本发明专利技术提供了一种耐火材料及其制备方法与应用，所述耐火材料的制备原料包括碳化硅材料、石墨、锆英石和结合剂，其中，所述碳化硅材料包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒；所述第一碳化硅颗粒的颗粒尺寸＞第二碳化硅颗粒的颗粒尺寸＞第三碳化硅颗粒的颗粒尺寸。本发明专利技术所述耐火材料具备优异的耐腐蚀能力，能够针对性的解决在采用干法热处理回收锂电池破碎料的过程中，氟化氢和氟离子对热处理窑炉内壁腐蚀严重的问题，延长窑炉使用寿命，增加窑炉内衬的耐腐蚀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料，涉及一种耐火材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着新能源汽车市场的蓬勃发展，锂离子电池的研究成为当今社会的重要课题。以锂离子电池为主的二次电池技术，是在诸多能量储存与转换方式中的发展状态最为成熟的，被广泛应用于高精尖芯片、便携式电子消费品、绿色交通等诸多领域，目前已经成为人类生活中不可或缺的部分。但随着锂离子电池的大量应用，退役电池的数量也急剧增加，若不能得到科学处置会给环境带来巨大损害。因此废旧锂离子电池的回收利用具有重要意义。
2、对废旧锂离子电池进行热处理，高温使其中的有机组分逸出挥发，有价金属及氧化物则以渣的形式被留下，达到回收的目的。干法回收能够将不同类型的废旧锂离子电池同时处理，回收体量大，回收效率高。但在热处理过程中，因锂离子电池的隔膜和电介质中含氟元素，遇热会生成氟化氢气体，进而生成具有强烈腐蚀性废气，对相关热处理设备器件和窑炉al2o3质耐火材料腐蚀严重，导致相关器件和窑炉耐火材料异常损坏寿命短。因此，需要热处理过程中窑炉内衬具有良好的高温耐腐蚀性。
3、耐火材料是一种典型的无机非金属材料，主要用作诸如高温窑炉、高温容器热工设备的内衬，以及高温设备中的部件、组件材料等。耐火材料长期在高温环境使用，这要求其具有优良的耐高温性能、高温力学性能、体积稳定性，并且在工作条件下具有一定的抵抗各种腐蚀性熔渣和气体侵蚀的性能。免烧成耐火材料是不经烧成即可直接使用的成耐火材料，利用服役环境的热量获得高温下的强度，避免了烧成过程中能源消耗大的问题，绿色环保高效节能。
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p>4、如cn 116462519a公开了一种氢冶金用刚玉质耐火材料及其制备方法，制备方法以70～85wt％的板状刚玉、8～15wt％的铝酸钙水泥、0.5～9wt％的钛白粉和2～7wt％的氧化铝微粉为原料，加入减水剂，混合均匀，得到预混料；向预混料中加入水，搅拌均匀，浇注成型，经过室温养护、脱模、干燥，制得刚玉预制块，再将刚玉预制块经过埋碳条件保温一段时间得到氢冶金用刚玉质耐火材料。其制备的耐火材料高温强度大、热震稳定性好、抗h2-h2o气体腐蚀性能强，适用于采用h2或h2+co混合气为还原剂的氢冶金高温工业炉。5、基于以上研究，针对不同的用途，耐火材料组分要求不同，需要提供一种耐火材料，其针对废锂电池回收采用的热处理窑炉内衬，具备较高使用寿命以及耐腐蚀性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种耐火材料及其制备方法与应用，尤其提供一种耐废锂电池破碎料侵蚀的耐火材料及其制备方法与应用，所述耐火材料具备优异的耐腐蚀能力，能够针对性的解决在采用干法热处理回收锂电池破碎料的过程中，氟化氢和氟离子对热处理窑炉内壁腐蚀严重的问题，延长窑炉使用寿命，增加窑炉内衬的耐腐蚀性。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种耐火材料，所述耐火材料的制备原料包括碳化硅材料、石墨、锆英石和结合剂，其中，所述碳化硅材料包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒；
4、所述第一碳化硅颗粒的颗粒尺寸＞第二碳化硅颗粒的颗粒尺寸＞第三碳化硅颗粒的颗粒尺寸。
5、本专利技术针对干法热处理回收锂电池的热处理窑炉内壁，采用不同粒径碳化硅颗粒、石墨细粉和锆英石细粉为原料，通过结合剂粘合，能够得到具有较好的致密度、抗压抗折强度好、耐侵蚀性和抗氧化性的sic-石墨-锆英石复相耐火材料；具体地，sic因其良好的化学稳定性和耐高温性能而作优质耐火原料；石墨独特的层状结构使其具有低的热膨胀系数和良好的不易润湿性，引入体系后能够有效提升耐火材料的抗渣侵蚀性；锆英石因其稳定的岛状结构而具有良好的化学稳定性，高温性能突出，引入锆英石后能显著增强耐火材料的热震稳定性。
6、优选地，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述第一碳化硅颗粒的含量为10-40wt％，例如可以是15wt％、20wt％、30wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
7、优选地，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述第二碳化硅颗粒的含量为10-40wt％，例如可以是15wt％、20wt％、30wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、优选地，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述第三碳化硅颗粒的含量为10-30wt％，例如可以是15wt％、20wt％、25wt％或30wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、本专利技术三种颗粒尺寸的碳化硅颗粒在特定范围内，能够进一步提升三者的搭配作用，从而进一步提升耐火材料的性能。
