專利名稱：一種用于燒結磷酸鋰的燒結裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及燒結裝置，具體涉及一種用于燒結磷酸鐵鋰的燒結裝置。
背景技術：
商業化的鋰離子電池的正極材料以LiCo02為主，該材料具有可靠的性能和較長的 循環壽命，但是由于鈷資源相對缺乏，因此該材料成本過高；而且，鈷具有一定的毒性，在電 池濫用時存在不安全的因素。因此，人們一直在努力尋找可以替代LiCo(^的材料。在各種 可能替代鈷酸鋰的材料中，磷酸鐵鋰是當前的研究熱點之一。無論是從資源和環境還是性 能來看，磷酸鐵鋰都被認為是可以替代LiCo02的最理想材料。 在現有技術中，磷酸鋰鐵的合成方法主要有固相合成法、水熱法、碳還原法和溶 膠-凝膠法，其中固相合成法是最成熟的方法，該方法簡單方便、容易操作。目前，固相合成 法燒結磷酸鐵鋰的生產工藝基本都是采用間歇式密封爐燒結或管式回轉窯爐燒結。使用間 隙式燒結爐進行燒結時，能耗高，產品品質不穩定，有被二次氧化的問題。使用管式回轉窯 爐燒結時，物料在回轉窯內被翻轉的過程中，容易產生局部加熱不均的問題，從而影響產品 質量。
發明內容
本發明要解決的問題在于提供可以對物料進行均勻加熱的燒結磷酸鐵鋰的燒結 裝置。 為了解決以上技術問題，本發明提供一種 用于燒結磷酸鐵鋰正極材料的燒結裝置，通過該燒結裝置，使燒結過程均勻的進 行。 為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于燒結磷酸鐵鋰的燒結裝置，包括
進料反應器，所述進料反應器包括水平固定的進料器殼體和安裝在所述進料器殼 體內的螺桿，在所述進料器殼體的兩端分別設置有進料口和出料口 ； 所述燒結裝置還包括套裝在所述進料器殼體外部的燒結窯體，所述進料口和出料 口分別設置在所述燒結窯體的兩端外側； 在所述進料口與所述燒結窯體之間設置有第一冷卻裝置，在所述出料口與所述燒 結窯體之間設置有第二冷卻裝置； 所述燒結窯體還包括驅動所述螺桿旋轉的驅動裝置和與所述進料器殼體連接的 氣體保護裝置。 優選的，所述氣體保護裝置包括供氣裝置、與所述進料器殼體一端連接的保護氣 體入口 、與所述進料器殼體的另一端連接的保護氣體出口 。 優選的，所述燒結窯體包括燒結窯體外殼、安裝在所述燒結窯體外殼內的保溫層、 內襯在所述保溫層內的耐火層、安裝在所述耐火層內壁上的加熱裝置、安裝在所述耐火層 內壁上的用于支撐所述進料反應器的支撐裝置。
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優選的，所述支撐裝置包括多個螺旋排列在所述耐火層內壁上的支撐塊。
優選的，所述加熱裝置包括多個排列在所述耐火層內加熱棒。
優選的，在所述燒結窯體上還設置有測溫裝置。 優選的，所述燒結裝置還包括支撐所述燒結窯體、進料反應器、第一冷卻裝置和第 二冷卻裝置的爐架。 優選的，所述燒結裝置還包括設置在所述燒結窯體的出料端一側的排煙裝置。
優選的，所述耐火層包括內襯在所述保溫層內的輕質高鋁保溫磚層和內襯在所述 輕質高鋁保溫磚層內的抗剝落高鋁保溫磚層。
