一种利用矿山选钛尾矿制备金属陶瓷Ｔｉ－Ｃ－Ｎ复合材料的方法，属于综合利用矿山选钛尾矿及金属陶瓷材料制备技术领域。以攀钢选钛后尾矿为主要原料，通过过筛细选，加入碳粉作为还原剂在氮气炉中合成金属陶瓷材料，合成的材料主晶相为Ｆｅ↓［３］Ｓｉ和ＴｉＣ↓［０．３］Ｎ↓［０．７］。本发明专利技术的优点在于：整个制备工艺过程简单，尾矿的利用率高。能促进尾矿的综合利用。
Method for preparing metal ceramic Ti-C-N composite material by using mine tailings
A method for preparation of metal ceramic composite materials TiCN ilmenite prepared by the mine, belongs to the comprehensive utilization of mine tailings and selection of titanium metal ceramic material preparation technology field. The tailings after Panzhihua titanium as the main raw material, through sieving selected, adding toner as agent in nitrogen furnace in synthesis of metal ceramic material reduction, the main crystal phase of the as prepared Fe: 3 Si and TiC 0.3: 0.7: N. The invention has the advantages that the preparation process is simple, and the utilization rate of tailings is high. It can promote the comprehensive utilization of tailings.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于综合利用矿山选钛尾矿及金属陶瓷材料制备
，特别是提供了一种利用矿山选钛尾矿制备金属陶瓷Ti-C-N复合材料的方法。
技术介绍
矿产资源是一种不可再生资源，随着社会发展对矿产资源不断增长的需要和人们对矿产资源的不断开发，矿产资源日益枯竭。同时，矿产资源开发过程中对环境造成的危害，使人们认识到保护资源、保护环境以及利用对社会经济可持续发展的重要意义。大量事实表明，矿山尾矿作为一种二次资源，无论从社会发展的需要，还是从环境保护方面来说，都必须加以综合利用。不仅要从中提取有用的元素，更要尽可能的从整体上加以利用，从而才能有效的减少尾矿的排放和堆积，并从根本上减少尾矿堆积所带来的一系列环境问题。目前，尾矿利用大多以回填，铺路，制备水泥以及回收尾矿中的有价元素为主，大多集中在量大的产品上。例如王学武等利用金属尾矿生产水泥或水泥制品(申请号200310109672.8)，丁立平等利用矿山尾矿制造墙体材料(申请号200410024156.X)，以及以工业废弃物为原料制备红外陶瓷粉体的方法(申请号03100342.7)等。攀钢作为我过重要的矿产基地之一，其尾矿中含有不少的铁、钛等金属元素，不仅可以用于制砖、制陶和微晶玻璃等建筑材料方面，还可从中提取钛、钒等有价金属元素。同时，因为选钛尾矿中仍含有不少的钛，铁等金属元素，因而可以被用来制备Ti-C-N复合材料。目前，Ti(C，N)粉末的制备方法通常是采用TiN粉末和TiC粉末热压合成的，或者利用纯TiO2碳热还原氮化制备。也有利用钛铁矿直接还原制备TiX(X＝C、N)复合粉体(CN 1385397A)，或以四氯化钛为钛源制备碳氮化钛粉体(CN 1559912A)。但利用尾矿直接制备Ti-C-N复合材料，目前还属空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用矿山选钛尾矿制备金属陶瓷Ti-C-N复合材料的方法。可以有效的利用选钛尾矿中的有价元素，制备Ti-C-N复合材料，并且工艺简单。本专利技术以攀钢选钛尾矿为主要原料，通过碳热还原氮化法制备Ti-C-N复合材料。在制备过程中通过控制配料比、烧结温度、烧结时间以及埋粉条件等工艺参数，可制得Ti-C-N复合材料。工艺步骤如下a、将尾矿烘干，破碎、过筛控制颗粒直径在0.148mm以下，并将尾矿、碳粉按照100∶15～25的质量百分比混合；b、将混合料放入球磨罐中，室温下球磨3～10个小时，使粉体分散均匀；c、分散后的粉末经液压制样机压成的素坯，成型压力30～50MPa；d、成型后的素坯埋在石墨粉中，通入0.5～5.0L/min流量的氮气，以5～15℃/min的升温速度升温至1300℃～1550℃，保温4～10h；自然冷却至200℃～400℃停止通氮气，继续冷却到室温时取出。