CN108759459A - 锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备及煅烧方法 - Google Patents

Abstract

锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备及煅烧方法，该设备包括回转窑体、传动装置和动力装置，动力装置通过传动装置与回转窑体相连，回转窑体包括回转窑筒体，在回转窑体外壳上连续布置有独立的微波发射器，微波发射器上连接有波导管，波导管连接回转窑筒体；回转窑体不同温区的温度通过调节微波发射器的微波功率进行控制；回转窑体的窑头设有排料装置，窑尾设有加料器；回转窑体的窑头设有送风枪，送风枪与回转窑筒体连通，窑尾设有排气烟道；回转窑体内部的烧结气氛通过窑头的送风枪进行控制。本发明热利用率高，尤其有利于纳米材料的制备，可实现连续进料连续出料，大幅度提高锂离子电池材料制备的效率，且产生温室气体少，对环境影响小。

Description

锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备及煅烧方法

技术领域

本发明涉及微波煅烧设备技术领域，具体是涉及一种锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备及煅烧方法。

背景技术

微波是一种高效而又环保的新型加热能源，具有选择性加热的特性，从而在粉末煅烧加工等方面也发挥了其优异的特性。微波加热法与常规的热辐射加热方法相比有很多的优点，如合成材料简单快速；此外，微波方法对控制大规模的合成特别有效，因为它能最大限度的减少热梯度的影响。但当前使用的微波设备基本为间歇式作业，重复性差，无法进行连续规模化生产。

回转窑在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理，这类设备被称为回转窑。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑（即活性石灰窑）用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。

目前回转窑在锂离子电池材料等新材料领域的应用几乎为零，且传统回转窑的加热方式基本采用化石燃料的燃烧：天然气、燃煤或者混合燃料，热利用率低其产生大量的温室气体等，对环境影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种热利用率高，对环境影响小的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备及煅烧方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，包括回转窑体、传动装置和动力装置，动力装置通过传动装置与回转窑体相连，回转窑体包括回转窑筒体，在回转窑体外壳上连续布置有独立的微波发射器，微波发射器上连接有波导管，波导管连接回转窑筒体；回转窑体不同温区的温度通过调节微波发射器的微波功率进行控制；所述回转窑体的窑头设有排料装置，窑尾设有加料器；所述回转窑体的窑头设有送风枪，送风枪与回转窑筒体连通，窑尾设有排气烟道；所述回转窑体内部的烧结气氛通过窑头的送风枪进行控制。

进一步，所述回转窑体通过托轮与滚圈支撑在钢筋混泥土的基座上，所述回转窑体的固定倾斜度是2-30 %。

进一步，所述窑头的送风枪同时向回转窑筒体输送空气、氧气、氮气和氩气中的一种或一种以上。

进一步，所述回转窑体的窑头设有窑头密封装置，窑头密封装置采用迷宫密封装置或者接触密封装置；所述回转窑体的窑尾设有窑尾密封装置，窑尾密封装置采用接触密封装置。

进一步，所述回转窑体的窑头安装有窑头罩，所述回转窑体的窑尾安装有窑尾罩，窑尾罩的尾部为返料仓，返料仓底部开有返料出口，返料仓上设有返料仓门，通过返料仓对加料过程洒落的物料和排气烟道返落的物料进行回收。

进一步，所述动力装置为电机，所述传动装置包括减速器、齿轮机构，电机与减速器相连，减速器与齿轮机构相连，齿轮机构与回转窑筒体相连；所述齿轮机构包括主动轮和从动轮，所述减速器与主动轮相连，主动轮与从动轮相连，从动轮安装在回转窑筒体上，通过齿轮机构带动回转窑筒体转动。

进一步，所述回转窑体内部设有加强物料的翻滚的挡板。

进一步，所述回转窑体内部设有使物料加热均匀的换热器，换热器是格板式、蜂窝式和放射式中的一种或一种以上。

进一步，所述回转窑的窑尾安装有防止物料掉出的挡圈。

进一步，所述回转窑筒体内表面设有保温层，保温层表面设有耐温层；保温层材料是氧化铝、氧化锆和碳化硅中的一种或一种以上。

一种采用锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备的煅烧方法，包括以下步骤：

① 将待煅烧物料进行精确称量，如有必要可以进行预混料及与加热；

② 将上述准备好的物料通过加料装置加入回转窑体；

③ 控制物料在回转窑体平均填充系数为0-0.8；

④ 设定温区数量为9个，从窑尾至窑头的温区温度通过控制微波功率进行控制，分别为300、450、700、1000、1000、850、600、450、和250 ℃；

⑤ 控制回转窑体的转速使物料在回转窑体内部的停留时间为0.1-100h；

⑥ 通过送气枪同时向回转窑体输送空气和氧气，空气和氧气的输送比例为0-1 :3，且总送风量控制在0-100 m³/h。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

