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堇青石-镁橄榄石匣钵、制备方法及其应用技术

技术编号:17793425 阅读:32 留言:0更新日期:2018-04-25 16:57
本发明专利技术涉及耐火窑具领域,具体而言,提供了一种堇青石‑镁橄榄石匣钵、制备方法及其应用。所述堇青石‑镁橄榄石匣钵主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1‑3mm的堇青石5‑10份,粒径为0.5‑1.25mm的堇青石20‑35份,粒径不大于1mm的镁橄榄石10‑20份,粒径不大于75μm的镁橄榄石15‑25份,粒径不大于45μm的镁泥10‑15份,以及氧化镁粉10‑15份。该匣钵具有耐腐蚀性强、热稳定性好、使用寿命长和使用成本低的优点,各原料来源广、价格低廉,因此匣钵的生产成本也较低。

Cordierite forsterite casket, preparation method and Application

The invention relates to the field of refractory kiln furniture, in particular, provides a cordierite forsterite casket, a preparation method and its application. The cordierite magnesium olivine casket is prepared mainly from the following raw materials: cordierite 5, with a particle size of 1 3mm, 35 cordierite cordierite with a particle size of 0.5, 10 magnesium olivine with a particle size less than 1mm, and 15 magnesium olivine 15 with a particle size not more than 75 u m, and 15 mg of magnesium mud with a particle size less than 45 mu m. 5 copies, and 10 magnesia powder, 15 copies. The casket has the advantages of strong corrosion resistance, good thermal stability, long service life and low cost of use. It has a wide range of raw materials and low price, so the production cost of the casket is also low.

