一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料的制作方法

本发明涉及耐火材料，具体为一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料。

背景技术：

1、环式焙烧炉是一种高温热处理设备，其内部需要承受高温、化学侵蚀和机械应力等极端工况。为了保证炉体的高温固结和长期的使用寿命，需要使用高温耐火材料，其中耐火砖是一种常用的材料；生产锂电池负极材料的环式焙烧炉，该环式焙烧炉中的耐火砖需要具备良好的抗热振性能、耐腐蚀性能以及耐磨性能；碱性环式焙烧炉选用的衬砌材料，需具有较好的抗侵蚀性、热稳定性、耐磨性和机械强度等，目前使用的耐火材料在抗热振性能、耐腐蚀性能以及耐磨性能还有所欠缺，需进一步提升其性能，以保证环式焙烧炉的高效、稳定、长效运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，该耐火材料具有更好的抗热振性能、耐腐蚀性能以及耐磨性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，耐火材料按重量份数计，包括90～150份氧化铝、30～50份氧化钙、25～35份二氧化硅、20～30份电熔白刚玉粉、5～10份六铝酸钙、4～6份氧化铁、3～6份氧化钛、2～5份硅酸铝、10～15份粘合剂；

4、氧化铝为粉末状原料，其中包含30％～50％粒径为20μm～40μm的氧化铝粉末，40％～60％粒径为40μm～60μm的氧化铝粉末，其余为粒径60μm～100μm的氧化铝粉末；

5、氧化钙为粉末状原料，粒径为0.5～2mm；

6、二氧化硅为粉末状原料，粒径为0.2～1mm；

7、电熔白刚玉粉为粉末状原料，粒径为50μm～100μm；

8、六铝酸钙为粉末状原料，粒径为0.5～1.5mm；

9、氧化铁为粉末状原料，粒径为30μm～50μm；

10、氧化钛为粉末状原料，粒径为30μm～50μm；

11、硅酸铝为粉末状原料，粒径为100μm～200μm。

12、优选地，粘合剂按重量份数计，包括4～5份醇酸树脂、2～3份酚醛树脂、0.5～1份六次甲基四胺、2～3份氧化镁粉、0.5～1份玻璃纤维、1～2份水。

13、优选地，耐火材料还包括15～25份抗热振辅助添加剂、10～20份高温辅助添加剂、10～15份耐腐蚀辅助添加剂、8～12份耐磨辅助添加剂；

14、抗热振辅助添加剂按重量份数计，包括5～8份粒径50μm～80μm的氧化锆纤维、4～6份粒径100μm～200μm的红柱石粉末、3～6份粒径100μm～200μm的硅线石粉末、3～5份粒径0.1～0.5mm的高温沥青颗粒。

15、优选地，高温辅助添加剂按重量份数计，包括4～8份粒径80μm～120μm的镁砂、3～6份粒径40μm～60μm的碳化钨粉末，添加2～3份粒径30μm～50μm的钛金属粉末、1～3份粒径30μm～50μm的钴金属粉末。

16、优选地，耐腐蚀辅助添加剂按重量份数计，包括5～7份粒径200μm～300μm的熔融石英粉、3～5份粒径50μm～80μm的碳纤维、2～3份粒径50μm～80μm的氮化硼粉末。

17、优选地，耐磨辅助添加剂按重量份数计，包括4～6份粒径30μm～60μm的碳化硅陶瓷粉末、3～4份粒径20μm～30μm的氧化铬粉末、1～2份粒径20μm～30μm的氧化钇粉末。

18、说明：添加抗热振辅助添加剂、高温辅助添加剂、耐腐蚀辅助添加剂、耐磨辅助添加剂，有利于耐火材料获得更高的耐高温性能、更好的抗热振性能、更优异的耐腐蚀性能以及更好的耐磨性能，使得耐火材料的综合性能得到大幅提高。

19、优选地，基于上述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，利用该耐火材料制备耐火砖的工艺包括以下步骤：

20、s1、混合原料：

21、按比例称取耐火材料，并将耐火材料在混料机中进行充分混合，得到混合原料；

22、s2、压制砖坯：

23、利用压砖机将混合原料压制成标准形状的耐火砖砖坯；

24、s3、砖坯干燥：

25、将压铸成型的耐火砖砖坯在自然环境下干燥36～48小时；

26、s4、砖坯烧制：

27、将耐火砖砖坯放入窑炉中，在1780℃～1830℃温度下烧制成型，即可得到耐火砖。

28、s5、调压处理：

29、对耐火砖进行压力调节处理，将耐火砖放入压力容器中，以0.1mpa/min的速度升压至15mpa，保压10～20min，然后在2秒内迅速减压至10mpa，等待5～10秒后，再在5秒内快速升压至14mpa，保压10～20min，最后以0.2mpa/min速度减压至外界大气压即可。

30、优选地，步骤s2中，该混合原料在500t规格的摩擦压砖机上压铸成型，制成耐火砖砖坯，砖坯体积密度控制为2.90～3.05g/cm3。

31、说明：适当的砖坯致密度，既保证耐火砖具备足够的机械强度，也使耐火砖在气孔率、膨胀率与导热率之间形成平衡，使得耐火砖的综合性能更佳。

32、优选地，步骤s3中，具体干燥过程为，耐火砖砖坯先在环境温度为20～35℃的环境下进行自然风干36～48小时，然后将耐火砖砖坯放入烘干炉中，在85℃～115℃条件下烘干60～100min。

