[实用新型]一种耐强碱腐蚀的莫来石纤维耐火砖

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子陶瓷窑炉技术领域，尤其涉及一种耐强碱腐蚀的莫来石纤维耐火砖。

背景技术

锂离子电池三元正极材料主要由钴酸锂、镍钴锰酸锂、氢氧化镍钴锰等通过湿法制备工艺制成。湿法制备工艺主要包括：三元前驱体的合成过程，将络合剂氨水、金属镍钴锰离子的水溶液和沉淀剂氢氧化钠水溶液加入到反应釜中，在保护气体条件下进行前驱体液相制备；三元材料的合成，将三元前驱体与锂盐经球磨、搅拌、粉碎、快速干燥后，于窑炉中进行前段烧结，前段烧结后物料按比例二次引入锂盐，混料后于窑炉中进行二次烧结，得到镍钴锰酸锂三元正极材料。目前三元正极材料在制备过程中，在高温窑炉进行材料烧结时，氢氧化钠等强碱挥发产生了强碱气体。

现有的高温窑炉中，通常使用莫来石轻质砖作为内衬耐火砖使用，莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）为主晶相的莫来石纤维砖，矿物组成除莫来石外，还含少量玻璃相和方石英。莫来石纤维耐火砖如果不做任何处理，直接砌成锂电电池烧结窑炉，在使用过程中，锂电材料在高温下产生的强碱气体，会与玻璃相及石英相发生化学反应，会严重地腐蚀莫来石纤维耐火砖，每隔半年，需要进行一次内衬莫来石纤维耐火砖的更换，更换时需要停电、停窑，严重影响生产，而且，莫来石纤维耐火砖被腐蚀后，会产生掉渣，污染锂电电池材料，严重影响产品质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温、可防止强碱腐蚀的莫来石纤维耐火砖。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现：

一种耐强碱腐蚀的莫来石纤维耐火砖，包括莫来石纤维耐火砖，所述莫来石纤维耐火砖的一侧表面覆盖有一层纳米无机涂层。

采用现有技术中的喷涂或者刷涂工艺将纳米无机材料涂覆在莫来石纤维耐火砖上，然后烧结而成，则可形成一层致密坚硬的纳米无机材料保护层。由于纳米无机材料良好的特性，烧结形成的保护层能够抵抗烧结锂电材料产生的强碱腐蚀气体，防止莫来石纤维耐火砖受到腐蚀而掉渣，使得莫来石纤维耐火砖的使用寿命提高到24个月以上。

所述纳米无机涂层为纳米氧化锆涂层。纳米氧化锆具有耐高温和化学稳定性好的特点，当覆盖在莫来石纤维耐火砖上时，少部分的纳米氧化锆能与莫来石纤维耐火砖进行复合，极大地提高了莫来石纤维耐火砖的断裂韧性和抗弯强度。

纳米氧化锆涂层的厚度不是越厚越好或者越薄越好，厚度低于一定程度时，其容易在环境温度急剧变化下发生破裂脱落，从而不能对莫来石纤维耐火砖起到很好的保护作用；厚度高于一定程度，则不可避免的增大了生产成本。为此，发明人做了大量的试验，选出合适的尺寸参数区间。所述纳米氧化锆涂层的厚度为0.04~0.3mm。优选的，所述纳米氧化锆涂层的厚度为0.08~0.18mm。进一步优选的，所述纳米氧化锆涂层的厚度为0.1~0.15mm。

所述莫来石纤维耐火砖涂覆纳米氧化锆涂层的一侧表面形成多条并列的沟槽。虽然纳米氧化锆具有良好的抗热震性能，但是在高温下其晶型转变会使其发生较大的体积变化从而产生剥离现象，为了防止长时间的作用下导致纳米氧化锆涂层破裂剥离，通过在莫来石纤维耐火砖的表面设置多条并列的沟槽，提供给纳米氧化锆晶型转变时的缓冲地带，可以起到防止其体积收缩导致的开裂和剥落的作用。

所述沟槽为V型沟槽，且每条V型沟槽之间间隔0.5~2mm。V型沟槽的设置是为了提供纳米氧化锆涂层体积收缩予以缓冲，当V型沟槽之间间隔过小时，纳米氧化锆涂层的收缩会使两条V型沟槽之间的纳米氧化锆涂层拱起并开裂，因此发明人通过大量试验选取了合适的范围以保证达到最佳的保护效果。V型沟槽的两个斜面给予喷涂填充至沟槽内的纳米氧化锆予以支撑，可以使得纳米氧化锆在形变时更加均匀，防止进一步裂痕的发生。

所述V型沟槽的深度为1.5~2.7mm。所述V型沟槽的夹角角度为5~15°。当纳米氧化锆覆盖在莫来石纤维耐火砖上时，少部分的纳米氧化锆能与莫来石纤维耐火砖进行复合，此时的纳米氧化锆能与莫来石纤维耐火砖紧密结合，莫来石纤维耐火砖长时间使用后，V型结构的沟槽能保持纳米氧化锆涂层与莫来石纤维耐火砖表面较强的机械结合力，可以延缓纳米氧化锆涂层的老化。