添加废弃料的复合匣钵及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种添加废弃料的复合匣钵及其制备方法，本发明专利技术以莫来石、堇青石、辊棒料以及粘结剂为原料，通过物料混合、坯料陈腐、压制成型、坯体干燥及高温烧结等步骤制备得到复合匣钵。其中所用的辊棒料为烧结匣钵过程中废弃的材料，可部分替代莫来石、堇青石等原材料。本发明专利技术可以采用较少的原料、通过简洁的工艺制备出满足要求的匣钵，产品性能优异，其密度和气孔率均在规范要求的范围。本发明专利技术采用废弃辊棒料部分替代匣钵制作的原材料，并通过原料配比及加工工艺的控制，制备出符合要求的高质量复合匣钵，不仅解决匣钵废弃料的处理问题、有益于环保，同时还能节约资源、降低制作成本，提高匣钵市场竞争力。高匣钵市场竞争力。高匣钵市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
添加废弃料的复合匣钵及其制备方法


[0001]本专利技术涉及匣钵制备
，具体地，涉及一种添加废弃料的复合匣钵。

技术介绍

[0002]匣钵作为一种常用的窑具，广泛应用于承烧电子元器件、锂离子电池材料、磁性材料、陶瓷产品等领域。
[0003]根据使用领域不同，对匣钵的性能及制作的要求不同。用于承烧三元正极材料的匣钵，在物理性能方面要求匣钵具有较高的耐火度、较好的机械强度、良好的体积稳定性以及优异的热稳定性。现有技术大多采用莫来石、堇青石、尖晶石、石英及碳化硅材料制备匣钵，其主要组分包括SiO2、Al2O3、MgO、SiC等。堇青石
‑
莫来石复合匣钵能够用于煅烧三元正极材料，具有较强的抗热震和抗侵蚀能。
[0004]堇青石
‑
莫来石复合匣钵是以堇青石、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。但是，在匣钵制备的压坯、干燥、烧结等环节，以及匣钵使用过程中均会产生破损及残次品，由此产生的匣钵废弃材料，统称为辊棒料。辊棒料的堆积不仅影响环境，同时造成原料的浪费。
[0005]因此，将棍棒料回收应用于匣钵制备，对废弃物进行有效利用，不仅有益于环保，同时还能节约资源。但是在实际加工时，由于棍棒料中含有杂质，且由于前期加工处理导致棍棒料晶体结构发生变化，因此在再生产时，会产生裂纹等缺陷，最终导致产品性能不稳定，产品性能不符合要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种添加废弃料的复合匣钵及其制备方法，对匣钵废弃物作为原料进行有效利用，并通过原料配比及加工工艺的控制，制备出符合要求的高质量复合匣钵，不仅有益于环保，同时还能节约资源。
[0007]本专利技术提供了一种添加废弃料的复合匣钵，包括以下组份：堇青石、莫来石、辊棒料及黄糊精，其中：
[0008]所述堇青石按照粒径大小组配包括：粒径2～3mm堇青石10份，粒径1～2mm堇青石30份，粒径0～1mm堇青石0～30份；
[0009]所述莫来石按照粒径大小组配包括粒径0～1mm莫来石0～30份，粒径＜0.045mm莫来石10份；
[0010]所述辊棒料按照粒径大小组配包括粒径＜0.045mm辊棒料15份；
[0011]所述黄糊精按照粒径大小组配包括粒径＜0.045mm黄糊精5份。
[0012]优选的，所述堇青石的化学组成包括：Al2O3≥39％，SiO2≥46％，Fe2O3＜1.0％，CaO＜0.3％，MgO≤13％，Na2O＜0.4％，TiO2＜1％。
[0013]优选的，所述莫来石的化学组成包括：Al2O3≥68％，SiO2≥25％，Fe2O3≤0.4％，CaO
≤0.09％，Na2O≤0.12％。
[0014]优选的，所述辊棒料的化学组成包括：Al2O3≥57％，SiO2≥35％，Fe2O3≤0.84％，CaO≤0.25％，MgO≤4.35％，Na2O≤0.33％，TiO2≤0.34％。
[0015]本专利技术还提供了一种添加废弃料的复合匣钵的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)物料混合：
[0017]将粒径＜0.045mm的堇青石、莫来石、辊棒料基质，以及黄糊精的细粉装入轮碾搅拌设备中，混合10min得到基质初混料；
[0018]将粒径分别为2～3mm、1～2mm的堇青石和粒径为0～1mm的莫来石粗骨料，以及粒径为5mm的锆球装入轮碾搅拌设备中，混合10min得到初混粗骨料；
[0019]然后将基质初混料加入到初混粗骨料中，混合10min，最后将去离子水加入到混合料中一并搅拌30min，并分离锆球，得到混合坯料；
[0020](2)坯料陈腐：将混合坯料装入样品袋中封口，并在室温条件下储放24～36h；
[0021](3)压制成型：将陈腐后的坯料置于模具中，在100～250MPa下保压60s，压制成型得到坯体；
