CN204088459U - 粉体烧结系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种粉体烧结系统，包括，一炉体，所述炉体具有一封闭的漏斗状反应腔；至少一个第一分散装置，设置于所述炉体的底部，用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁；至少一个第二分散装置，设置于所述炉体的侧壁，用于使炉体侧壁的粉体离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔内；一加热装置，设置于所述炉体的外表面；一进气装置，用于向漏斗状反应腔内输入保护气体；一排气装置，用于将漏斗状反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一进料装置；以及一出料装置。

Description

粉体烧结系统

技术领域

本实用新型涉及一种粉体烧结系统，尤其涉及一种气氛保护条件下的粉体烧结系统。

背景技术

粉体通常是指离散状态下尺寸较小的固体颗粒的集合体，人体长期呼吸含有粉体的空气，粉体吸入过多会堆积在肺部，对人体健康产生极大的危害。烧结可使粉体由离散颗粒的集合体转变为晶体结合体的材料或制品，可以使粉体得到有效的利用，并且降低粉体对环境的污染。

现有的粉体烧结系统大多采用静态烧结，烧结过程中粉体呈堆积状态，造成粉体内外烧结温度相差较大，且粉体原料混合不均匀，进而存在粉体烧结不均衡，部分粉体在烧结空间内烧结不够充分，产品成品率不高等问题。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以实现粉体动态烧结的粉体烧结系统。

一种粉体烧结系统，包括，一炉体，所述炉体具有一封闭的漏斗状反应腔；至少一个第一分散装置，设置于所述炉体的底部，用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁；至少一个第二分散装置，设置于所述炉体的侧壁，用于使炉体侧壁的粉体离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔内；一加热装置，设置于所述炉体的外表面；一进气装置，用于向漏斗状反应腔内输入保护气体；一排气装置，用于将漏斗状反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一进料装置；以及一出料装置。

本实用新型通过在粉体烧结系统中合理布局分散装置，该分散装置使粉体快速升降旋转，提高了粉体的碰撞几率，从而使粉体的混合更均匀。而且由于在炉体底部设置一分散装置，使得该粉体烧结系统在烧结过程中粉体呈分散的悬浮状态，相当于每个颗粒单独烧结，烧结温度比较均一，从而实现粉体的均匀混合和烧结的有机结合。

附图说明

图1为本实用新型实施例粉体烧结系统的剖面示意图。

图2为本实用新型实施例粉体烧结系统中第一分散装置的立体示意图。

图3为图2中第一分散装置的俯视示意图。

主要元件符号说明

粉体烧结系统	10
		炉体	110
漏斗状反应腔	112
		表面涂覆层	114
第一分散装置	120
		分散轮	122
传动器	124
		第二分散装置	130
加热装置	140
		进气装置	150
排气装置	160
		气固分离单元	162
排气管	164
		自动控制阀	166
气体缓冲单元	168
		进料装置	170
进料管	172
		锥形容器	174
气体置换室	176
		出料装置	180
出料管	182
		控制阀	184
抽真空装置	190
		压力检测装置	200
气体检测装置	210

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本实用新型提供的粉体烧结系统10作进一步的详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供一种粉体烧结系统10，包括一炉体110、一第一分散装置120、一第二分散装置130、一加热装置140、一进气装置150、一排气装置160、一进料装置170以及一出料装置180。

所述炉体110具有一封闭的漏斗状反应腔112。所述炉体110的上部可以为一中空的柱状结构、中空的锥形结构、或中空的台状结构等；所述炉体110的下部可以为一中空的台状结构。优选的，所述炉体110的上部为一中空的柱状结构，所述炉体110的下部为一中空的台状结构。所述中空的柱状结构和中空的台状结构相互配合从而合围形成一封闭的漏斗状反应腔112。所述中空的柱状结构可以为一中空的圆柱体或棱柱体。所述棱柱体可以是四棱柱、五棱柱或六棱柱等。所述台状结构也可以为与所述圆柱体或棱柱体相互配合的圆台或棱台。可以理解，当所述棱柱体为四棱柱、五棱柱或六棱柱时，所述棱台可以是与其相互配合的四棱台、五棱台或六棱台。本实施例中，所述炉体110的上部为一中空圆柱体结构，下部为一中空圆台结构。所述炉体110的材料选自耐高温材料。进一步的，为了防止粉体在烧结过程中粘附于所述炉体110的内壁，可以进一步在所述炉体110的内壁设置一表面涂覆层114。该表面涂覆层114可以为陶瓷类涂层、石墨类涂层、聚四氟乙烯涂层或其它耐高温涂层。该表面涂覆层114可以避免铁等金属杂质的引入，使生产过程比较洁净。