33、说明：该干燥过程能够使耐火砖砖坯干燥的更加均匀，且残留微量的水分，有利于耐火砖的强度保持。

34、优选地，步骤s4中，具体烧制过程为，将耐火砖砖坯放入窑炉中进行烧制，在850℃～900℃保温烧制90～150min，继续加热至1450℃～1550℃保温烧制120～180min，最后在1780℃～1830℃下烧制9～11小时，即可得到耐火砖。

35、说明：该烧制过程能够使耐火砖砖坯中的各组分更加充分且均匀地熔合，能够使耐火砖成品获得更好的机械强度。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：

37、1、本发明的耐火材料具备更好的耐高温性能，比现有高铝耐火材料的耐热温度更进一步提高3％～5％，能够承受高温环境的同时，保证其本身性能不发生改变；

38、2、本发明的耐火材料具备更好的抗侵蚀性能，能够承受炉内物料的侵蚀，同时抵御化学反应、氧化和还原作用等，实际使用寿命更久；

39、3、本发明的耐火材料具备更好的热震稳定性，能够应对急剧变化的高温和低温环境，在高温环境下，能够承受复杂的机械应力，能够在长期使用中不发生失效；

40、4、本发明的耐火材料具备更好的机械强度，具有更好的抗应力能力，能够保证在长期热膨胀和受热冷却的情况下不发生开裂；

41、本发明耐火材料制备而成的耐火砖，使用寿命相比于现有技术高铝耐火材料制备而成的耐火砖，综合提高了5％～8％。

技术特征：

1.一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述耐火材料按重量份数计，包括90～150份氧化铝、30～50份氧化钙、25～35份二氧化硅、20～30份电熔白刚玉粉、5～10份六铝酸钙、4～6份氧化铁、3～6份氧化钛、2～5份硅酸铝、10～15份粘合剂；

2.根据权利要求1所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述粘合剂按重量份数计，包括4～5份醇酸树脂、2～3份酚醛树脂、0.5～1份六次甲基四胺、2～3份氧化镁粉、0.5～1份玻璃纤维、1～2份水。

3.根据权利要求1所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述耐火材料还包括15～25份抗热振辅助添加剂、10～20份高温辅助添加剂、10～15份耐腐蚀辅助添加剂、8～12份耐磨辅助添加剂；

4.根据权利要求3所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述高温辅助添加剂按重量份数计，包括4～8份粒径80μm～120μm的镁砂、3～6份粒径40μm～60μm的碳化钨粉末，添加2～3份粒径30μm～50μm的钛金属粉末、1～3份粒径30μm～50μm的钴金属粉末。

5.根据权利要求3所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述耐腐蚀辅助添加剂按重量份数计，包括5～7份粒径200μm～300μm的熔融石英粉、3～5份粒径50μm～80μm的碳纤维、2～3份粒径50μm～80μm的氮化硼粉末。

6.根据权利要求3所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，所述耐磨辅助添加剂按重量份数计，包括4～6份粒径30μm～60μm的碳化硅陶瓷粉末、3～4份粒径20μm～30μm的氧化铬粉末、1～2份粒径20μm～30μm的氧化钇粉末。

7.基于上述权利要求1～6任意一项所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，利用该耐火材料制备耐火砖的工艺其特征在于包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，步骤s2中，该混合原料在500t规格的摩擦压砖机上压铸成型，制成耐火砖砖坯，砖坯体积密度控制为2.90～3.05g/cm3。

9.根据权利要求7所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，步骤s3中，具体干燥过程为，耐火砖砖坯先在环境温度为20～35℃的环境下进行自然风干36～48小时，然后将耐火砖砖坯放入烘干炉中，在85℃～115℃条件下烘干60～100min。

10.根据权利要求7所述的一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，其特征在于，步骤s4中，具体烧制过程为，将耐火砖砖坯放入窑炉中进行烧制，在850℃～900℃保温烧制90～150min，继续加热至1450℃～1550℃保温烧制120～180min，最后在1780℃～1830℃下烧制9～11小时，即可得到耐火砖。

技术总结本发明公开了一种用于生产锂电池负极材料的环式焙烧炉用耐火材料，耐火材料按重量份数计，包括90～150份氧化铝、30～50份氧化钙、25～35份二氧化硅、20～30份电熔白刚玉粉、5～10份六铝酸钙、4～6份氧化铁、3～6份氧化钛、2～5份硅酸铝、10～15份粘合剂；氧化铝为粉末状原料，其中包含30％～50％粒径为20μm～40μm的氧化铝粉末，40％～60％粒径为40μm～60μm的氧化铝粉末，其余为粒径60μm～100μm的氧化铝粉末；该耐火材料具备更好的耐高温性能，能够承受高温环境的同时，保证其本身性能不发生改变；耐火材料具备更好的抗侵蚀性能，能够承受炉内物料的侵蚀，同时抵御化学反应、氧化和还原作用等。技术研发人员：蒋利强,蒋雨辰受保护的技术使用者：江苏华窑光宇科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5