一種粉體材料的防腐蝕動態多層煅燒爐的製作方法

2023-04-29 19:02:26 2

本發明涉及煅燒爐，特別是一種粉體材料的耐腐蝕動態多層煅燒爐。

背景技術：

隨著當前新能源材料等新興粉體材料的大力發展，粉體製備設備成為各類新材料產業發展研究的重點和難點。如何保障粉體材料的形貌、粒度及其均勻性、能耗、控制精度等是粉體材料生產過程中的關鍵。目前，常見的動態煅燒設備及方法主要有耙式爐、迴轉窯、旋流動態煅燒爐。其中，迴轉窯在實際工業使用中存在爐壁燒結易掛料、動密封結構穩定性不足、物料熱利用率不高等問題。旋流動態煅燒爐存在對粉體物料的分級效果差、能耗高、維護複雜等問題。而耙式爐則存在爐內腐蝕氣氛對轉軸、耙齒等材料及設備的腐蝕問題，這些問題仍難以有效解決。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有設備技術中存在的問題，提供一種能實現粉體材料可控條件下的穩定動態煅燒，防止設備腐蝕，最終成形，獲得所需形貌、粒度、流動性良好的粉體材料的動態煅燒爐設備。

為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：一種粉體材料的防腐蝕動態多層煅燒爐，包括爐體、加熱系統、刮板、運動控制系統，爐體從外到內依次包括爐殼、保溫層、防腐層，爐體內設有上下平行的多層爐床，每層爐床固定於爐體內壁，爐床有一側與爐體內壁不連接，作為開放下料端，其中一層爐床的下料端靠近爐體內壁一側時，則該層的下一層爐床的下料端靠近該爐體內壁一側的相對側內壁，最底層之上的每層爐床承接相鄰上一層爐床的下落料，最底層爐床下料端下方的爐體部分對應開有出料口，最上層爐床上方的爐體部分開有加料口，爐體開有引風口，爐體下部設有輔助進氣口；運動控制系統包括與每層爐床對應的連杆、往復運動裝置、滑軌，滑軌固定在爐殼外壁上，連杆兩頭穿過爐體，其中一頭通過滑塊與滑軌滑動連接，另一頭與往復運動裝置連接，連杆與其在爐體穿孔間的間隙通過動密封裝置密封；刮板的上沿固定在連杆底部，下沿在爐床上方，刮板隨連杆的移動而刮料；加熱系統加熱爐內粉料。所述的防腐層為非金屬材料內襯；所述的刮板、連杆、爐床均有非金屬材料保護層。

所述加熱系統為熱風加熱，熱風源在爐體之外，爐體下部開設熱風口，通過管道接入熱風口，由風機抽取熱風供入爐內。

所述加熱系統為電加熱或輻射加熱，在每層爐床下安裝電加熱元件或熱輻射管。

加熱系統為電加熱或輻射加熱時，輔助進氣口根據所處理粉體材料選擇接通氧化性氣體氣源或還原性氣體氣源。

所述往復運動裝置為氣動式或機械式。

所述運動控制系統的運動速度、運行順序可調節。

所述引風口根據粉體材料的性質不同設置在爐體的任一位置。

使用時，採用多層聯動，物料經過進料口定時加入至煅燒爐內，首先落到最上面第一層爐床，在第一層爐床被刮板推動，在第一層爐床煅燒後落至第二層爐床。在第二層爐床被刮板推動，經過第二層爐床煅燒後帶至下一層；如此物料經過多層段煅燒，最終到達爐底下料口。過程中可根據需要通入氧化性或還原性氣體，用於氧化或還原所煅燒的粉體材料。

本發明相對現有技術具有以下有益效果：

本發明的分層結構，能實現粉體材料的緩慢動態煅燒處理，能有效解決粉體材料火法製備過程中產品團聚、流動性差、產品形貌差、直收率低等關鍵問題。本發明利用了往復運動機構的特點，通過防腐材料的精密防護，實現了對粉體材料簡單有效的動態煅燒，且該設備結構爐內均為非金屬材料，可有效防護腐蝕性氣體，解決了多層耙式爐機構防腐、設備雜質控制難等關鍵問題；且爐內氣流量小，解決了旋流動態爐對於微細粉塵回收難、產品直收率低等問題。本發明控制過程簡潔穩定，物料直收率高，在產品品質控制、操作性、成本控制方面等具有明顯的優勢和效果。此外，通過輔助進氣，促進了粉體材料煅燒反應的充分完成和產品物相結構的調整。該發明獲得的產品形貌好、收率高，系統控制穩定。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