本专利技术所涉及的尾矿，取自攀钢尾砂坝，其成分主要包括Fe、Ti、Si、Ca、Mg、Al等元素的氧化物；本专利技术提出的方法有如下优点1、工艺操作简单，对设备的要求低，易于合成；2、原料主要为矿山尾矿，来源广泛，且成本低廉；2、尾矿的利用率高，能够很好的促进尾矿的综合利用，并且对环境的污染比较小。附图说明图1实施例1所得产物XRD图具体实施方式以下通过对实施例的描述来介绍本专利技术的具体实施方式例1原料为选钛后尾矿(取自攀钢尾砂坝)，其成分组成如下 将尾矿利用电磁粉碎机破碎至100目，按尾矿与还原剂质量比为100∶18的比例加入石墨还原剂，放入球磨罐中球磨5h充分混匀，利用手板液压制样机压成圆饼状(Φ25mm)，成型压力40MPa，埋入石墨粉中烧结，温度控制在1450℃，保温4h，氮气保护，流量为0.5L/min，自然冷却，降温到400℃时关氮气，冷却至室温时取出烧结样块。得到的样品晶相为Fe3Si，TiC0.3N0.7以及MgAl2O4等。例2将尾矿利用电磁粉碎机破碎至100目，按尾矿与还原剂质量比为100∶17的比例加入石墨还原剂，放入球磨罐中球磨5h充分混匀，利用手板液压制样机压成圆饼状(Φ25mm)，成型压力40MPa，埋入石墨粉中烧结，温度控制在1500℃，保温4h，氮气保护，流量为0.5L/min，自然冷却，降温到400℃时关氮气，冷却至室温时取出烧结样块。得到的样品晶相为Fe3Si，TiC0.3N0.7等。例3将尾矿利用电磁粉碎机破碎至200目，按照尾矿与还原剂质量比为100∶18的比例加入还原剂石墨，放入球磨罐中球磨5h充分混匀，利用手板液压制样机压成圆饼状(Φ25mm)，成型压力40MPa，埋入石墨粉中烧结，温度控制在1475℃，保温6h，氮气保护，流量为0.5L/min，自然冷却，降温到400℃时关氮气，冷却至室温时取出烧结样块。得到的样品晶相为Fe3Si，TiC0.3N0.7以及MgAl2O等。例4将尾矿利用电磁粉碎机破碎至200目，按照尾矿与还原剂质量比100∶17的比例加入还原剂石墨，放入球磨罐中球磨5h充分混匀，利用手板液压制样机压成圆饼状(Φ25mm)，成型压力40MPa，埋入石墨粉中烧结，温度控制在1500℃，保温4h，氮气保护，流量为0.5L/min，自然冷却，降温到400℃时关氮气，冷却至室温时取出烧结样块。得到的样品晶相为Fe3Si，TiC0.3N0.7等。权利要求1.一种利用尾矿制备金属陶瓷Ti-C-N复合材料的方法，其特征在于工艺步骤为a、将尾矿烘干，破碎、过筛控制颗粒直径在0.148mm以下，并将尾矿、碳粉按照100∶15～25的质量百分比混合；b、将混合料放入球磨罐中，室温下球磨3～10个小时，使粉体分散均匀；c、分散后的粉末经液压制样机压成的素坯，成型压力30～50MPa；d、成型后的素坯埋在石墨粉中，通入0.5～5.0L/min流量的氮气，以5～15℃/min的升温速度升温至1300℃～1550℃，保温4～10h；自然冷却至200℃～400℃停止通氮气，继续冷却到室温时取出。2.按照权利1所述方法，其特征在于，所述的尾矿为攀钢选钛后的尾矿细粉，成分包括Fe、Ti、Si、Ca、Mg、Al元素，石墨粉为还原剂。全文摘要，属于综合利用矿山选钛尾矿及金属陶瓷材料制备
以攀钢选钛后尾矿为主要原料，通过过筛细选，加入碳粉作为还原剂在氮气炉中合成金属陶瓷材料，合成的材料主晶相为Fe文档编号C04B35/65GK1966465SQ200610112539公开日2007年5月23日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日专利技术者徐利华, 刘明, 邸云萍 申请人:北京科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用尾矿制备金属陶瓷Ｔｉ－Ｃ－Ｎ复合材料的方法，其特征在于：工艺步骤为：ａ、将尾矿烘干，破碎、过筛控制颗粒直径在０．１４８ｍｍ以下，并将尾矿、碳粉按照１００∶１５～２５的质量百分比混合；ｂ、将混合料放入球磨罐中，室温下球 磨３～１０个小时，使粉体分散均匀；ｃ、分散后的粉末经液压制样机压成的素坯，成型压力３０～５０ＭＰａ；ｄ、成型后的素坯埋在石墨粉中，通入０．５～５．０Ｌ／ｍｉｎ流量的氮气，以５～１５℃／ｍｉｎ的升温速度升温至１３００℃～１５５ ０℃，保温４～１０ｈ；自然冷却至２００℃～４００℃停止通氮气，继续冷却到室温时取出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐利华，刘明，邸云萍，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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