将回转窑应用到锂离子电池材料的制备领域，利用回转窑内物料始终处于动态的特点，并结合适量的挡板加强物料的翻滚，有效避免煅烧过程中物料的粘结，并采用微波加热方式对回转窑内物料进行加热煅烧，有效避免窑内温度梯度的产生，热利用率高，使得煅烧得到的锂离子电池材料性质一致性优异，尤其有利于纳米材料的制备，可实现连续进料连续出料，大幅度提高锂离子电池材料制备的效率，且产生温室气体少，对环境影响小。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是图1的C-C剖视图。

图中：1—加料器，2—排气烟道，3—窑尾罩，4—窑尾密封装置，5—挡圈，6—微波发射器，7—回转窑体外壳，8—耐温层，9—换热器，10—保温层，11—回转窑筒体，12—滚圈，13—窑头密封装置，14—窑头罩，15—送风枪，16—排料装置，17—基座，18—托轮，19—电机，20—齿轮机构，21—返料仓，22—返料出口，23—返料仓门。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

参照图1-4，本实施例包括回转窑体、传动装置和动力装置，动力装置通过传动装置与回转窑体相连，回转窑体通过托轮18与滚圈12支撑在钢筋混泥土的基座上17，回转窑体的固定倾斜度是6 %。回转窑体包括回转窑筒体11，在回转窑体外壳7上连续布置有独立的微波发射器6，微波发射器6上连接有波导管，波导管连接回转窑筒体11；回转窑体不同温区的温度通过调节微波发射器6的微波功率进行控制；在回转窑体的窑头设有排料装置16，窑尾设有加料器1。

在回转窑体的窑头设有送风枪15，送风枪15与回转窑筒体11连通，窑尾设有排气烟道2。本实施例中，窑头的送风枪15同时向回转窑体输送空气和氧气，空气和氧气的输送比例为2:3，且空气和氧气的总输送量为8 m³/h，最后气体由窑尾的排气烟道2排出。在实际应用中，窑头的送风枪15可以同时向回转窑筒体11输送空气、氧气、氮气和氩气中的一种或一种以上，并可以任意调整不同气体的输送比例，最后气体由窑尾的排气烟道2排出。

在回转窑体的窑头设有窑头密封装置13，窑头密封装置13采用迷宫密封装置或者接触密封装置；窑尾设有窑尾密封装置4，窑尾密封装置4采用接触密封装置。在回转窑体的窑头安装有窑头罩14，窑尾安装有窑尾罩3，窑尾罩3的尾部为返料仓21，返料仓21底部开有返料出口22，返料仓21上设有返料仓门23，通过返料仓21对加料过程洒落的物料和排气烟道返落的物料进行回收。

动力装置为电机19，传动装置包括减速器、齿轮机构20，电机19与减速器相连，减速器与齿轮机构20相连，齿轮机构20与回转窑筒体11相连，齿轮机构20包括主动轮和从动轮，减速器与主动轮相连，主动轮与从动轮相连，从动轮安装在回转窑筒体11上，通过齿轮机构20带动回转窑筒体11转动。

回转窑体内部布置有挡板和换热器9，挡板能加强物料的翻滚，换热器9使物料加热均匀。本实施例中，换热器9是格板式，在实际应用中，换热器9可以是格板式、蜂窝式和放射式中的一种或一种以上。

回转窑的窑尾安装有挡圈5，防止物料掉出来。

回转窑筒体11内表面设有保温层10，保温层10表面设有耐温层8。本实施例中，保温层材料是氧化铝，在实际应用中，保温层材料是氧化铝、氧化锆和碳化硅中的一种或一种以上。

待烧结物料通过加料器1加到回转窑体内部，最后通过排料装置16输出锂离子电池材料，电机19带动齿轮20转动，齿轮20带动回转窑体转动，物料在回转窑体内部停留的时间通过控制回转窑体的转速进行调节；回转窑体内部的烧结气氛通过窑头的送风枪15进行控制。