所述第一分散装置120用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁，提高粉体的碰撞几率，从而使粉体混合均匀。所述第一分散装置120的数量可以根据实际需要设计为一个、两个或多个。所述第一分散装置120设置于所述炉体110的底部。优选的，所述炉体底部的中心位置设置一个所述第一分散装置120。本实施例中，包括一个第一分散装置120设置于所述中空圆台结构的底面的中心位置。

所述第二分散装置130用于使炉体侧壁的粉体再次离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔112内部。优选的，所述第二分散装置130可以将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔112的中心轴位置。所述第二分散装置130的数量可以根据实际需要设计为一个、两个或多个。所述第二分散装置130设置于所述炉体110的侧壁，优选的，所述第二分散装置130设置于炉体侧壁且靠近所述炉体顶部设置。当所述第二分散装置130的数量为两个以上时，所述两个以上第二分散装置130可以设置于所述炉体侧壁的同一高度或不同高度。优选的，所述两个以上第二分散装置130设置于所述炉体侧壁的同一高度。更优选的，所述炉体侧壁同一高度的所述第二分散装置130的数量为偶数个，且同一高度的偶数个第二分散装置130相对于所述漏斗状反应腔112的中心轴两两相对设置，可以使所述粉体烧结系统10得到更好的固定，以及可以更有利于粉体运动轨迹的调节。当在所述炉体110侧壁的多个不同高度上分别设置第二分散装置130时，可以通过调节位于不同高度上的第二分散装置130的转速来调节粉体的分布。本实施例中，包括两个第二分散装置130，该两个第二分散装置130设置于所述中空圆柱体侧壁的同一高度上，且该两个第二分散装置130相对于所述漏斗状反应腔112的中心轴相对设置。

请参阅图2-3，每一个第一分散装置120包括一分散轮122、一传动器124以及一电路控制器（图中未标识）。所述分散轮122设置于所述炉体110的内部，用于使粉体离心分散。所述分散轮122的材质可以为陶瓷、不锈钢合金等耐高温材质。所述分散轮122的转速范围为0~20000r/min。优选的，所述分散轮122的转速范围为2000~10000r/min。该转速范围不仅有利于粉体很好的离心，使粉体均匀混合；而且有利于粉体烧结系统10的固定，并有利于降低能耗。所述传动器124设置于所述炉体110的外部，用于驱动所述分散轮122以一定转速转动。所述传动器124可以为磁力耦合传动器、电机控制传动器或机械传动器等。所述电路控制器与所述传动器124连接，并为所述传动器124提供电力。本实施例中，所述分散轮122的旋转轴与所述漏斗状反应腔112的中心轴平行，所述分散轮122为中空的笼式搅拌器，高速旋转时，中心产生负压，将粉体甩至四周。

所述第二分散装置130的结构、材料以及转速等均与所述第一分散装置120相同。其不同仅在于，优选的，所述第二分散装置130的分散轮122的旋转轴与所述漏斗状反应腔112的中心轴垂直。

所述加热装置140包括一加热元件142以及一热电偶（图中未标识）。所述加热元件142套设于所述炉体110的外部，用于加热所述炉体110。所述加热装置140可以使所述漏斗状反应腔112内的温度达到100℃~1300℃。本实施例中，所述加热装置140的加热元件142为一电阻丝，该电阻丝绕设在炉体110的外表面。所述热电偶设置于所述漏斗状反应腔112的内部，用于对漏斗状反应腔112内的温度进行探测及控制。

