权利要求
低温煅烧炉(1)、高温煅烧炉(2)和多级物料冷却装置(6)分别设有物料进口和物料出口，低温炉进料仓(5)的物料出口与低温煅烧炉的物料进口连接，低温煅烧炉的物料出口与高温煅烧旋转炉的物料进口通过管道相联，该管道依次串联设有缓冲料仓(9)和物料传输器(4)，高温煅烧旋转炉的物料出口与多级物料冷却装置(6)的物料进口之间建立连接。
2.根据权利要求1所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，低温煅烧炉(1)、高温煅烧炉(2)自外向内分别依次设有保护壳体、隔热衬层、电加热层、混料反应腔和混料反应腔体。
3.根据权利要求2所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，电加热层与混料反应腔壳体呈平行绕行分布。
4.根据权利要求2所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，低温煅烧炉(1)的混料反应腔内壁依次设有多级物料抄板，高温煅烧炉(2)混料反应腔内壁设有螺旋状抄板，抄板材质选择为耐热合金、碳化硅中的任一种。
5.根据权利要求4所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，低温煅烧炉(1)内设置的物料抄板由主抄板和 n 级依次交替的副抄板组成，其中，3≤n≤8。
6.根据权利要求5所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，主抄板底端平行于混料反应腔内壁并与其无缝焊接在一起，顶端呈折线状其折角 90°<α≤120°并与其它各级主抄板顶端首尾间断组成物料流通腔;所述的 n 级依次交替的副抄板之间相互平行，每级副抄板长短不等，其两端分别与主抄板和反应墙壁无缝焊接。
7.根据权利要求2所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，高温煅烧炉(2)、低温煅烧炉(1)在混料反应腔按物料行进方向分别设有由低至高温煅烧区，且不同煅烧区均设有温度无线传感器。
8.根据权利要求7所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，不同煅烧区加热层均设温控开关，温控开关与对应煅烧区设置的温度无线传感器之间建有 PLC 自动联锁。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型涉及电池材料合成装置技术领域，尤其涉及一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置。
背景技术
[0002]锂离子电池作为一种新能源的载体，已成功实现工业化大生产并应用到了诸多领域如新能源汽车、电子产品、储能设备等，比传统能源更加的节能环保。目前，锂离子电池主要有三元、磷酸铁锂和钴酸锂电池三大类。其中，磷酸铁锂电池的热稳定和安全性更胜一筹，原料成本价格相比更低，成为当前市面应用最广泛的锂离子电池。磷酸铁锂电池的工业生产方法主要包括固相法和水热合成法，实际工业化生产多以高温固相法为主，其具体是将一定比例的锂源、磷源、铁源和有机碳源及其它相关掺杂助剂经混合、研磨、喷雾、包覆、高温烧结等过程制备而成。
[0003]在高温固相烧结或煅烧法合成磷酸铁锂材料的加工过程一般在焙烧炉中完成，相对于静态高温焙烧方式，动态焙烧回转炉(窑)能够克服粉体材料在烧结过程中所产生的欠烧、夹生或者过烧等缺陷，提高产品焙烧均匀性和产品质量。但现有锂电池正极材料磷酸铁锂焙烧装置在实际生产中，仍存在热量传递不均匀、热稳定性差、能耗高等问题。同时，现有高温固相烧结生产装置多采用在同一回转炉(窑)中进行，容易产生物料“返混现象”，影响烧制产品品质和应用性能。
实用新型内容
[0004]针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006]一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，其特征在于，包括低温炉进料仓低温煅烧炉、缓冲料仓、高温煅烧旋转炉和多级物料冷却装置，各部件之间使用管道相连通;低温煅烧炉、高温煅烧炉和多级物料冷却装置分别设有物料进口和物料出口，低温炉进料仓的物料出口与低温煅烧炉的物料进口连接，低温煅烧炉的物料出口与高温煅烧旋转炉的物料进口通过管道相联，该管道依次串联设有缓冲料仓和物料传输器，高温煅烧旋转炉的物料出口与多级物料冷却装置的物料进口之间建立连接。
[0007]根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，低温煅烧炉、高温煅烧炉自外向内分别依次设有保护壳体、隔热衬层、电加热层、混料反应腔和混料反应腔体。
[0008]根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，电加热层与混料反应腔壳体呈平行绕行分布。