一种采用上述微波辅助动态连续煅烧设备的煅烧方法，包括以下步骤：

① 将待煅烧物料进行精确称量，如有必要可以进行预混料及与加热；

② 将上述准备好的物料通过加料装置1加入回转窑体；

③ 控制物料在回转窑体平均填充系数为0.05；

④ 设定温区数量为9个，从窑尾至窑头的温区温度通过控制微波功率进行控制，分别为300、450、700、1000、1000、850、600、450、和250 ℃；

⑤ 控制回转窑体的转速使物料在回转窑体内部的停留时间为10h；

⑥ 通过送气枪15同时向回转窑体输送空气和氧气，空气和氧气的输送比例为1:3，且总送风量控制在10 m³/h。

本发明在回转窑体外壳7上连续布置有独立的微波发射器6，微波发射器6上连接有波导管，波导管连接回转窑筒体11，通过分别控制回转窑体不同部位微波的功率达到分区控温的目的；被煅烧物料在回转窑体内部一直处于运动状态，再配合回转窑体内部挡板进行翻滚搅拌，可以有效防止物料粘结，尤其有利于纳米材料的制备；该设备可实现连续进料连续出料，大幅度提高锂离子电池材料制备的效率。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，包括回转窑体、传动装置和动力装置，动力装置通过传动装置与回转窑体相连，回转窑体包括回转窑筒体，其特征在于：在回转窑体外壳上连续布置有独立的微波发射器，微波发射器上连接有波导管，波导管连接回转窑筒体；回转窑体不同温区的温度通过调节微波发射器的微波功率进行控制；所述回转窑体的窑头设有排料装置，窑尾设有加料器；所述回转窑体的窑头设有送风枪，送风枪与回转窑筒体连通，窑尾设有排气烟道；所述回转窑体内部的烧结气氛通过窑头的送风枪进行控制。

2.如权利要求1所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑体通过托轮与滚圈支撑在钢筋混泥土的基座上，所述回转窑体的固定倾斜度是2-30%。

3.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述窑头的送风枪同时向回转窑筒体输送空气、氧气、氮气和氩气中的一种或一种以上。

4.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑体的窑头设有窑头密封装置，窑头密封装置采用迷宫密封装置或者接触密封装置；所述回转窑体的窑尾设有窑尾密封装置，窑尾密封装置采用接触密封装置。

5.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑体的窑头安装有窑头罩，所述回转窑体的窑尾安装有窑尾罩，窑尾罩的尾部为返料仓，返料仓底部开有返料出口，返料仓上设有返料仓门，通过返料仓对加料过程洒落的物料和排气烟道返落的物料进行回收。

6.如权利要求或21所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述动力装置为电机，所述传动装置包括减速器、齿轮机构，电机与减速器相连，减速器与齿轮机构相连，齿轮机构与回转窑筒体相连；所述齿轮机构包括主动轮和从动轮，所述减速器与主动轮相连，主动轮与从动轮相连，从动轮安装在回转窑筒体上，通过齿轮机构带动回转窑筒体转动。

7.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑体内部设有加强物料的翻滚的挡板；所述回转窑体内部设有使物料加热均匀的换热器，换热器是格板式、蜂窝式和放射式中的一种或一种以上。

8.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑的窑尾安装有防止物料掉出的挡圈。

9.如权利要求1或2所述的锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备，其特征在于：所述回转窑筒体内表面设有保温层，保温层表面设有耐温层；保温层材料是氧化铝、氧化锆和碳化硅中的一种或一种以上。

10.一种采用锂离子电池材料微波辅助动态连续煅烧设备的煅烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

① 将待煅烧物料进行精确称量，如有必要可以进行预混料及与加热；

② 将上述准备好的物料通过加料装置加入回转窑体；

③ 控制物料在回转窑体平均填充系数为0-0.8；

④ 设定温区数量为9个，从窑尾至窑头的温区温度通过控制微波功率进行控制，分别为300、450、700、1000、1000、850、600、450和250 ℃；

⑤ 控制回转窑体的转速使物料在回转窑体内部的停留时间为0.1-100h；

⑥ 通过送气枪同时向回转窑体输送空气和氧气，空气和氧气的输送比例为0-1:3，且总送风量控制在0-100 m³/h。