CN108455975A

CN108455975A - 一种抗强碱型氧化铝空心球砖及其制备方法

Info

Publication number: CN108455975A
Application number: CN201810113392.0A
Authority: CN
Inventors: 王立平; 王理达
Original assignee: JIANGSU SANHENG HI-TECH KILN FUMITURE CO LTD
Current assignee: JIANGSU SANHENG HI-TECH KILN FUMITURE CO LTD
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2018-08-28

Abstract

本发明公开了一种抗强碱型氧化铝空心球砖，以氧化铝空心球为骨料，氧化铝微粉、钛酸铝为基质，甲基纤维素溶液为结合剂制得。同时，本发明还公开了上述抗强碱型氧化铝空心球砖的制备方法。本发明通过微纳米级的氧化铝微粉来促进制品难烧结的问题，提高了烧结强度；原料的化学成分纯度高，制品的有害的化学成分少，抗腐蚀性强；引入低热膨胀系数和高溶点的钛酸铝，提高了制品抗碱腐蚀性和高温热震性。

Description

一种抗强碱型氧化铝空心球砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种抗强碱型氧化铝空心球砖及其制备方法。

背景技术

锂电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，目前广泛应用于手机、电脑等消费类电子、新能源汽车、以及航天工业等领域。正极材料在锂电池中占据核心地位，主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，锂电池的广泛应用带动了正极材料的发展。锂电池正极材料必须经过高温窑炉的焙烧，由于锂电池正极材料所采用的原料在合成过程中会分解产生渗透能力和反应活性强的氧化锂对窑体进行侵蚀，特别是对炉体气氛接触面的侵蚀，极易发生剥落、粉化等问题，将严重污染锂电池正极材料的纯度，对锂电池的安全性能将产生严重的影响。

针对炉体材料的抗腐蚀性及使用寿命，研发抗强碱腐蚀性能好，长寿命的炉体材料对于锂电池正极材料的生产及技术进步有十重要的作用。有中国专利CN201010520227.0，以氧化铝空心球为骨料，以α-氧化铝粉为基质，以硫酸铝或磷酸溶液等作结合剂，经混料、成型和干燥后，在1650～1700℃温度下烧成，以硫酸铝溶液作结合剂，在烧成过程时坯体中低温结合强度差，只能生产标普型氧化铝空心球隔热制品。而中国专利CN200310122906.2采用磷酸溶液作结合剂，使用温度受到限制，含磷物质在超温时会产生分解，对窑炉产生污染。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有抗腐蚀特性、常温耐压强度大，荷重软化温度高的抗强碱型氧化铝空心球砖。

本发明的另一目的在于提供上述抗强碱型氧化铝空心球砖的制备方法。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种抗强碱型氧化铝空心球砖，以氧化铝空心球为骨料，氧化铝微粉、钛酸铝为基质，甲基纤维素溶液为结合剂制得。

具体的，所述抗强碱型氧化铝空心球砖包括以下质量百分比的组分：氧化铝空心球40~75%，氧化铝微粉24~55%和钛酸铝0.5~5%；甲基纤维素溶液的加入量为上述三者质量总和的2~10%。

其中，所述氧化铝空心球的直径为0.5~5mm，所述氧化铝微粉的粒度小于45μm。

其中，所述氧化铝空心球的氧化铝含量≥99.5%，所述氧化铝微粉氧化铝含量≥99.5%，所述钛酸铝的钛酸铝含量≥99%，所述甲基纤维素溶液的固含量为10~50%。

制备上述抗强碱型氧化铝空心球砖的方法，将氧化铝空心球、氧化铝微粉、钛酸铝和甲基纤维素溶液放置在混料设备中进行混料4~6小时，得到均匀混合的混合料并密闭困料36~48小时；将混合料加压震动成型，成型后得到的坯体先进行24~36小时的自然干燥，后依次送入60~150℃不同阶梯温度段的烘房烘干36~48小时；经干燥后的坯体的高温窑炉烧成，烧成温度1600~1700℃，烧成周期为40~60小时。

本发明的主要创新在于：氧化铝微粉的粒度越小，比表面积越大，表面能越高，烧结温度越低，解决低密度的氧化铝空心球砖（≤1.4g/cm3）的耐压强度偏低的问题，利用氧化铝微粉的这一特性来促进氧化铝空心球砖的烧结，是强化氧化铝空心球砖制品强度的重要手段之一；采用高纯的氧化铝空心球及微粉，杂质含量很少，特别是Si、Na等有害离子，能够消除对制品抗强腐性能的影响；骨料中加入有钛酸铝微粒，钛酸铝是一种集低热膨胀系数和高溶点的新型材料，热膨胀系数小，甚至可以出现负膨胀，是低膨胀材料中耐高温性能最好的一种，从显微结构和状态来看，内部有晶体和气孔，决定了其具有金属及其它高分子材料不具备的导热系数低，在抗碱、耐腐蚀等条件苛刻的环境下广泛使用，使制品具有很好的抗碱腐蚀性和良好的高温热震性。

