一种耐烧结材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐烧结材料及其制备方法和应用，该烧结材料包括氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂，抗腐蚀剂包括重晶石粉和多孔石墨粉，抗氧化剂包括碳化铝和铝粉，粘结剂包括金属氯化物和硅溶胶，原料中的金属均从电炉渣的盐酸浸出液中提炼得到。本发明专利技术利用抗腐蚀剂提升耐烧结材料防侵蚀性，提高强度，利用复合抗氧化剂，提升抗氧化能力，且本发明专利技术的制备方法提高了电炉渣的资源利用率。电炉渣中占比最多的金属元素为镁、铝，因此利用镁的氧化物作为主体材料，除此之外，电炉渣盐酸浸出的其他氯盐均可以直接或者间接利用，既资源利用，又解决了主材料来源的问题。又解决了主材料来源的问题。又解决了主材料来源的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐烧结材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种耐烧结材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]废旧动力池是一种非常重要的可再利用资源，预计到2025年，我国废旧动力池报废量将超过60万吨，2030年废旧动力池报废量将超过150万吨，废旧动力池的报废量将呈现指数增长趋势。因此对于持续产生的废旧动力电池，废旧动力电池回收产业也将蓬勃发展，宁德时代、上汽集团、格林美、比亚迪、华友钴业等公司纷纷进入到废旧动力电池回收产业链当中。
[0003]当前，废旧动力电池的主流回收技术为火法
‑
湿法回收技术，该技术步骤包括：拆解、放电、破碎、焙烧、筛分、浸出、除杂、萃取、合成等步骤，主要回收废旧动力电池中的镍、钴、锰、锂等重金属元素，以及铝、铜、铁、石墨等副产物。但在焙烧废旧动力电池的正极材料的时候，废旧锂电池中相当比例的偏聚氟乙烯、碳酸乙烯酯、碳酸甲酯、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂等有机溶剂在高温分解掉，产生的有害物质直接对回收设备产生影响，特别是在高温、高压、复杂反应等条件下对直接接触电池活性材料的耐烧结材料损害尤为明显。
[0004]注意到，废旧动力电池的耐烧结材料以SiC复合材料、高MgO材料、SiO2‑
Al2O3材料居多，有机溶剂高温分解产生的物质容易与MgO、Al2O3、SiO2反应，侵蚀和渗透回转窑耐烧结材料，进而破坏耐烧结材料，发生脱落、开裂等情况。高温下，部分反应原理可由下反应式表示：
[0005]LiPF6→<br/>PF5+LiF
[0006]LiPF6+H2O
→
OPF3+LiF+2HF
[0007]LiF+H2O
→
HF+Li2O
[0008]2HF+MgO
→
MgF2+H2O
[0009]4HF+SiO2→
SiF4+2H2O
[0010]SiC+4HF
→
SiF4+CH4[0011]6HF+Al2O3→
2AlF3+3H2O
[0012]同时发现，我国每年冶炼的电炉渣排放量超过3000万吨，一般将电炉渣进行深度掩埋、加工成建筑材料、露天堆弃等，因此电炉渣的综合利用率低，但是从电炉渣中提炼金属制备耐烧结材料用于废旧动力电池回收中却比较少见。

技术实现思路

[0013]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种耐烧结材料及其制备方法和应用。
[0014]根据本专利技术的一个方面，提出了一种耐烧结材料，包括以下原料：氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂，所述抗腐蚀剂包括重晶石粉和多孔石墨粉，所述抗氧化剂包括碳化
铝和铝粉，所述粘结剂包括金属氯化物和硅溶胶。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂的质量比为(80
‑
150)：(1
‑
15)：(1
‑
10)：(0.1
‑
10)。优选为110：3.5：2.0：2.5。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述重晶石粉和多孔石墨粉的质量比为(80
‑
150)：(1
‑
10)。优选为(100
‑
120)：(7
‑
10)。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述碳化铝和铝粉的质量比为(20
‑
100)：(1
‑
30)。碳化铝的抗氧化能力比较强，因此抗氧化剂中碳化铝占比较多，增强了耐烧结材料抗氧化能力。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述金属氯化物和硅溶胶的质量比为10：(1
‑
5)；所述金属氯化物为氯化铁、氯化铬、氯化锌、氯化钴或氯化镍中的一种或几种。
