一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于磷酸鐵鋰正極材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸鐵鋰材料由于具有安全性能好、放電倍率高、循環(huán)性能優(yōu)良、使用溫度范圍寬、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，自問(wèn)世以來(lái)便受到人們的廣泛關(guān)注，有望在電動(dòng)汽車(chē)及便攜式電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視，尤其是2011年以來(lái)對(duì)鉛酸蓄電池生產(chǎn)的整治等原因，促進(jìn)了動(dòng)力用磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。但是，由于磷酸鐵鋰材料的制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備不成熟、技術(shù)門(mén)檻較高，因此產(chǎn)業(yè)化速度較慢，限制了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。
[0003]目前，磷酸鐵鋰材料的制備主要采用高溫固相反應(yīng)法，熱處理的溫度高達(dá)600-800°C。該溫度下，材料中的二價(jià)鐵離子極容易氧化，導(dǎo)致材料的性能下降。因此，為了防止磷酸鐵鋰材料在生產(chǎn)過(guò)程被氧化，國(guó)內(nèi)企業(yè)基本上都是采用間歇式的熱處理設(shè)備，如:氣氛保護(hù)箱式爐、氣氛保護(hù)鐘罩爐等，極大地限制了材料的生產(chǎn)效率。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些設(shè)備制造商嘗試開(kāi)發(fā)可用于連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的推板窯、網(wǎng)帶爐、回轉(zhuǎn)窯，并在一些生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的企業(yè)進(jìn)行了試用，取得了一些結(jié)果，但在材料性能的穩(wěn)定性與一致性方面與間歇式的熱處理設(shè)備仍然相差甚遠(yuǎn)。同時(shí)，目前也有一些關(guān)于連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的設(shè)備的專(zhuān)利，如專(zhuān)利號(hào)為CN201587859的專(zhuān)利介紹了一種磷酸鐵鋰材料微波加熱臥式連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備；專(zhuān)利號(hào)為CN102092699的專(zhuān)利介紹了一種磷酸鐵鋰前驅(qū)體燒結(jié)制備磷酸鐵鋰方法及微波燒結(jié)設(shè)備；專(zhuān)利號(hào)為CN201971642U的專(zhuān)利介紹了一種高導(dǎo)磷酸鐵鋰燒結(jié)裝置。但是，上述專(zhuān)利所涉及的各種設(shè)備，仍然存在一些缺陷，難以在實(shí)際生產(chǎn)中保證生產(chǎn)效率的同時(shí)兼顧材料的性能穩(wěn)定性及一致性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)設(shè)備無(wú)法兼顧生產(chǎn)效率及產(chǎn)品性能的不足，提供一種控溫準(zhǔn)確、低氧含量并可以連續(xù)式生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，包括:爐體及支撐爐體的支撐機(jī)構(gòu)；其特征在于，還包括位于爐體內(nèi)的貫通式爐膛、位于爐體側(cè)面的進(jìn)料口和出料口、設(shè)置于爐體側(cè)面的滾輪式密封機(jī)構(gòu)、穿過(guò)貫通式爐膛的帶凹槽的板式輸送帶、位于出料口前端的冷卻出料裝置連接貫通式爐膛的保護(hù)氣體輸入及氣體壓力控制裝置和溫度控制裝置，進(jìn)料口和出料口均采用滾輪式密封機(jī)構(gòu)密封；其中，貫通式爐膛被三道密封墻劃分為四段工藝區(qū)間，各區(qū)間的工作溫度及保護(hù)氣體的氣壓存在差異，各密封墻上留有狹窄縫隙，所述的縫隙僅允許板式輸送帶及磷酸鐵鋰正極材料通過(guò)。
[0006]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，第一段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為1.5-2米，溫度為80-150 °C，保護(hù)氣體壓力為P1 ;第二段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為2.5-3米，溫度為300-450 °C，保護(hù)氣體壓力為P2 ;第三段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為6-8米，溫度為600-700°C，保護(hù)氣體壓力為P3;第四段工藝區(qū)間為冷卻區(qū)間，設(shè)有循環(huán)水冷卻裝置，長(zhǎng)度為2.5-3.5米，保護(hù)氣體壓力為P4 ;其中，各區(qū)間的保護(hù)氣體壓力均略高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0，且四者之間的相互關(guān)系為:P2=P3>P1>P4。
[0007]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，所述進(jìn)料口和出料口分別位于爐體的兩側(cè)，滾輪式密封機(jī)構(gòu)中留有可以讓板式輸送帶及磷酸鐵鋰正極材料通過(guò)的狹窄縫隙，進(jìn)料口和出料口分別穿過(guò)滾輪式密封機(jī)構(gòu)內(nèi)的狹窄縫隙。
[0008]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，所述的滾輪式密封機(jī)構(gòu)的滾輪由空心銅輥及包裹空心銅棍的橡膠外殼組成，空心銅輥內(nèi)部供循環(huán)冷卻水通過(guò)。
[0009]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，滾輪式密封機(jī)構(gòu)由至少2個(gè)滾輪以及與上部滾輪連接的彈簧構(gòu)成，根據(jù)磷酸鐵鋰正極材料厚度調(diào)節(jié)彈簧高度以調(diào)節(jié)上部滾輪、上部滾輪下方的相鄰滾輪之間的距離，使所述的距離僅允許板式輸送帶及磷酸鐵鋰正極材料通過(guò)，保持爐腔始終處于密封狀態(tài)。