10、以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述石墨的含量为5-20wt％，例如可以是8wt％、10wt％、15wt％或20wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、优选地，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述锆英石的含量为3-20wt％，例如可以是5wt％、10wt％、15wt％或20wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地，所述结合剂的添加量为所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量的8-20wt％，例如可以是10wt％、15wt％或20wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述第一碳化硅颗粒的颗粒尺寸为1-2mm，是指第一碳化硅颗粒的最小颗粒尺寸在1mm以上，例如可以是1.1mm、1.2mm或1.3mm，最大尺寸在2mm以下，例如可以是2mm、1.9mm或1.8mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，所述第二碳化硅颗粒的颗粒尺寸为0.5-1mm，但不包括1mm，是指第二碳化硅颗粒的颗粒尺寸最小在0.5mm以上，例如可以是0.55mm、0.6mm或0.65mm，最大尺寸在1mm以下，例如可以是1mm、0.95mm或0.9mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述第三碳化硅颗粒的颗粒尺寸＜0.5mm，是指第三碳化硅颗粒的颗粒尺寸最大颗粒尺寸小于0.5mm，例如可以是0.45mm、0.4mm或0.35mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、本专利技术所述颗粒尺寸是指一次颗粒的尺寸。
17、优选地，所述结合剂包括酚醛树脂。
18、本专利技术采用酚醛树脂作为结合剂，能够充分保证制品常温下具备较高强度的获得，且酚醛树脂价格低廉成本低。
19、第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述耐火材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
20、将碳化硅材料、石墨、锆英石、结合剂和本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种耐火材料，其特征在于，所述耐火材料的制备原料包括碳化硅材料、石墨、锆英石和结合剂，其中，所述碳化硅材料包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒；
2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述第一碳化硅颗粒的含量为10-40wt％；
3.根据权利要求1或2所述的耐火材料，其特征在于，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述石墨的含量为5-20wt％；
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐火材料，其特征在于，所述第一碳化硅颗粒的颗粒尺寸为1-2mm；
5.一种如权利要求1-4任一项所述耐火材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括先将第一碳化硅颗粒和第二碳化硅颗粒进行混合，然后加入由结合剂和溶剂混合得到的结合剂溶液，再加入第三碳化硅颗粒、石墨和锆英石进行混合。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥后，还进行了热处理；>
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述困料的时间为20-28h；
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.一种如权利要求1-5任一项所述耐火材料的应用，其特征在于，所述应用包括用于干法热处理回收锂离子电池破碎料时，热处理窑炉的内衬。
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【技术特征摘要】
1.一种耐火材料，其特征在于，所述耐火材料的制备原料包括碳化硅材料、石墨、锆英石和结合剂，其中，所述碳化硅材料包括第一碳化硅颗粒、第二碳化硅颗粒和第三碳化硅颗粒；
2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述第一碳化硅颗粒的含量为10-40wt％；
3.根据权利要求1或2所述的耐火材料，其特征在于，以所述碳化硅材料、石墨和锆英石的总质量为100wt％计，所述石墨的含量为5-20wt％；
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐火材料，其特征在于，所述第一碳化硅颗粒的颗粒尺寸为1-2mm；
5.一种如权利要求1-4任一项所述耐火材料的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶天一，孙峙，曹宏斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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