【技术实现步骤摘要】
堇青石-镁橄榄石匣钵、制备方法及其应用
本专利技术涉及耐火窑具领域,具体而言,涉及一种堇青石-镁橄榄石匣钵、制备方法及其应用。
技术介绍
目前,钴酸锂和三元材料是国内目前广泛使用的锂电池的正极材料,而大部分的正极材料的生产都是在耐火窑炉中以高温固相合成法制成,在合成过程中,承烧用的匣钵材料一般以堇青石、莫来石、石英和刚玉质为主,在这些材料中以堇青石复合莫来石质匣钵的产品应用最广。该类型匣钵是以堇青石、莫来石、以及刚玉为原料,加入部分粘土及微粉作为结合剂,在高吨位压机下压制成型,经常温养护后,再入耐火窑炉进行高温烧成制得产品。国内外匣钵消耗的平均指标是每吨正极材料消耗200-300公斤,用量非常大。传统工艺制备的莫来石堇青石质匣钵具有诸多缺点,首先,传统的莫来石堇青石质匣钵的气孔率高、体积密度小,内部杂质成分高易与锂电池中的活性元素在高温下发生化学反应从而造成匣钵的寿命不长并且容易被腐蚀,腐蚀造成匣钵的剥落物质掉入锂电池正极材料中去,影响正极材料的纯度;其次,机压成型过程中为了保证成型性能,必须加入高岭土及硅微粉类结合剂,而该类结合剂在高温下极易与锂电池中的锂元素发生化学反应影响匣钵的使用寿命;另外,机压成型过程中不易多加一些高抗腐蚀性的原料如刚玉、尖晶石等类物质,否则,匣钵不易成型。上述因素最终导致机压成型的匣钵耐腐型性不强、寿命短、热震稳定性差且多次使用容易污染电池原料。匣钵经过冷热重复使用,绝大部分的匣钵不会超过20次,一般也就在15次左右就会报废。造成这种情况的原因有两个:一是匣钵在高温窑炉中循环使用;二是高温下正极材料对匣钵的侵蚀所造成的剥落。在实际生产中,往往是两个因素的综合影响造成匣钵使用寿命不高。锂电池的正极材料先对匣钵腐蚀,尤其是高温下的锂氧化物具有非常高的活性,会跟匣钵中的耐火材料反应,高温下生成类似玻璃态的液相,这些液相成分在黏度的变化下不断的冲蚀匣钵的固相表面,而匣钵表面的气孔也会为这些腐蚀物提供通道,随着时间的积累,类似玻璃态的碱金属氧化物不断地往匣钵深处渗透,这个通道越来越深,侵蚀产生的杂质越来越多,生成锂霞石、硅酸锂、硅铝酸锂等低熔矿相,再加上匣钵在窑炉内的进进出出,杂质矿相的膨胀系数跟匣钵有较大差异,冷热交替从而造成匣钵表面的剥落、开裂等现象,从而影响了匣钵的使用寿命。有鉴于此,特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种堇青石-镁橄榄石匣钵,该匣钵具有耐腐蚀性强、热稳定性好、使用寿命长和使用成本低的优点,各原料来源广、价格低廉,因此匣钵的生产成本也较低。本专利技术的第二目的在于提供一种堇青石-镁橄榄石匣钵的制备方法,该方法工艺步骤简单,加工简便,制备得到的堇青石-镁橄榄石匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性强、热稳定性好和使用寿命长的优点。本专利技术的第三目的在于提供一种上述堇青石-镁橄榄石匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用,能够有效降低锂离子电池正极材料的生产成本。为了实现本专利技术的上述目的,特采用以下技术方案:第一方面,本专利技术提供了一种堇青石-镁橄榄石匣钵,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石5-10份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石20-35份,粒径不大于1mm的镁橄榄石10-20份,粒径不大于75μm的镁橄榄石15-25份,粒径不大于45μm的镁泥10-15份,以及氧化镁粉10-15份。作为进一步优选的技术方案,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石6-10份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石22-34份,粒径不大于1mm的镁橄榄石12-18份,粒径不大于75μm的镁橄榄石16-24份,粒径不大于45μm的镁泥10-14份,以及氧化镁粉10-14份。作为进一步优选的技术方案,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石6-8份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石25-30份,粒径不大于1mm的镁橄榄石14-16份,粒径不大于75μm的镁橄榄石18-22份,粒径不大于45μm的镁泥11-13份,以及氧化镁粉11-13份。第二方面,本专利技术提供了一种上述堇青石-镁橄榄石匣钵的制备方法,包括以下步骤:将配方量的各原料混合均匀,然后加入结合剂再次混合均匀得到混合料,混合料经成型和烧成后即可得到所述堇青石-镁橄榄石匣钵。作为进一步优选的技术方案,结合剂包括纸浆废液,纸浆废液的加入量为3%-12%。作为进一步优选的技术方案,纸浆废液的加入量为3%-4%,混合料采用液压成型,成型后烧成即可。作为进一步优选的技术方案,纸浆废液的加入量为10%-12%,混合料采用冲压成型或震动加压成型,成型后首先进行干燥,然后再烧成即可。作为进一步优选的技术方案,纸浆废液的加入量为3.5%或11%。作为进一步优选的技术方案,烧成的温度为1330-1390℃,保温时间为3-5h。第三方面,本专利技术提供了一种上述堇青石-镁橄榄石匣钵在锂离子电池正极材料生产中的应用。与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:本专利技术提供的堇青石-镁橄榄石匣钵以特定粒径的堇青石和镁橄榄石为主要原料,同时配合特定粒径的镁泥和氧化镁粉,其中各原料的粒径对匣钵的质量影响非常重要,粒径过大或过小均会使匣钵的使用寿命降低,只有在本专利技术中特定的粒径范围内才能使匣钵的使用寿命达到最佳;以上各原料相互配合,制备得到的匣钵的耐热性能及抗热震性能好,匣钵在使用过程中不易出现氧化、分解、合成等化学反应,化学稳定性好,且不易变形,尺寸稳定性好,匣钵内的压力较为稳定,不易出现破裂,因此,匣钵具有耐腐蚀性强、热稳定性好、使用寿命长和使用成本低的优点;另外,各原料来源广、价格低廉,因此,匣钵的生产成本较低;并且,该匣钵在多次使用过程中不易对锂离子电池原料产生污染。本专利技术提供的堇青石-镁橄榄石匣钵的制备方法工艺步骤简单,只需将各原料混合均匀,加入结合剂后再次混合均匀,然后经成型和烧成后即得,加工简便,制备得到的堇青石-镁橄榄石匣钵具有成本低、性价比高、耐腐蚀性强、热稳定性好和使用寿命长的优点。将上述堇青石-镁橄榄石匣钵应用于锂离子电池正极材料生产中,由于该堇青石-镁橄榄石匣钵具有成本低、性价比高和使用寿命长的优点,因此能够有效降低锂离子电池正极材料的生产成本。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本专利技术,而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。第一方面,本专利技术提供了一种堇青石-镁橄榄石匣钵,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石5-10份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石20-35份,粒径不大于1mm的镁橄榄石10-20份,粒径不大于75μm的镁橄榄石15-25份,粒径不大于45μm的镁泥10-15份,以及氧化镁粉10-15份。堇青石是一种硅酸盐矿物,通常具有浅蓝或浅紫色,玻璃光泽,透明至半透明,堇青石耐火性好、受热膨胀率低。本专利技术中的堇青石可选用天然堇青石或合成堇青石。可选地,合成堇青石可采用以下原料进行制备:1)氧化氧化镁粉:氧化镁含量大于80%,细度320目筛余<10%;2)氧化铝粉:氧化铝含量大于95%,颗粒中位直径D50<2μm;3)氧化铝粉:氧化铝本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种堇青石‑镁橄榄石匣钵,其特征在于,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1‑3mm的堇青石5‑10份,粒径为0.5‑1.25mm的堇青石20‑35份,粒径不大于1mm的镁橄榄石10‑20份,粒径不大于75μm的镁橄榄石15‑25份,粒径不大于45μm的镁泥10‑15份,以及氧化镁粉10‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种堇青石-镁橄榄石匣钵,其特征在于,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石5-10份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石20-35份,粒径不大于1mm的镁橄榄石10-20份,粒径不大于75μm的镁橄榄石15-25份,粒径不大于45μm的镁泥10-15份,以及氧化镁粉10-15份。2.根据权利要求1所述的堇青石-镁橄榄石匣钵,其特征在于,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石6-10份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石22-34份,粒径不大于1mm的镁橄榄石12-18份,粒径不大于75μm的镁橄榄石16-24份,粒径不大于45μm的镁泥10-14份,以及氧化镁粉10-14份。3.根据权利要求1或2所述的堇青石-镁橄榄石匣钵,其特征在于,主要由以下质量份的原料制备而成:粒径为1-3mm的堇青石6-8份,粒径为0.5-1.25mm的堇青石25-30份,粒径不大于1mm的镁橄榄石14-16份,粒径不大于75μm的镁橄榄石18-22份,粒径不大于45μm的镁泥11-13份,以及氧化镁粉11-13份。4....

【专利技术属性】
技术研发人员:王家邦
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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