優選的，所述進料器殼體為不銹鋼制成。 本發明提供一種用于燒結磷酸鐵鋰的燒結裝置，將反應物料從進料反應器的進料 口送入進料反應器后，由驅動裝置驅動螺桿旋轉，從而推動物料前進，氣體保護裝置可以為 進料器殼體內的物料提供氣體保護。物料被送入到進料反應器的與燒結窯體對應的部分 后，可以按照燒結窯體的預定升溫曲線升溫進行燒結反應，物料在被螺桿推進的整個過程 中，螺桿還能對物料起到很好的攪拌作用，因此在整個燒結過程中可以防止物料產生局部 加熱不均的問題，從而避免影響產品的質量。物料被燒結后的產品繼續有螺桿向前推進，第 二冷卻裝置可以將高溫產品冷卻到室溫，因此可以防止產品發生二次氧化，經過冷卻的產 品可以在螺桿的推動下由出料口排出。
圖1為本發明提供的燒結裝置的主視圖；
圖2為本發明提供的燒結裝置的俯視圖；
圖3為圖1中的進料反應器的主剖視圖；
圖4為圖1中的燒結窯體的主剖視圖。
具體實施例方式
為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。 請同時參考圖1和圖2，圖1為本發明提供的用于燒結磷酸鋰的燒結裝置的主視 圖，圖2為圖1所示燒結裝置的俯視圖。如圖1和圖2所示，所述燒結裝置包括水平固定的 進料反應器11 ，在所述進料反應器的一端設置有進料斗1 la，與進料斗1 la相對應的一端還 設置有出料口 lla。在本實施方式中，進料反應器為圓筒狀，在進料反應器內設置有螺旋桿 llc，通過所述螺旋桿推動物料在進料反應器內移動(后面詳述進料反應器的結構)。
為了對進料反應器內的物料進行燒結，所述燒結裝置還包括套裝在進料反應器的 進料斗lla與出料口 11b中間部分外部的燒結窯體12，在燒結窯體內設置有加熱裝置，當進 料反應器內的物料進入到與燒結窯體相對應的部分后，由燒結窯體完成對物料的燒結，反 應后的物料由出料口排出。 在進料反應器上，還包括設置在進料斗lla與燒結窯體之間的第一冷卻裝置13a， 所述第一冷卻裝置13a套裝在進料反應器外部殼體上，對進料反應器在燒結窯體之前的部位包括進料斗進行冷卻，可以使物料按照設定的升溫曲線進行升溫，也可以防止物料提前被加熱發生氧化。在進料器反應器上的燒結窯體與出料口之間設置有第二冷卻裝置13b，所述第二冷卻裝置套裝在進料反應器外部殼體上，對進料反應器在燒結窯體之后的部位包括出料口進行冷卻，這樣可以對反應后的物料進行降溫，防止出口物料溫度過高發生氧化。第一冷卻裝置和第二冷卻裝置的規格可以根據實際換熱量進行設計，對此本發明并無特別限制。冷卻介質優選為水，在本實施方式中，第一冷卻裝置和第二冷卻裝置的結構和規格相同。 請同時參見圖3，為進料反應器的主視圖。進料反應器包括一個圓筒狀的殼體lld，優選由防腐材料制成。對于進料反應器殼體的外徑、長度、壁厚，本發明無特別限制，可以根據物料反應實際情況進行設計。在本實施方式中，進料反應器殼體的外徑優選為200mm 400mm，更優選為240mm 360mm ;進料反應器的長度優選為4000mm 9000mm，更優選為5000mm 8000mm，更有選為6000mm 7000mm。壁厚優選為10mm 20mm，更有選為14mm 18mm。 請繼續參見圖1和圖2，燒結裝置還包括驅動螺桿旋轉的驅動裝置，所述螺桿穿出到進料反應器的兩端，驅動裝置設置在靠近進料器的進料斗所在一端的外側，包括驅動電機17a和傳動鏈條17b。在靠近螺桿兩端的位置分別設置有傳動軸承，在靠近出料口一端的外側，設置有第一支撐軸承14a、在靠近進料口一端的外側，設置有第二支撐軸承14b和第三支撐軸承14c，與傳動鏈條連接的鏈輪17b設置在第二支撐軸承14b和第三支撐軸承14c之間。 在進料器殼體的兩端，分別設置有軸密封裝置15a、15b，以防止空氣從進料器兩端由螺桿進入到進料反應器的內部。