氮化硅结合碳化硅砖是以氮化硅为结合剂,具有密度大、强度高、耐高温和高温强度大、热震稳定性好、荷重软化点高、热导率高、电阻值高、抗热震性能优越、抗高温蠕变好等特点,并且有优良的抗氧化、抗冰晶石、氟化铝、氟化钠及氟化钙等熔化侵蚀性,同时还有耐酸碱侵蚀、抗金属炉渣熔蚀,不被有色金属润湿等一系列优良性能,在有色冶炼、炼钢轧钢、炼铁、热处理等行业中起着越来越不可代替的作用,是一种发展应用前景的材料。本文基于数量庞大的含硅固废(含用后硅砖)堆积带来严重的环境危害、浪费资源的问题,及考虑降低铝电解槽SiC结合Si3N4侧壁耐火材料的成本,以用后硅砖、焦炭、工业碳化硅、酚醛树脂,乌洛托品等为原料,制备免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料。以用后硅砖和焦炭为原料,利用碳热还原的方法制备SiC耐火原料,结果表明:1500℃时,SEM观察试样中有线状β-SiC出现;温度升高到1550℃,观察到纤维状的β-SiC,其端部为球形液滴状玻璃熔体;当温度升高到1600℃,有串珠状β-SiC生成。以用后硅砖和焦炭为原料,利用碳热还原氮化的方法制备Si3N4-SiC耐火原料,结果表明:当反应温度为1450℃时,β-SiC及方石英相的衍射峰较为尖锐,试样中生成微量的β-Si3N4;当反应温度为1500℃时,β-SiC及β-Si3N4的衍射峰十分明显,生成β-SiC及β-Si3N4,在试样表面观察到大量片状Si3N4;温度升高到1530℃时,方石英相衍射峰的强度极为微弱,试样中有大量结晶规则的棱柱状 Si3N4。以不同粒径的SiC颗粒、Si3N4-SiC细粉、酚醛树脂和乌洛托品等为原料,制备了不同酚醛树脂含量的免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料。研究了酚醛树脂用量对免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料性能的影响。结果表明:酚醛树脂用量达到8%时,免烧成耐火材料可达到较好的抗折强度、体积密度、显气孔率和烧后线变化率等性能要求,也具备了良好的抗氧化性和抗冰晶石侵蚀性能。研究了 Si3N4-SiC细粉添加量(18%、23%、25%)对免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料的常温理化性能、抗氧化性能和抗冰晶石侵蚀性能等的影响。结果表明:添加Si3N4-SiC细粉的免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料抗氧化性能和抗冰晶石侵蚀性能均有不同程度提高,当Si3N4-SiC细粉添加量为23%时,常温抗折强度达到最高值26.96MPa;1000℃热处理后线变化率仅为0.09%,;Si3N4-SiC复相材料添加量为25%的试样具有较优的抗氧化性能,950-1000℃热处理后氧化层厚度为2.5-3.0mm;免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料能够阻止冰晶石的渗透侵蚀。在本实验研究条件下,Si3N4-SiC细粉的的添加量为23%、酚醛树脂为8%时免烧成Si3N4-SiC-C复相耐火材料具有最优的综合性能。本研究工作为高效利用用后硅砖等含硅固废提供了理论依据和新的技术路线,可以采用含硅固体废弃物合成的Si3N4-SiC耐火原料替代高能耗的碳化硅和氮化硅等原料,降低铝电解槽侧壁材料的制造成本,缓解环境污染,对节能减排和矿物资源的高效利用具有重要的意义。