[0009]根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，低温煅烧炉的混料反应腔内壁依次设有多级物料抄板，高温煅烧炉混料反应腔内壁设有螺旋状抄板，抄板材质可以选择为耐热合金、碳化硅中的任一种。
[0010] 根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，低温煅烧炉内设置的物料抄板每一级均呈“鱼骨”状，由主抄板和 n 级依次交替的副抄板组成，其中，3≤n≤8。
[0011] 根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，主抄板底端平行于混料反应腔内壁并与其无缝焊接在一起，顶端呈折线状其折角 90°<α≤120°并与其它各级主抄板顶端首尾间断组成物料流通腔;所述的 n 级依次交替的副抄板之间相互平行，每级副抄板长短不等，其两端分别与主抄板和反应墙壁无缝焊接。
[0012]根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，高温煅烧炉、低温煅烧炉在混料反应腔按物料行进方向分别设有由低至高温煅烧区，且不同煅烧区均设有温度无线传感器。
[0013] 根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，不同煅烧区加热层均设有温控开关，温控开关与对应煅烧区设置的温度无线传感器之间建有 PLC 自动联锁。
[0014]根据所述一种用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，还设有氮气通道，氮气通道进气口设在高温煅烧炉出料端，氮气通道出气口设置在低温煅烧炉进料端，氮气沿高温煅烧炉出料端氮气通道进气口进入，依次经物料传输器、缓冲料仓、转料管道、低温煅烧炉反应混料腔后经氮气通道出气口排出，氮气在烧结系统中由高温区流向低温区，与物料呈逆向接触。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：通过在低温煅烧炉中设置多级“鱼骨”状物料抄板和在高温煅烧炉中设置螺旋状抄板，有利于提高低温煅烧炉烧结物料掺混均匀度、可有效避免物料返混现象的发生。
[0016] 利用在高、低温煅烧炉中沿固体混合物料行进方向分别设置不同温区和温控开关，并通过温控开关与对应煅烧温区设置的无线温度传感器之间设立 PLC 自动联锁装置，可实现不同温区温度的自动调控，利于提高产品烧结压实密度和碳包覆均匀度，实现能量的有效利用。
[0017]本实用新型装置结构简单、利于实现自动化和连续化操作，提高单套设备的利用效率
[0018]和产品质量的稳定性，适于工业化应用。
附图说明
[0019] 图 1 为本实用新型整体结构示意图;
[0020]图 2 为本实用新型低温煅烧炉结构示意图;
[0021]图 3 为本实用新型高温煅烧炉结构示意图;
[0022]图 4 为本实用新型低温旋转炉反应腔横切面示意图。
[0023]附图标记：1、低温煅烧炉，101、低温炉保护壳体，102、低温炉混料反应腔，103、低温炉加热层，104、低温炉固定底座，105、低温炉物料抄板，105a、主抄板，105b、多级副抄板，105c、物料流通腔，106、低温炉混料反应腔体，107、无线控温传感器，108、低温炉电加热线路，109、加热层总控开关，110、低温炉物料进口，111、低温炉物料出口，112、温控开关;2、高温煅烧炉，201、高温炉物料进口，202、高温炉螺旋物料抄板，203、高温炉加热层，204、高温炉固定底座，205、高温炉物料出口，206、高温炉电加热线路，207、高温炉无线控温传感器;3、转料管道，4、物料传输器，5、低温炉进料仓，6、多级物料冷却装置，601、冷却装置物料进口，602、冷却装置物料放料口，7、电源线，8、氮气进气口，9、缓冲料仓，10、氮气出气口。
[0024] a 和 b 分别为低温旋转炉旋转电机和高温煅烧旋转炉旋转电机。
具体实施方式
[0025]本实用新型用于生产磷酸铁锂的连续煅烧装置，括低温炉进料仓、低温煅烧炉、高温煅烧旋转炉、转料管道、缓冲料仓、物料传输器、多级物料冷却装置、热源、氮气通道及相关连接控制阀门和元件。
[0026]低温煅烧炉、高温煅烧炉和多级物料冷却装置分别设有物料进口和物料出口，其中低温炉进料仓与低温煅烧炉的物料进口连接，低温煅烧炉的物料出口与高温煅烧旋转炉的物料进口相联。从自低温煅烧炉的物料出口至高温煅烧旋转炉的物料进口为转料管道，转料管道上串联设置缓冲料仓和物料传输器。高温煅烧旋转炉的物料出口与多级物料冷却装置的物料进口之间建立连接。
[0027]进一步地，低温煅烧炉和高温煅烧炉均为可旋转炉，且在物料进口附近设有旋转电机通过齿轮支撑结构驱动低温煅烧炉和高温煅烧炉旋转。低温煅烧炉和高温煅烧炉采用电加热方式提供连续煅烧所需热量。
[0028]进一步地，低温煅烧炉炉体和高温煅烧炉体分别自外向内依次设有保护壳体、电加热层、混料反应腔壳体。
[0029] 如图 1 所示，低温煅烧炉包括低温炉保护壳体、低温炉混料反应腔壳体，低温炉混料反应腔壳体两端伸出低温炉保护壳体并设置齿轮支撑机构，旋转电机通过齿轮支撑结构驱动低温煅烧炉的混料反应腔壳体旋转。