[0019]本专利技术还提供所述的耐烧结材料的制备方法，所述原料中的金属均从电炉渣中提炼得到，具体包括以下步骤：
[0020]将电炉渣粉与盐酸混合进行酸浸，固液分离得到浸出液；浸出液中主要的盐有氯化镁、氯化铁、氯化铝等，固液分离所得不溶渣为硅渣，即二氧化硅。
[0021]将所述浸出液蒸发氯化氢得到氯盐溶液，加入碱液调节氯盐溶液的pH，分别生成氢氧化铝和氢氧化镁，沉淀后的氯盐溶液蒸发得到氯盐结晶；
[0022]所述氢氧化镁高温下脱水制得氧化镁，所述氯盐结晶高温下脱水制得金属氯化物，所述氢氧化铝与还原剂反应得到铝，铝与炭粉混合反应得到抗氧化剂；
[0023]将重晶石粉和多孔石墨粉混合制得抗腐蚀剂，将金属氯化物与硅溶胶混合制得粘结剂；
[0024]将所述氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂按比例混合得到混合料，再将所述混合料压制成坯料，在惰性气氛下加热，制得所述耐烧结材料。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述电炉渣粉与盐酸的固液比为10：(40
‑
80)(g/mL)；优选的，所述盐酸的浓度为8
‑
12mol/L。进一步地，酸浸的时间为30
‑
40min。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，在酸浸结束后，固液分离之前，还对酸浸后浆料进行热水水洗，酸浸后浆料与热水的体积比为1：(7.5
‑
10)，热水的温度为50
‑
95℃。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，蒸发氯化氢的温度为70
‑
95℃，蒸发至浸出液的体积减少200
‑
400ml/L。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，沉淀所述氢氧化铝的pH为3.0
‑
4.8，优选为3.50；沉淀所述氢氧化镁的pH为9.0
‑
10.5，优选为9.40。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁或氢氧化钙溶液中的一种或几种，碱液的浓度为0.05
‑
2mol/L。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，氢氧化镁和/或氯盐结晶高温下脱水的温度为180
‑
300℃，脱水的时间为30
‑
40min。所得到的氧化镁为无水氧化镁。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述还原剂为炭粉、煤粉、一氧化碳、氢气或硫化氢中的一种或几种；优选的，所述氢氧化铝与还原剂反应的温度为600
‑
1100℃，更优选为850
‑
1000℃。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述铝与炭粉反应前球磨成铝粉，铝粉和/或炭粉有超过90％的颗粒粒度＜300μm，优选为＜175μm。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，铝与炭粉反应的温度为800
‑
1400℃，时间为200
‑
400min，反应在保护气氛下进行，保护气氛为氩气、氦气或氖气中的一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐烧结材料，其特征在于，包括以下原料：氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂，所述抗腐蚀剂包括重晶石粉和多孔石墨粉，所述抗氧化剂包括碳化铝和铝粉，所述粘结剂包括金属氯化物和硅溶胶。2.根据权利要求1所述的耐烧结材料，其特征在于，所述氧化镁、抗腐蚀剂、抗氧化剂和粘结剂的质量比为(80
‑
150)：(1
‑
15)：(1
‑
10)：(0.1
‑
10)。3.根据权利要求1所述的耐烧结材料，其特征在于，所述重晶石粉和多孔石墨粉的质量比为(80
‑
150)：(1
‑
10)。4.根据权利要求1所述的耐烧结材料，其特征在于，所述碳化铝和铝粉的质量比为(20
‑
100)：(1
‑
30)。5.根据权利要求1所述的耐烧结材料，其特征在于，所述金属氯化物和硅溶胶的质量比为10：(1
‑
5)；优选的，所述金属氯化物为氯化铁、氯化铬、氯化锌、氯化钴或氯化镍中的一种或几种。6.权利要求1
‑
5任一项所述的耐烧结材料的制备方法，其特征在于，所述原料中的金属均从电炉渣中提炼得到，具体包括以下步骤：将电炉渣粉与盐酸混合进行酸浸，固液分...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，钟应声，李爱霞，谢英豪，张学梅，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：