添加切割废料对硅灰制备碳化硅的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.009

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (1): 38-42.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.009

添加切割废料对硅灰制备碳化硅的影响

王勃(), 周同, 丁旭, 郭志铖, 庄艳歆, 高帅波, 邢鹏飞()

东北大学冶金学院辽宁沈阳 110819

收稿日期:2021-03-26 出版日期:2022-02-15 发布日期:2022-02-24
通讯作者: 邢鹏飞,男,1966年生,博士,教授。E-mail:xingpf@smm.neu.edu.cn
作者简介:王勃:男,1996年生,硕士研究生。E-mail: 1004094951@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFC1901804);国家重点研发计划项目(2017YFB03103-02);国家自然科学基金项目(U1902219)

Effect of adding cutting waste on preparation of silicon carbide from silica fume

Wang Bo(), Zhou Tong, Ding Xu, Guo Zhicheng, Zhuang Yanxin, Gao Shuaibo, Xing Pengfei()

School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China

Received:2021-03-26 Online:2022-02-15 Published:2022-02-24
Contact: Xing Pengfei

摘要/Abstract

摘要：

为回收利用硅灰,将硅灰通过碳热还原法制备了SiC粉体。研究不添加切割废料时温度(1 550、1 650、1 750、1 850 ℃)对冶炼效果的影响。在较优冶炼温度基础上,研究了切割废料添加质量(分别为硅灰添加质量的5%、15%、25%、35%、50%)对制备碳化硅粉体的影响。结果表明:最佳冶炼温度为1 750 ℃,此时产物中SiC含量为92.47%(w);切割废料最优加入量为硅灰添加质量的25%,得到的产物中SiC含量为95.36%(w)。切割废料加入量为硅灰添加质量的25%时,显著提高了产物中SiC的纯度,对实现两种固废共同回收利用,环境保护以及解决资源浪费问题具有重要的意义。

关键词: 硅灰, 切割废料, 碳热还原, 碳化硅, 资源回收

Abstract:

SiC powder was prepared using silica fume by carbothermal reduction in order to recycle silica fume.Effects of temperatures (1 550,1 650,1 750,and 1 850 ℃) on the smelting effect without adding cutting waste were studied.Based on the better smelting temperature,the effect of cutting waste addition (accounted for 5%,15%,25%,35%,and 50% of the silica fume addition,by mass) on the preparation of silicon carbide powder was studied.The results show that the optimal smelting temperature is 1 750 ℃,and the SiC content in the product is 92.47 mass%;the optimal addition of cutting waste is 25% of the silica fume addition,and the SiC content in the obtained product is 95.36 mass%.With 25% cutting waste,the purity of SiC in the product is significantly improved,which is of great significance for the recycling of these two kinds of solid waste,environmental protection and solving the problem of resource waste.

Key words: silica fume, cutting waste, carbothermal reduction, silicon carbide, resources recycling

中图分类号:

TQ175

王勃, 周同, 丁旭, 郭志铖, 庄艳歆, 高帅波, 邢鹏飞. 添加切割废料对硅灰制备碳化硅的影响[J]. 耐火材料, 2022, 56(1): 38-42.

Wang Bo, Zhou Tong, Ding Xu, Guo Zhicheng, Zhuang Yanxin, Gao Shuaibo, Xing Pengfei. Effect of adding cutting waste on preparation of silicon carbide from silica fume[J]. Refractories, 2022, 56(1): 38-42.

图/表 8

表1 硅灰和切割废料的化学组成

Table 1 Chemical composition of silica fume and cutting waste

原料	w/%
原料	SiO₂	Si	C	SiC	K₂O	其他
硅灰	92.26		3.56	1.83	0.91	1.44
切割废料	13.50	83.99	1.01			1.50

图1 不同温度下冶炼产物的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of smelting products at different temperatures

图2 不同温度下冶炼产物的SiC含量

Fig.2 SiC content of smelted products at different temperatures

图3 不同温度冶炼产物的SEM照片

Fig.3 SEM photos of smelted products at different temperatures

图4 不同切割废料添加质量的冶炼产物在1 750 ℃时的XRD图谱

Fig.4 XRD patterns of smelted products at 1 750 ℃ with different cutting waste additions

图5 经1 750 ℃冶炼产物中SiC的含量与不同切割废料添加质量的关系

Fig.5 SiC contents of smelted products at 1 750 ℃ with different cutting waste additions

图6 不同切割废料添加质量的冶炼产物在1 750 ℃时的SEM照片

Fig.6 SEM photos of smelted products at 1 750 ℃ with different cutting waste additions

表1 我国耐火材料的年产量

项目	产量/万t
项目	耐火材料	致密定形耐火制品	保温隔热耐火制品	不定形耐火材料
2016年	2 391.24	1 358.52	46.72	985.99
2017年	2 292.54	1 297.19	51.46	943.90
2018年	2 345.22	1 327.38	54.10	963.74
2019年	2 430.75	1 341.36	58.90	1 030.49
2020年	2 477.99	1 370.94	62.21	1 044.85

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