有益效果：本发明与传统技术相比，存在以下优点：

（1）微纳米级的氧化铝微粉来促进制品难烧结的问题，提高了烧结强度；

（2）原料的化学成分纯度高，制品的有害的化学成分少，抗腐蚀性强；

（3）引入低热膨胀系数和高溶点的钛酸铝，提高了制品抗碱腐蚀性和高温热震性。

具体实施方式

实施例1：

一种抗强碱型氧化铝空心球砖，由以下质量百分比的组分组成：40%的氧化铝空心球，55%的氧化铝微粉和5%的钛酸铝；另加入上述三者质量总和2~10%的甲基纤维素溶液。具体制备方法为：将氧化铝空心球、氧化铝微粉、钛酸铝和甲基纤维素溶液放置在混料设备中进行混料4~6小时，得到均匀混合的混合料并密闭困料36~48小时；将混合料加压震动成型，成型后得到的坯体先进行24~36小时的自然干燥，后依次送入60~150℃不同阶梯温度段的烘房烘干36~48小时；经干燥后的坯体的高温窑炉烧成，烧成温度1600~1700℃，烧成周期为40~60小时。经抗腐蚀试验测试，氧化铝空心球（≤1.4g/cm3）制品不出现剥落、粉化情况，常温抗压测试强度为24.5Mpa。

实施例2：

一种抗强碱型氧化铝空心球砖，由以下质量百分比的组分组成：75%的氧化铝空心球，24%的氧化铝微粉和1%的钛酸铝；另加入上述三者质量总和2~10%的甲基纤维素溶液。具体制备方法同实施例1。经抗腐蚀试验测试，氧化铝空心球（≤1.4g/cm3）制品不出现剥落、粉化情况，常温抗压测试强度为26.8Mpa。

实施例3：

一种抗强碱型氧化铝空心球砖，由以下质量百分比的组分组成：50%的氧化铝空心球，47%的氧化铝微粉和3%的钛酸铝；另加入上述三者质量总和2~10%的甲基纤维素溶液。具体制备方法同实施例1。经抗腐蚀试验测试，氧化铝空心球（≤1.4g/cm3）制品不出现剥落、粉化情况，常温抗压测试强度为22.8Mpa。

实施例4：

一种抗强碱型氧化铝空心球砖，由以下质量百分比的组分组成：60%的氧化铝空心球，39.5%的氧化铝微粉和0.5%的钛酸铝；另加入上述三者质量总和2~10%的甲基纤维素溶液。具体制备方法同实施例1。经抗腐蚀试验测试，氧化铝空心球（≤1.4g/cm3）制品不出现剥落、粉化情况，常温抗压测试强度为28.4Mpa。

实施例5：

一种抗强碱型氧化铝空心球砖，由以下质量百分比的组分组成：70%的氧化铝空心球，28%的氧化铝微粉和2%的钛酸铝；另加入上述三者质量总和2~10%的甲基纤维素溶液。具体制备方法同实施例1。经抗腐蚀试验测试，氧化铝空心球（≤1.4g/cm3）制品不出现剥落、粉化情况，常温抗压测试强度为26.9Mpa。

Claims

1.一种抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，以氧化铝空心球为骨料，氧化铝微粉、钛酸铝为基质，甲基纤维素溶液为结合剂制得。

2.根据权利要求1所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：氧化铝空心球40~75%，氧化铝微粉24~55%和钛酸铝0.5~5%；甲基纤维素溶液的加入量为上述三者质量总和的2~10%。

3.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述氧化铝空心球的直径为0.5~5mm。

4.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述氧化铝微粉的粒度小于45μm。

5.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述氧化铝空心球的氧化铝含量≥99.5%。

6.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述氧化铝微粉氧化铝含量≥99.5%。

7.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述钛酸铝的钛酸铝含量≥99%。

8.根据权利要求1或2所述的抗强碱型氧化铝空心球砖，其特征在于，所述甲基纤维素溶液的固含量为10~50%。

9.制备权利要求1~8任一所述抗强碱型氧化铝空心球砖的方法，其特征在于，将氧化铝空心球、氧化铝微粉、钛酸铝和甲基纤维素溶液放置在混料设备中进行混料4~6小时，得到均匀混合的混合料并密闭困料36~48小时；将混合料加压震动成型，成型后得到的坯体先进行24~36小时的自然干燥，后依次送入60~150℃不同阶梯温度段的烘房烘干36~48小时；经干燥后的坯体的高温窑炉烧成，烧成温度1600~1700℃，烧成周期为40~60小时。