橄欖石—碳系原料制備MgO-SiC-C系復(fù)合耐火材料

【摘要】： 鎂橄欖石是一種具有島狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,其化學(xué)式為Mg2SiO4或2MgO?SiO2,晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,晶格能大(17572.84kJ/mol),熔點高(1890℃),硬度大(6.5～7.0),密度也較高。鎂橄欖石材料的結(jié)構(gòu)和性能特點決定其能夠滿足冶金等高溫行業(yè)的使用要求,適合制作耐火材料、冶金爐料、鑄造型砂、陶瓷、涂料等產(chǎn)品。 本課題中我們以鎂橄欖石-碳為原料,在氮氣、氬氣和還原氣氛中通過合成技術(shù)來制備MgO-SiC-C系復(fù)合耐火材料,同時把原料Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe、Si和C三元碳化物或者是FeSi合金,以此來開發(fā)鎂橄欖石的新應(yīng)用。通過XRD和SEM等測試技術(shù),分析物相變化和觀察合成產(chǎn)物的微觀形貌;通過綜合熱分析(TG-DTA)研究合成材料的氧化過程。 通過研究得出: (1)原料中Fe2O3經(jīng)過高溫?zé)珊?與SiO2和炭黑發(fā)生反應(yīng)生成了FeSi合金。 (2)通過高溫?zé)煞磻?yīng),M2S與炭黑發(fā)生反應(yīng)生成了MgO和SiC。其中MgO主要以塊狀物(氬氣條件下)和八面體結(jié)構(gòu)(氮氣條件下)存在,SiC主要以長條狀存在,同時在氮氣條件下我們發(fā)現(xiàn)了大量的SiC晶須存在。 (3)提高燒成溫度(實驗溫度1550℃-1700℃)有利于M2S與炭黑反應(yīng)的進行,從而有利于MgO和SiC這兩種物相的生成;隨試樣配比中炭黑比例的增加,M2S更易于反應(yīng)生成MgO和SiC。 (4)氮氣和氬氣氣氛條件下,1600℃就可以發(fā)現(xiàn)MgO和SiC物相的生成,但是在還原氣氛中直到1700℃才發(fā)現(xiàn)MgO相的存在,所以在氮氣和氬氣氣氛中更有利于合成反應(yīng)的進行。 (5)氮氣氣氛條件下合成的MgO-SiC-C系復(fù)合粉體的氧化增重達到10%,小于氬氣條件下合成復(fù)合粉體的氧化增重23%,所以氮氣條件下合成粉體抗氧化性能較好。