[0030] 保护壳体内壁设有隔热衬层，其材质可以选择为硅酸铝纤维、石墨或者碳化硅等中的任意一种或两种或三种的依次叠衬;低温炉保护壳体 101 内下部混料反应腔壳体外部设有低温炉加热层。低温炉加热层与混料反应腔壳体呈平行
[0031]进一步地，所述低温煅烧炉的混料反应腔内反应腔壁依次设有多级物料抄板;
[0032]更进一步地，所述多级物料抄板由主抄板和 n 级依次交替的副抄板组成，其中，3≤n≤8，其形如鱼骨状;
[0033]更进一步地，所述主抄板底端平行于混料反应腔壁并与其无缝焊接在一起，顶端呈折线状与其他各级物料主抄板顶端首尾组成物料流通腔，其中，主抄板顶端折角α范围选择为：90°<α≤120°;
[0034]更进一步地，所述多级依次交替副抄板相互平行，其两端分别与主抄板和反应腔壁无缝焊接。
[0035] 低温煅烧炉的混料反应腔按物料行进方向分别设有由低至高温煅烧区，且不同煅烧区均设有温度无线传感器;无线温度传感器探头可以选择为陶瓷、碳化硅及半导体等耐高温、耐腐蚀材质;不同煅烧区加热层均设有温控开关，温控开关与对应煅烧区设置的温度无线传感器之间建有 PLC 自动联锁。
[0036] 如图 1 所示，高温煅烧旋转炉 2 炉体自外向内依次设有高温炉保护壳体、高温炉混料反应腔体。高温炉混料反应腔壳体两端伸出高温炉保护壳体，且伸出部分设有齿轮支撑结构，并设置驱动电机驱动高温炉混料反应腔壳体的旋转。高温炉保护壳体内部下方高温炉混料反应腔体外部设置高温炉加热层，并连接温控开关。高温炉加热层与高温炉混料反应腔壳体呈平行绕行分布，以热辐射的方式为炉体提供热能。
[0037]高温炉保护壳体内壁设有隔热层，其材质选择为耐高温硅酸铝纤维。
[0038] 进一步的，高温炉混料反应腔体内设有螺旋状抄板 202，按物料行进方向分别设有低温至高温煅烧区，且不同煅烧区均设有温度无线传感器，各区温度控制范围可具体根据生产参数设定。
[0039] 温控开关与对应煅烧区设置的温度无线传感之间通过 PLC 自动联锁装置实现各区所需温度范围的自动控制。
[0040] 本装置还设有氮气通道，氮气通道进气口设在高温煅烧炉的物料出口 205 处，氮气通道出气口设置在低温煅烧炉的物料进口处，氮气流沿高温煅烧炉的物料出口 205进入，依次经物料传输器 4、高温缓冲料仓 9、转料管道 3、低温煅烧炉反应混料腔后经氮气出气口 10排出。
[0041]本装置在高问煅烧炉、低温煅烧炉的底部均设有若干固定底座以支撑整个炉体。
[0042]本装置的具体工作原理为：
[0043]1)按照工艺要求，分别设置低温煅烧炉 1 和高温煅烧旋转炉 2 不同煅烧温区的温度参数范围;
[0044]2)依次开启低温煅烧炉 1、高温煅烧旋转炉 2 的旋转电机 a 和 b,同时开启电源 7，通过高、低温煅烧炉反应腔内不同煅烧区加热层温控开关与对应煅烧区设置的温度无线传感器之间设置的 PLC 自动联锁装置实现各区所需温度范围的自动控制。
[0045] 3)同时开启氮气通入阀门，待煅烧炉内温度达到预设范围，将混合均匀的固体物料经低温炉进料仓 5 经低温煅烧炉物料进口 110 连续输送至低温炉反应腔体 106 中，固体物料借助低温炉反应腔体 106 的自旋转动力和多级“鱼骨”状物料抄板 105 的连续抄料混合作用下前进，依次通过低温煅烧炉的混料反应腔体内依次设置不同温区，进行不同程度的煅烧。且在连续烧结过程中，物料球体不断形成;物料在每个温区停留的时间可通过炉体旋转的频率调节。
[0046] 4)物料在煅烧腔体自身旋转切力作用下从低温煅烧炉的物料出口 111 连续旋出，利用重力或惯性作用经转料管道 3 进入高温缓冲料仓 9，再通过物料传输器的螺旋输送轨道经高温煅烧旋转炉的物料进口 201 连续输送至高温煅烧炉 2 的混料反应腔体中;
[0047]5)取料依次经高温煅烧旋转炉所设置的低温至高温煅烧区，同样，从低温煅烧炉连续转入的固体物料借助高温煅烧炉的反应腔体的自旋转动力和设置的螺旋状物料抄板202 的连续抄料混合作用下，物料依次通过高温煅烧旋转炉的混料反应腔体内依次设置不同温区，进行不同程度的煅烧;
[0048]6)物料经高温煅烧炉的物料出口 205 连续转入多级冷却装置 6 冷却，产品经检验合格后进入包装流程。
[0049]本实用新型通过在低温煅烧炉中设置多级“鱼骨”状物料抄板和在高温煅烧炉中设置螺旋状抄板，有利于提高低温煅烧炉烧结物料掺混均匀度、可有效避免物料返混现象的发生。
[0050]利用在高、低温煅烧炉中沿固体混合物料行进方向分别设置不同温区和温控开关，并通过温控开关与对应煅烧温区设置的无线温度传感器之间设立 PLC 自动联锁装置，可实现不同温区温度的自动调控，利于提高产品烧结压实密度和碳包覆均匀度，实现能量的有效利用。
[0051]以上所述为本实用新型较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。
[0052]以上所述为本实用新型较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。
说明书附图(4)
