通过利用廉价的天然铝硅系原料（主要为黏土）经碳热还原氮化反应可以制得成本较低的SiAlON，采用SiAlON代替Fe-Si3N4的Si3N4，可以得到成本低、性能优良的Fe-SiAlON耐火原料，用于炼铁高炉用炮泥中。中国地质大学的研究人员采用富铝煤矸石、铁矿石粉等廉价的矿物原料通过碳热还原氮化法制备Fe-SiAlON高性能耐火材料原料。
　　采用山西大同的富铝煤矸石（w（Al2O3）＝30.32％、w（SiO2）＝53.04％），高纯氮气（99.999％），铁矿精粉（w（Fe2O3）＝69.22%、w（SiO2）＝15.22％、w（MgO）＝10.22％、w(Al2O3)=2.75%、w（CaO）＝1.42％）及焦炭粉为原料，通过碳热氮化合成Fe-SiAlON。煤矸石与焦炭的配比按照反应式（1）和（2）进行设计。
　　Al2O3（s）+4SiO2（s）+3N2（g）+9C（s）＝Si4O2Al2N6（s）+9CO（g）    （1）
　　Fe2O3（s）+3C（s）＝2Fe+3CO（g）     （2）
　　焦炭添加量分别为理论添加量、过量10％、50％、100％。将配好的混合料和玛瑙球放入球磨罐中，将球磨罐置于混料机内干混3 h，以确保混合料充分均匀。然后在10 MPa压力下压制成Φ20 mm的圆坯，经100 ℃ 12 h干燥。将素坯装入石墨坩埚中，然后放入电阻炉中，炉底通入氮气（N2分压为0.1 MPa，流量为1.5 L•min-1），烧成温度分别为1 400、1 450、1 500、1 550 ℃，保温时间为4 h。采用XRD分析烧后试样的物相，SEM观察烧后试样的显微结构。
　　结果显示：（1）烧成温度1 400、1 450、1 550 ℃时，焦炭添加量对产物物相的影响较大。焦炭添加理论值或过量10％时，所得产物中莫来石、Fe3Si为主晶相，次晶相为X-SiAlON或α-Al2O3，均没有β-SiAlON相生成；当焦炭过量大于50％时，X-SiAlON作为过渡相向β-SiAlON转变，有利于β-SiAlON的生成。（2）烧成温度为1 500 ℃时，所得产物物相为β-SiAlON和Fe3Si相，其中β-SiAlON为主晶相，其发育成不是很完善的棱柱状晶体，Fe3Si相呈球状颗粒分散在β-SiAlON相周围。（3）以富铝煤矸石、铁矿精粉和焦炭为原料，通过碳热还原氮化法制备Fe-SiAlON复相材料的适宜工艺条件是：添加理论焦炭量或焦炭过量10％，1 500 ℃下保温4 h，且制备的Fe－SiAlON复相材料主要物相为β-SiAlON和Fe3Si。
（摘编自《中国非金属矿工业导刊》2011，№2）