一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统，涉及化工设备领域。采用在焙烧炉炉底雾化进料的方式，在焙烧炉内自下而上反应之后，利用炉顶的负压使产品从顶部的颗粒出口输出。由于气体携带产品从炉顶输出，相比于底部出料的装置本发明专利技术在热解温度下停留时间长，有利于提高产品结晶度；由于颗粒随气体从炉顶输出，能够防止颗粒流动堵塞雾化器，增加装置运行的稳定性。此外，本发明专利技术所提供的焙烧炉还能够通过调控负压的大小来调整停留时间；相比于传统的进出料方式，焙烧炉内下方区域的温度更容易控制，有利于精确控温和节能降耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统


[0001]本专利技术涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统。

技术介绍

[0002]正极材料是制造锂离子电池关键材料之一，具有广阔的市场前景，在锂电池领域，正极材料的市场规模是最大的。众所周知，正极材料制备最重要的是前驱体材料制备，正极材料中主要技术含量是体现在前驱体工艺里面。因此，前驱体材料制备技术非常关键。
[0003]目前，国内三元前驱体材料合成主要有两种方法：
[0004](1)控制结晶共沉淀法，该方法是按照摩尔比配制好三元金属混合硫酸盐溶液，然后与液碱和氨水混合生产三元金属氢氧化物沉淀，沉淀经过过滤、干燥、粉碎、除磁等工序得到成品三元前驱体，国内90％以上企业都用这种方法。现有技术中共沉淀法生产工艺流程流程长、废水量大，生产成本高，环保压力大。据统计，生产流程副产含氨、重金属硫酸钠废水约30吨/吨产品，废水处理成本非常高。
[0005](2)喷雾热解法，该方法是将镍、钴、锰氯盐原料溶于水中，配成三元金属混合溶液，然后通过压力式/二流体雾化装置把前驱体溶液雾化后带入到热解反应炉内，瞬间完成反应，短时间内制备大量三元氧化物前驱体。喷雾热解法制备氧化物前驱体绿色制造工艺，与共沉淀法合成工艺相比，更加高效、经济、环保，避免硫酸钠废水和含氨尾气产出，副产盐酸可用来循环制备氯化物原料，采用喷雾热解工艺制备的前驱体颗粒尺寸一致性高、粒度分布窄、形貌规整，达到原子级均匀。
[0006]但是，现有技术中公开的喷雾热解装置无论从工艺还是生产角度考虑，都存在一定的设计缺陷，主要存在的问题是：雾化器容易堵塞造成反应过程不连续、不稳定；热解温度下停留时间短，产品结晶度不好。
[0007]鉴于此，提出本申请。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统，旨在减少雾化器堵塞的发生，同时延长热解温度下的停留时间。
[0009]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种焙烧炉，在焙烧炉下部设置有用于将原料雾化成液滴并向上喷出的雾化器，雾化器的上方设置有加热区，加热区的上方设置有颗粒出口；
[0011]焙烧炉上还设置有气流发生组件，气流发生组件通过在焙烧炉内产生向上的气流，使至少部分液滴随气流向上穿过加热区，并从颗粒出口排出。
[0012]在可选的实施方式中，气流发生组件包括负压组件，负压组件包括风机。
[0013]在可选的实施方式中，所述雾化器包括气流式雾化器、压力式雾化器和超声波雾化器中的至少一种。
[0014]在可选的实施方式中，加热区上设置有用于控温的加热件，加热件包括烧嘴、电磁加热件和电阻加热元件中的至少一种；焙烧炉上还设置测温组件。
[0015]在可选的实施方式中，加热件为烧嘴，且烧嘴对称且沿炉体切线布置。
[0016]在可选的实施方式中，焙烧炉的底部内腔中安装有出料装置，焙烧炉的底壁上设置有出料口，出料口与料仓的进口相连，料仓的出口与下料阀相连，以将炉内的积料排出；
[0017]出料装置包括耙齿和用于驱动耙齿旋转的电机。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种制备锂电氧化物前驱体的系统，包括前述实施方式中任一项的焙烧炉。
[0019]在可选的实施方式中，在焙烧炉的颗粒出口连接有气固分离装置；气固分离装置的气体出口与除尘器的进口相连，除尘器的出气口与预浓缩器的气体进口连通；
[0020]预浓缩器的液体进口与用于混合前驱体原料的前驱体液储槽连通，预浓缩器的液体出口与雾化器连通。
[0021]在可选的实施方式中，预浓缩器的气体出口依次连接一级吸收塔和二级吸收塔，一级吸收塔的气体出口与二级吸收塔连通。