軸密封裝置可以采用本領域技術人員熟知的軸密封裝置，對此本發明并無特別的限制。 為了防止物料在進料反應器內部被氧化，本發明提供的燒結裝置進一步提供有與進料反應器連接的氣體保護裝置，所述氣體保護裝置包括供氣裝置和與進料反應器連接的保護氣體入口和將氣體從進料反應器內排出的保護氣體出口 ，對于保護氣體入口和保護氣體出口的位置，優選分別設置在靠近進料反應器兩端的位置處，這樣保護氣體從一端進入后，從進料反應器的另一端排出，防止物料在加熱的過程中發生氧化。在本實施方式中，保護氣體入口 16a設置在靠近進料反應器靠近進料斗的位置處，保護氣體出口 16b設置在靠近進料反應器的出料口處，保護氣可以為氮氣、氬氣等。供氣裝置可以為氣瓶等本領域技術人員熟知的供氣裝置。 為了將燒結裝置的各個部件進行固定，燒結裝置還包括傳動支架17，其中燒結窯
體、第一冷卻裝置、第二冷卻裝置、第一支撐軸承、第二支撐軸承、第三支撐軸承和驅動電機
都固定安裝在傳動支架上。傳動支架可以使用強度足夠的碳鋼制成，但不限于此。 請參見圖4，為圖1中燒結窯體剖視圖，如圖所示。燒結窯體12包括金屬外殼材質
的燒結窯殼體IOI，燒結窯殼體內襯有保溫棉層102，在保溫棉內襯有耐火保溫磚層103，對
耐火保溫磚的厚度和燒結窯體的長度，本發明無特別限制。其中，燒結窯體的長度可以根據
產量進行設計。 在本實施方式中，耐火保溫磚層由與保溫棉接觸的輕質高鋁保溫磚層和內襯在所述輕質高鋁保溫磚層的抗剝落高鋁保溫磚層組成，抗剝落高鋁保溫層形成的燒結窯體的內壁，可以防止在高溫下脫落。在燒結窯體的內壁上設置有加熱裝置，燒結窯體內還設置有測溫裝置。加熱裝置優選為安裝在燒結窯體內硅碳加熱棒104。硅碳加熱棒的數量和規格可以由反應設定功率進行設置。在本實施方式中，測溫裝置為從燒結窯體的側壁插入到燒結窯體內部的熱電偶105，通過熱電偶及反饋測量信號對加熱裝置進行控制。另外，在燒結窯體的內壁上，還設置多個支撐塊106，用于支撐進料反應器的殼體。對于支撐塊也可以采用其它方式，例如吊裝支撐，只要能夠達到支撐進料反應器的殼體的目的即可，對于支撐塊的排列方式，本發明并無特別限制。為了觀察燒結窯體內的反應情況，在燒結窯體的側壁上，設置有觀察窗口 107;燒結窯體上靠近出料端的位置還設置有排煙口 (未示出)，可以將反應產生的氣體排出。 在本實施方式中，燒結裝置各部件涉及參數如下 燒結窯體長度為3000mm，寬和高均為800mm，內徑為300mm。硅碳加熱棒的數量為60支，總功率為30Kw ; 進料反應器的在本實施方式中，進料反應器由316不銹鋼制成，外徑為219mm，內徑為189mm，壁厚為15mm，燒結窯體套裝在進料反應器中間的位置上；
驅動電機功率為4kw，同時加4kw變頻器對螺桿進行無級調速；
兩個冷卻裝置的規格均為500mm(長)X616mm(寬)X619mm(高)；
支架高度為1000mm，采用碳鋼焊接而成； 整個燒結裝置外觀參考尺寸長X寬X高=9000mmX800mmX1800mm。 本發明提供的燒結裝置的工作流程為反應物料由進料斗送入進料反應器后，進
料反應器的螺桿在驅動電機的帶動下旋轉，推動物料向前進入到燒結窯體內，物料在被向
前推進的同時，螺桿還能對物料進行攪拌和翻轉。同時，有保護氣體裝置通過保護氣體入口
向進料反應器內供入保護氣體。進入到燒結窯體內的物料在高溫下進行燒結反應，形成磷
酸鐵鋰。物料在被螺桿推進的整個過程中，螺桿還能對物料起到很好的攪拌作用，因此在整