[0010]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，燒結(jié)爐的板式輸送帶由帶凹槽的整體式薄鋼板組成，磷酸鐵鋰正極材料放置于凹槽內(nèi)，輸送帶在動(dòng)力傳送系統(tǒng)的作用下完成磷酸鐵鋰正極材料的輸送工作。
[0011]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，燒結(jié)爐的板式輸送帶只有一條位于貫通式爐膛中，另一條位于爐膛外部。
[0012]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，組成板式輸送帶的整體式薄鋼板厚度為10_50mm，材料為彈簧鋼。
[0013]前述的一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，燒結(jié)爐的溫度控制裝置、保護(hù)氣體輸入及氣體壓力控制裝置采用PLC控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控各工作區(qū)間的溫度及氣體壓力，并可以對(duì)工作區(qū)間的溫度及壓力進(jìn)行調(diào)整。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型裝置為帶式氣氛燒結(jié)爐，采用了帶凹槽的整體式薄鋼板作為輸送帶，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的生產(chǎn)，不僅效率高，而且可以減少操作工人的數(shù)量，節(jié)約勞動(dòng)力成本；本實(shí)用新型采用了獨(dú)特的密封機(jī)構(gòu)，不僅可以實(shí)現(xiàn)爐腔的密封，而且可以通過(guò)不同工作區(qū)間的氣壓差進(jìn)一步降低高溫工作區(qū)間的含氧量，改善材料的性能。本實(shí)用新型裝置作為一種兼顧生產(chǎn)效率及材料性能的連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備，有望在磷酸鐵鋰正極材料的規(guī)模化生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為冷卻區(qū)間的剖面圖，冷卻裝置為“回”字形冷卻水套；輸送帶為凹槽式的板式結(jié)構(gòu)。
[0017]圖3為放大后的密封滾輪結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0019]根據(jù)圖1-圖3，一種連續(xù)生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的帶式氣氛燒結(jié)爐，包括:爐體101及支撐爐體的支撐機(jī)構(gòu)102 ;其特征在于，還包括位于爐體101內(nèi)的貫通式爐膛103、位于爐體側(cè)面106的進(jìn)料口 104和出料口 105、設(shè)置于爐體側(cè)面106的滾輪式密封機(jī)構(gòu)111、穿過(guò)貫通式爐膛103的帶凹槽的板式輸送帶107、位于出料口 105前端的冷卻出料裝置109、連接貫通式爐膛的保護(hù)氣體輸入及氣體壓力控制裝置108和溫度控制裝置，進(jìn)料口和出料口均采用滾輪式密封機(jī)構(gòu)111密封，即滾輪式密封機(jī)構(gòu)為2組。溫度控制裝置包括溫度傳感器、控制器、加熱裝置等結(jié)構(gòu)。爐體的進(jìn)料口 104、出料口 105分別設(shè)置于爐體的左右兩偵k滾輪式密封機(jī)構(gòu)中留有可以讓板式輸送帶及磷酸鐵鋰正極材料通過(guò)的狹窄縫隙，進(jìn)料口和出料口分別穿過(guò)滾輪式密封機(jī)構(gòu)內(nèi)的狹窄縫隙。
[0020]本實(shí)用新型所述的帶式氣氛燒結(jié)爐，其貫通式爐膛被三道密封墻110劃分為四段工藝區(qū)間，各區(qū)間內(nèi)的溫度可以通過(guò)PLC控制進(jìn)行調(diào)整，而材料的熱處理時(shí)間則可以通過(guò)調(diào)整輸送帶的傳送速度及各工作區(qū)間的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。本實(shí)用新型中，第一段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為1.5-2米，溫度為80-150°C ;第二段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為2.5-3米，溫度為300-450°C ;第三段工藝區(qū)間的長(zhǎng)度為6-8米，溫度為600_700°C ;第四段工藝區(qū)間為冷卻區(qū)間，設(shè)有循環(huán)水冷卻裝置，長(zhǎng)度為2.5-3.5米。
[0021]為了防止材料在高溫區(qū)被氧化，本實(shí)用新型裝置在工作前應(yīng)先對(duì)爐腔抽真空，然后再通入保護(hù)氣體，如高純度的氮?dú)饧皻鍤狻?br>[0022]本實(shí)用新型中，由于爐腔的各工作區(qū)間被密封墻隔開(kāi)，僅留有允許板式輸送帶及磷酸鐵鋰正極材料通過(guò)的極小縫隙，因此在工作時(shí)可以通過(guò)保護(hù)氣體輸入及壓力控制裝置來(lái)調(diào)整各個(gè)工作區(qū)間的氣壓，使之存在差異。在本實(shí)用新型裝置的爐腔各區(qū)間內(nèi)的保護(hù)氣體壓力關(guān)系為P2=P3>P1>P4>P0，即高溫工作區(qū)的氣壓大于低溫工作區(qū)的氣壓，爐膛內(nèi)的氣壓大于爐膛外的空氣氣壓。由于爐腔內(nèi)的保護(hù)氣體只能由高壓段流向低壓段，因此就可以有效防止?fàn)t膛外的空氣進(jìn)入爐膛內(nèi)、低溫區(qū)的保護(hù)氣體進(jìn)入高溫區(qū)，從而減少材料被氧化的幾率。
[0023]本實(shí)用新型裝置的保護(hù)氣體輸入及氣體壓力控制裝置由充氣管道、抽氣管道、電磁閥門(mén)以及壓力傳感器構(gòu)成，其中每條充氣管道與抽氣管道上均裝有一個(gè)電磁閥，并利用三通接頭連接在一起，抽氣管道與充氣管道通過(guò)三通接頭連接在一起，充氣工序時(shí)關(guān)閉抽氣管道的電磁閥，抽氣工序時(shí)則關(guān)閉充氣管道的電磁閥。在生產(chǎn)時(shí)，各個(gè)工作區(qū)間的氣壓由壓力傳感器檢測(cè)，并由PLC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電磁閥門(mén)來(lái)進(jìn)行抽氣或充氣，精確控