[0022](4)坯体干燥：
[0023]自然干燥，将坯体置于室温条件下静置24～48h；
[0024]烘箱干燥，将坯体置于90～110℃的干燥箱中烘干24～48h，得到干燥坯体；
[0025](5)高温烧结：将干燥坯体置于烧结炉中，按照不超过6℃/min的速率升温至1400～1435℃，保温烧结处理3～4h，然后随炉降温得到添加废弃料的复合匣钵。
[0026]优选的，所述步骤(4)中成型压力为150MPa。
[0027]优选的，所述步骤(7)中烧结温度为1425℃。
[0028]优选的，所述步骤(1)中所加锆球质量为粗骨料混合料质量的3倍。
[0029]优选的，所述步骤(1)中所加去离子水的质量为基质初混料与初混粗骨料总重量的10％。
[0030]本专利技术的工作原理：本专利技术的添加废弃料的复合匣钵及其制备方法，以莫来石、堇青石、辊棒料以及粘结剂为原料，不仅研究了匣钵的原料配方，还研究匣钵的制备工艺，从原料配比以及物料混合、坯料陈腐、压制成型、坯体干燥、高温烧结等制备工艺方面对匣钵质量进行控制，其中：
[0031](1)物料混合：混料的目的是保证匣钵不同部分的均匀性，本专利技术中混料工艺可使骨料颗粒表面均匀被基质粉料包裹，使骨料成为具有一定表面塑性的颗粒，有利于成型过程的压实，形成紧密结合的堆积体，避免了吸水率较高的骨料和粉料在结合剂的作用下产生团聚，促进了匣钵组织结构的均一性，有利于充分发挥材料的优良性能；
[0032](2)坯料陈腐：陈腐过程中需要将坯料的密闭覆盖，防止水分挥发，陈腐时间的长短主要取决于工艺要求和坯料的性质，考虑坯料中易水化组分产生的影响，本专利技术中的陈腐方法能够使坯料中的结合剂充分润湿并渗入到骨料颗粒中，进一步分布得更加均匀，充分发挥可塑能和结合性，从而提高坯料的均匀性；
[0033](3)压制成型：在压制成型的加压过程中，模具上下表面压强需保持一致，产生类似双面等静压成型的效果，为了便于脱模，模具四周尤其拐角必须涂脱模剂，以防坯体与模具之间产生粘结力造成拐角处缺损，去离子水的加入量必须适宜，一方面要能够保证在规
定压力下坯体达到最大干密度，另一方面要防止出现夹层(水分过量在坯体中形成连续相，使得坯料中的空气未能及时排出而产生垂直于加压方向的层状裂缝)，同时颗粒级配、细粉含量、成型压力等因素也是产生夹层的原因，成型过程中产生的裂纹由于坯体的塑性和弹性，肉眼往往难以察觉，但烧结过后就变得比较明显，因此必须严格进行检查和控制，本专利技术根据原料属性，将成型压力控制在100～250MPa(优选150MPa)，保压60s，可以预防产生裂纹；
[0034](4)坯体干燥：干燥的目的是防止坯体产生变形和微裂纹，干燥不仅使坯体在结合剂的作用下产生一定强度，便于搬运和烧结，而且使坯体中的一部分水分挥发，防止烧成过程中大量水分气化而造成试条开裂，因此，本专利技术的干燥先后分为自然干燥和烘箱干燥；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加废弃料的复合匣钵，其特征在于，包括以下组份：堇青石、莫来石、辊棒料及黄糊精，其中：所述堇青石按照粒径大小组配包括：粒径2～3mm堇青石10份，粒径1～2mm堇青石30份，粒径0～1mm堇青石0～15份；所述莫来石按照粒径大小组配包括粒径0～1mm莫来石15～30份，粒径＜0.045mm莫来石10份；所述辊棒料按照粒径大小组配包括粒径＜0.045mm辊棒料15份；所述黄糊精按照粒径大小组配包括粒径＜0.045mm黄糊精5份。2.如权利要求1所述的添加废弃料的复合匣钵，其特征在于，所述堇青石的化学组成包括：Al2O3≥39％，SiO2≥46％，Fe2O3＜1.0％，CaO＜0.3％，MgO≤13％，Na2O＜0.4％，TiO2＜1％。3.如权利要求1所述的添加废弃料的复合匣钵，其特征在于，所述莫来石的化学组成包括：Al2O3≥68％，SiO2≥25％，Fe2O3≤0.4％，CaO≤0.09％，Na2O≤0.12％。4.如权利要求1所述的添加废弃料的复合匣钵，其特征在于，所述辊棒料的化学组成包括：Al2O3≥57％，SiO2≥35％，Fe2O3≤0.84％，CaO≤0.25％，MgO≤4.35％，Na2O≤0.33％，TiO2≤0.34％。5.如权利要求1所述的添加废弃料的复合匣钵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)物料混合：将粒径＜0.045mm的堇青石、莫来石、辊棒料基质，以及黄糊精的细粉装入轮碾搅拌设备中，混合10mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆有军，万治清，张明君，沈宏芳，李茂辉，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：