本發明附圖標記含義如下：1-爐殼、2-保溫層、3-防腐層、4-爐床、5-動密封裝置、6-電加熱元件、7-連杆、8-往復運動裝置、9-滑軌、10-加料口、11-引風口、12-出料口、13-輔助進氣口、14-刮板。

具體實施方式

如圖1所示，一種粉體材料的防腐蝕動態多層煅燒爐，包括爐體、加熱系統、刮板、運動控制系統，爐體從外到內依次包括爐殼1、保溫層2、防腐層3，爐體內設有上下平行的多層爐床4，每層爐床4固定於爐體內壁，爐床4有一側與爐體內壁不連接，作為開放下料端，其中一層爐床4的下料端靠近爐體內壁一側時，則該層的下一層爐床4的下料端靠近該爐體內壁一側的相對側內壁，最底層之上的每層爐床4承接相鄰上一層爐床4的下落料，最底層爐床4下料端下方的爐體部分對應開有出料口12，最上層爐床4上方的爐體部分開有加料口10，爐體開有引風口11，爐體下部設有輔助進氣口13；運動控制系統包括與每層爐床4對應設置的連杆7、往復運動裝置8、滑軌9，滑軌9固定在爐殼1外壁上，連杆兩頭7穿過爐體，其中一頭固定滑塊，滑塊置於滑軌9內，滑塊在滑軌9內做直線式滑動，另一頭與往復運動裝置8連接，連杆7與其在爐體穿孔間的間隙通過動密封裝置5密封,動密封裝置5選用陶瓷編制纖維密封結構或其它已有的耐高溫動密封件；刮板14的上沿固定在連杆7底部，下沿在爐床4上方，刮板14隨連杆7的移動而刮料；加熱系統加熱爐內粉料；所述的防腐層3為非金屬材料內襯，所述的刮板14、連杆7、爐床4均有非金屬材料保護層。

所述加熱系統可以為熱風加熱，熱風源在爐體之外，爐體下部開設熱風口，通過管道接入熱風口，由風機抽取熱風供入爐內。

所述加熱系統也可以為電加熱或輻射加熱，在每層爐床4下安裝電加熱元件6或熱輻射管。

加熱系統為電加熱或輻射加熱時，輔助進氣口13根據所處理粉體材料選擇接通氧化性氣體氣源或還原性氣體氣源。

所述往復運動裝置8為氣動式或機械式，如由氣缸作出直線式往復運動，或由齒輪嚙合齒條，齒輪正轉、反轉，帶動齒條作出直線式往復運動。

所述運動控制系統的運動速度、運行順序可調節。

所述引風口11根據粉體材料的性質不同可設置在爐體的任一位置，實現由廢氣風機通過引風口排除爐內廢氣，使該爐內氣氛為微負壓狀態的作用。

本發明的應用例1：

利用上述設備對氯化鈷粉體進行氧化處理，步驟如下：

a、將氯化鈷粉體加入煅燒爐進料口；

b、氯化鈷粉體自由下落至第一層爐床，第一層刮板運動，將持續煅燒的粉體推動至第一層下料處；

c、粉體自由下落至第二層爐床，第二層刮板運動，將粉體拉動至下一層下料處；

d、煅燒溫度為700℃，經過5層煅燒；

e、刮板運動速度為20mm/min；

f、煅燒過程中通入80%的氧氣；

g、最終在出料口獲得動態煅燒後的粉體。

處理後氯化鈷粉體被氧化為四氧化三鈷，產品流動性好，堆積角為20°。在電池正極材料加工中易於混料加工，解決了混料不均導致的產品一致性不佳的問題。

本發明的應用例2：

利用上述設備對氯化鈷粉體進行還原處理，包括以下步驟：

a、將氯化鈷粉體加入煅燒爐上段進料口；

b、氯化鈷粉體自由下落至第一層爐床，第一層刮板運動，將持續煅燒的粉體推動至第一層下料處；

c、粉體自由下落至第二層爐床，第二層刮板運動，將粉體拉動至下一層下料處；

d、煅燒溫度為300℃，經過6層煅燒；

e、刮板運動速度為20mm/min；

f、煅燒過程中通入氫氣；

g、最終在出料口獲得動態煅燒後的鈷粉。

通過上述處理獲得的d50值為5μm的鈷粉，流動性好，粉體的堆積角為18°。該粉體用於硬質合金中時，易於混料、加工，大大改善了合金成分的均勻性，降低了加工難度。