[0022]在可选的实施方式中，还包括依次设置的废气风机、水平液滴分离器和碱洗塔，二级吸收塔的气体出口通过废气风机与水平液滴分离器连通，水平液滴分离器的出口与碱洗塔连通。
[0023]本专利技术的有益效果是：采用在焙烧炉炉底雾化进料的方式，在焙烧炉内自下而上反应之后，利用炉顶的负压使产品从顶部的颗粒出口输出。由于气体携带产品从炉顶输出，相比于底部出料的装置本专利技术在热解温度下停留时间长，有利于提高产品结晶度；由于颗粒随气体从炉顶输出，能够防止颗粒流动堵塞雾化器，增加装置运行的稳定性。此外，本专利技术所提供的焙烧炉还能够通过调控负压的大小来调整停留时间；相比于传统的进出料方式，焙烧炉内下方区域的温度更容易控制，有利于精确控温和节能降耗。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本专利技术中喷雾热解法制备氧化物的设备流程图；
[0026]图2为本专利技术设备流程中进料系统放大图；
[0027]图3为本专利技术设备流程中烧嘴放大图；
[0028]图4为本专利技术设备流程中炉底物料清理装置图；
[0029]图5为本专利技术中喷雾热解法制备氧化物的工艺流程图；
[0030]图6为本专利技术实施例1制备产品的SEM图；
[0031]图7为本专利技术实施例1制备产品的PSD图；
[0032]图8为本专利技术实施例2制备产品的SEM图；
[0033]图9为本专利技术实施例2制备产品的XRD图；
[0034]图10为本专利技术实施例2制备产品的PSD图；
[0035]图11为本专利技术实施例3制备产品的SEM图；
[0036]图12为本专利技术实施例3制备产品的XRD图；
[0037]图13为本专利技术实施例4制备产品的SEM图；
[0038]图14为本专利技术实施例5制备产品的SEM图；
[0039]图15为本专利技术实施例6制备产品的SEM图；
[0040]图16为本专利技术实施例6制备产品的XRD图；
[0041]图17为本专利技术对比例1制备产品的SEM图；
[0042]图18为本专利技术对比例1雾化器堵塞情况图；
[0043]图19为本专利技术对比例2制备产品的SEM图；
[0044]图20为本专利技术对比例2雾化器堵塞情况图。
[0045]图标：1
‑
焙烧炉；2
‑
进料系统；3
‑
雾化器；31
‑
进液管路；32
‑
载气管路；4
‑
加热件；5
‑
测温组件；6
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耙齿；7
‑
电机；8
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料仓；9
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下料阀；10
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气固分离装置；11
‑
循环泵；12
‑
除尘器；13
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焙烧炉，其特征在于，在所述焙烧炉下部设置有用于将原料雾化成液滴并向上喷出的雾化器，所述雾化器的上方设置有加热区，所述加热区的上方设置有颗粒出口；所述焙烧炉上还设置有气流发生组件，所述气流发生组件通过在所述焙烧炉内产生向上的气流，使至少部分液滴随气流向上穿过加热区，并从所述颗粒出口排出。2.根据权利要求1所述的焙烧炉，其特征在于，所述气流发生组件包括负压组件，所述负压组件包括风机。3.根据权利要求1所述的焙烧炉，其特征在于，所述雾化器包括气流式雾化器、压力式雾化器和超声波雾化器中的至少一种。4.根据权利要求1所述的焙烧炉，其特征在于，所述加热区上设置有用于控温的加热件，所述加热件包括烧嘴、电磁加热件和电阻加热元件中的至少一种，所述焙烧炉上还设置测温组件。5.根据权利要求4所述的焙烧炉，其特征在于，所述加热件为烧嘴，且所述烧嘴对称且沿炉体切线布置。6.根据权利要求1所述的焙烧炉，其特征在于，所述焙烧炉的底部内腔中安装有出料装置，所述焙烧炉的底壁上设置有出料口，所述出料口与料仓的进口相连，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李付杰，沈震雷，董宇，牛帅帅，
申请(专利权)人：浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：