所述加热装置140可进一步包括一保温层（图中未标识）以及一保护层（图中未标识）。所述保温层及保护层依次套设在所述加热元件142的外表面。

所述进气装置150用于向所述漏斗状反应腔112内输入保护气体，例如氧化性气体、还原性气体或惰性气体等，其包括至少两个进气管152以及一与所述至少两个进气管152相连接的气体供应装置（图中未标示）。所述进气管152的出气口的位置及设置方式不限。优选地，所述进气管152的出气口设置于设置于所述炉体110的顶部与所述第二分散装置130之间的炉体侧壁，且所述进气管152的方向倾斜向下并与所述漏斗状反应腔112的中心轴形成一大于0度且小于90度的夹角。这样设置的好处的是：可以调节粉体在漏斗状反应腔112内的运动轨迹，从而实现粉体的均匀混合和烧结的有机结合。更优选的，所述进气管152的方向倾斜向下并与所述漏斗状反应腔112的中心轴形成一大于等于30度且小于等于60度的夹角。本实施例中，所述进气管152的方向倾斜向下并与所述漏斗状反应腔112的中心轴形成一45度的夹角。可以理解，所述进气管152的数量可以根据所述第二分散装置130的数量对应设置。本实施例中，设置于所述中空圆柱体结构的每一第二分散装置130与所述炉体110顶部之间的炉体侧壁均对应设置有一进气管152。为了防止所述进气管152被高温破坏，可以在每一进气管152的出气口处分别设置一耐高温滤网。

所述排气装置160用于将烧结过程中的热烟气等烧结产物及时排出。所述排气装置160包括一气固分离单元162、一排气管164、一自动控制阀166以及一气体缓冲单元168。所述气固分离单元162设置于所述炉体110的顶部，用于防止排气管164的堵塞。所述气固分离单元162包括气固分离器、筛网以及脉冲反向充气元件等耐高温元件。所述气体缓冲单元168设置于所述气固分离单元162远离所述炉体110的一端。所述排气管164设置于所述气体缓冲单元168远离所述炉体110的一端。所述自动控制阀166设置于所述排气管164的管道上，当漏斗状反应腔112内的压力超过设定值时，自动控制阀166的阀门可以自动打开排气。

所述进料装置170也设置于所述炉体的顶部，进而可以使粉体利用自身重力下降到炉体110的底部。所述进料装置170包括一进料管172、一锥形容器174以及一蝶阀（图中未标识）。所述蝶阀位于所述进料管172与锥形容器174之间，所述锥形容器174通过所述进料管172与所述漏斗状反应腔112相互连接。所述进料装置170还可以包括一气体置换室176，用于除去粉体内部的氧气，并使粉体之间充满氮气等保护性气体。所述气体置换室176设置于所述锥形容器174远离所述炉体110的一端。粉体在所述气体置换室176中经过反复置换后，可以通过翻板的形式转入所述进料装置170中的锥形容器174中暂存，当需要进料时，粉体通过所述蝶阀从所述锥形容器174转入到进料管172中，并通过进料管172向所述漏斗状反应腔112内逐渐进料。

所述出料装置180设置于所述炉体110侧壁的下部，用于将烧结后的粉体从漏斗状反应腔112内输出。所述出料装置180包括一出料管182以及一控制阀184。所述控制阀184设置在所述出料管182的管道上，当粉体烧结完成后需要出料时，打开该控制阀184出料。可以理解，所述进料装置170以及出料装置180的数量也可以为两个或多个。

所述粉体烧结系统10还可以进一步包括一抽真空装置190，用于将漏斗状反应腔112内的空气抽出。优选的，该抽真空装置190的接口设置于所述气固分离单元162远离所述炉体110的一端。

所述粉体烧结系统10可进一步包括压力检测装置200和/或气体检测装置210。该压力检测装置200用于检测漏斗状反应腔112内的气体压力，该气体检测装置210用于检测漏斗状反应腔112内的气体组分。该压力检测装置200以及气体检测装置210可以设置于所述炉体110的顶部。

所述粉体烧结系统10可进一步包括一可视窗（图未标），便于对漏斗状反应腔112中粉体的状态进行观察。该可视窗可以设置在所述炉体110的侧壁或顶部。

该粉体烧结系统10可以用于制备锂离子电池正极活性材料或负极活性材料，主要是锂过渡金属复合氧化物类活性材料，例如磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂及钛酸锂等。

