具體實施例方式實施例1 用粉煤灰配以碳化稻殼、垃圾碳、煤泥，按C :SiA=63-68%(質(zhì)量百分比) 配料，其中碳為63-68%，二氧化硅為32-37% ；混磨至粒度彡48 μ m,制團，團塊至少有一維尺寸6-12mm，將團塊置于真空加熱爐后立即啟動真空系統(tǒng)，確保工作系統(tǒng)真空度l_30Pa，溫度控制在1200-1320°C，反應他，停真空系統(tǒng)，迅速熱出爐并即進行下一爐操作，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的CO可回收利用。出爐的β-SiC球磨至粒度<48 μ m，根據(jù)市場需求，可進行分離分級。 經(jīng)檢測、稱量、包裝、入庫、銷售。在此實施例中，生成物主要由β-SiC、Al2O3和C組成。TEM下觀測，β-SiC為顆粒狀和晶須，晶須直徑20-90nm ；C為顆粒狀、棒狀、管狀，管狀尺寸外徑80-100nm，內(nèi)徑 20-60nm。根據(jù)Si&+3C=SiC+2C0，其Δ G°=643596— 343. 147T(J/mol. c)，反應溫度需高達 1876K以上。為節(jié)能環(huán)保，便于規(guī)?；a(chǎn)，本發(fā)明采用了 Δ G= Δ G°+RTlnP,使T和P優(yōu)化匹配，采用真空加熱爐。真空加熱爐的真空系統(tǒng)啟動5-30min工作系統(tǒng)真空度要求達到 l-30Pa,同時，工作溫度要求1200-1320°C。實施例2 用粉煤灰、火山灰配以垃圾碳、煤泥。真空度IOOPa，溫度1350°C，保持 8h，反應畢，出爐，球磨至粒度彡48 μ m即得β -SiC混合粉體。在透視電鏡TEM下觀測，組成物都為顆粒狀。其他與實施例1同。實施例3 用粉煤灰、砂塵配以碳化稻殼、煤泥。真空度IPa，溫度1200°C，保持池， 反應畢，出爐，球磨至粒度<48μπι即得β-SiC混合粉體。其它與實施例1同。實施例4 加入添加劑硼化物。其生成物主要組成同實施例1。真空度50Pa，溫度 12800C，保持5h，反應畢，出爐，球磨至粒度彡48 μ m即得β -SiC混合粉體。在透視電鏡TEM 下觀測，β -SiC晶須(β -SiCw)量增加顯著。其他與實施例1同。
權(quán)利要求
1.一種用粉煤灰制備β-SiC及其粉體的方法，其特征是將含SiO2物質(zhì)、含C物質(zhì)或既含SiO2又含C的物質(zhì)按C SiA=63-68%質(zhì)量百分比配，其中碳為63-68%，其中碳為 63-68%，二氧化硅為32-37% ；二氧化硅為32-37% ；球磨至粒度彡48 μ m，壓團，團塊至少有一維尺寸為6-12mm，將團塊置于真空加熱爐中，真空度I-IOOPa，溫度1200-1350°C，反應2— 8h，反應畢，出爐，球磨至粒度< 48 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是所述的含S^2物質(zhì)為固體廢棄物粉煤灰、 食品廠廢棄稻殼燃燒灰、砂塵、火山灰；所述的含C物質(zhì)為煤泥、焚燒垃圾碳、任何燃燒物余炭；所述的既含SiO2也含C的物質(zhì)是固體廢棄物碳化稻殼并將其碳化。
全文摘要
一種用粉煤灰制備β-SiC及其粉體的方法，屬于固體廢物的處理方法。用粉煤灰、火山灰、沙塵、食品廠稻殼灰，配碳化稻殼、垃圾焚燒或任何燃燒物余炭或煤泥，經(jīng)球磨、制團后置于真空度1—100Pa同時溫度控制在1200—1320℃的真空加熱爐中，反應2—8h后出爐，經(jīng)球磨制備成β-SiC粉體。根據(jù)需要，可分離分級、檢驗、稱量、包裝、入庫、銷售。本發(fā)明為粉煤灰等固體廢物成功開發(fā)出一種全新用途，其制成物成為特種陶瓷和特種耐火材料等的優(yōu)質(zhì)材料。其生產(chǎn)工藝簡單易行，生產(chǎn)成本較低，宜于規(guī)?；a(chǎn)。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的CO可回收利用，對環(huán)境友好，為綠色合成。降低了對耐火材料及相關(guān)設備的苛求，大大節(jié)省了能源。具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號C04B35/565GK102485694SQ20101057015
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者何嘉, 徐宏武, 徐德華, 徐春德 申請人:徐宏武