個燒結過程中可以防止物料產生局部加熱不均的問題，從而避免影響產品的質量。另外，在
燒結的過程中，可以控制燒結窯體內的加熱裝置形成不同的加熱區，獲得不同的燒結曲線。
物料的行進速度可以通過螺桿的轉速來調節，即由螺桿的轉速來調整物料的燒結周期。燒
結后的產品排出燒結窯體后，由第二冷卻裝置冷卻至室溫，可以防止產品發生二次氧化，經
過冷卻的產品可以在螺桿的推動下由出料口排出。 以上對本發明所提供的用于燒結磷酸鐵鋰的裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
一種用于燒結磷酸鐵鋰的燒結裝置，包括進料反應器，所述進料反應器包括水平固定的進料器殼體和安裝在所述進料器殼體內的螺桿，在所述進料器殼體的兩端分別設置有進料口和出料口；所述燒結裝置還包括套裝在所述進料器殼體外部的燒結窯體，所述進料口和出料口分別設置在所述燒結窯體的兩端外側；在所述進料口與所述燒結窯體之間設置有第一冷卻裝置，在所述出料口與所述燒結窯體之間設置有第二冷卻裝置；所述燒結裝置還包括驅動所述螺桿旋轉的驅動裝置和與進料反應器連接的氣體保護裝置。
2. 根據權利要求1所述的燒結裝置，其特征在于，所述氣體保護裝置包括供氣裝置、與 所述進料器殼體一端連接的保護氣體入口、與所述進料器殼體的另一端連接的保護氣體出 □。
3. 根據權利要求2所述的燒結裝置，其特征在于，所述燒結窯體包括燒結窯體外殼、安 裝在所述燒結窯體外殼內的保溫層、內襯在所述保溫層內的耐火層、安裝在所述耐火層內 壁上的加熱裝置、安裝在所述耐火曾內壁上的用于支撐所述進料反應器的支撐裝置。
4. 根據權利要求3所述的燒結裝置，其特征在于，所述支撐裝置包括多根排列在耐火 層內壁上的支撐塊。
5. 根據權利要求3所述的燒結裝置，其特征在于，所述加熱裝置包括多個圓周排列在 所述燒結窯體內的加熱棒。
6. 根據權利要求1至5任一項所述的燒結裝置，其特征在于，在所述燒結窯體上還設置 有測溫裝置。
7. 根據權利要求1至5任一項所述的燒結裝置，其特征在于，還包括支撐所述燒結窯 體、進料反應器、第一冷卻裝置和第二冷卻裝置的爐架。
8. 根據權利要求1至5任一項所述的燒結裝置，其特征在于，還包括設置在燒結窯體的 出料端一側的排煙裝置。
9. 根據權利要求1至5任一項所述的燒結裝置，其特征在于，所述耐火層包括內襯在所 述保溫層內的輕質高鋁保溫磚層和內襯在所述輕質高鋁保溫磚層內的抗剝落高鋁保溫磚 層。
10. 根據權利要求1至5任一項所述的燒結裝置，其特征在于，所述進料器殼體為不銹 鋼制成。
全文摘要
本發明提供一種用于燒結磷酸鐵鋰的燒結裝置，包括進料反應器，所述進料反應器包括水平固定的進料器殼體和安裝在所述進料器殼體內的推料螺桿，在所述進料器殼體的兩端分別設置有進料口和出料口；所述燒結裝置還包括套裝在所述進料器殼體外部的燒結窯體，所述進料口和出料口分別設置在所述燒結窯體的兩端外側；在所述進料口與所述燒結窯體之間設置有第一冷卻裝置，在所述出料口與所述燒結窯體之間設置有第二冷卻裝置；所述燒結裝置還包括驅動所述推料螺桿旋轉的驅動裝置和與進料反應器連接的氣體保護裝置。
文檔編號C01B25/45GK101780948SQ201010139819
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者周占明 申請人:佛山市南海萬興材料科技有限公司