所述粉体烧结系统10的工作原理为：在烧结前对漏斗状反应腔112进行抽真空，当漏斗状反应腔112内的真空度达到一定程度后停止抽真空，并向漏斗状反应腔112内通氮气等保护气体，利用气体检测装置210在气体检测口反复多次检测气体含量直至漏斗状反应腔112内的气体达到技术指标；粉体经过进料装置170中的气体置换室176进行反复置换后，将粉体通过进料管172输入到漏斗状反应腔112内，粉体靠自身重力作用下落，当接触到炉体110底部的第一分散装置120时，粉体在强离心作用下，被甩至炉体110的内壁，并沿着炉体110的内壁螺旋上升，同时被加热，实现粉体的烧结过程；当粉体上升到上部的两个第二分散装置130时，再次被高速离心，并被甩到漏斗状反应腔112中心，在重力作用下下落，反复此过程，实现粉体的均匀混合，以及最终烧结。

本实用新型实施例提供的粉体烧结系统具有以下特点：其一，通过合理布局分散装置，实现粉体在炉体内部的动态烧结，可以使粉体在烧结过程中均匀分散。其二，通过分散装置与进气装置和排气装置的配合实现了产品大规模工业化连续生产，大大提高了粉体烧结产品的一致性。其三，在粉体烧结过程中，仅进气管、排气管以及进料口与外界接触，使得粉体烧结系统的密闭性良好。其四，由于在烧结过程中反应腔内气体置换完毕后，即可停止通入保护气体，所以该粉体烧结系统可以节约气体用量。另外，该粉体烧结系统还具有占地空间小等突出优点。

另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其他变化，当然，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种粉体烧结系统，其特征在于，包括：

一炉体，所述炉体具有一封闭的漏斗状反应腔；

至少一个第一分散装置，设置于所述炉体的底部，用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁；

至少一个第二分散装置，设置于所述炉体的侧壁，用于使炉体侧壁的粉体离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔内；

一加热装置，设置于所述炉体的外表面；

一进气装置，用于向漏斗状反应腔内输入保护气体；

一排气装置，用于将漏斗状反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；

一进料装置；以及

一出料装置。

2.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述炉体的上部为一中空的柱状结构，下部为一中空的台状结构，所述中空的柱状结构和中空的台状结构合围形成一封闭的漏斗状反应腔。

3.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述炉体底部的中心位置设置一个所述第一分散装置。

4.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述至少一个第二分散装置设置于炉体侧壁且靠近所述炉体的顶部设置。

5.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，当所述第二分散装置的数量为两个以上时，所述两个以上第二分散装置设置于所述炉体侧壁的同一高度或不同高度。

6.如权利要求5所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述炉体侧壁同一高度的所述第二分散装置的数量为偶数个，且同一高度的偶数个第二分散装置相对于所述漏斗状反应腔的中心轴两两相对设置。

7.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述至少一个第一分散装置以及至少一个第二分散装置均包括一分散轮以及一传动器，所述分散轮设置于所述炉体的内部，用于使粉体高速离心；所述传动器设置于所述炉体的外部，用于驱动所述分散轮转动。

8.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述进气装置包括至少两个进气管，所述进气管的出气口设置于所述炉体顶部与所述第二分散装置之间的炉体侧壁，且所述进气管的方向倾斜向下并与所述漏斗状反应腔的中心轴形成一大于0度且小于90度的夹角。

9.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述排气装置包括一气固分离单元、一排气管以及一自动控制阀，所述气固分离单元设置于所述炉体的顶部，所述排气管设置于所述气固分离单元远离所述炉体的一端，所述自动控制阀设置于所述排气管的管道上。

10.如权利要求1所述的粉体烧结系统，其特征在于，所述进料装置包括一进料管、一锥形容器、一蝶阀以及一气体置换室，所述蝶阀位于所述进料管与锥形容器之间，所述锥形容器通过所述进料管与所述漏斗状反应腔相互连接，所述气体置换室设置于所述锥形容器远离所述炉体的一端。