CN209685318U - 一种磷酸铁制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于磷酸铁制备技术领域，具体涉及一种磷酸铁制备系统。为了解决采用氮气作为磷酸铁制备过程的输送介质时，存在成本高的问题，本实用新型公开了一种磷酸铁制备系统。该磷酸铁制备系统，包括压缩空气制备单元、气流粉碎设备和物料收集设备；其中，压缩空气制备单元，包括依次连接的空气压缩机、除油过滤器、冷干机、除水过滤器和吸干机；吸干机的出口与气流粉碎设备的进气口连通，气流粉碎设备的出料口与物料收集设备的进料口连通。本实用新型的磷酸铁制备系统可以获得含水率低至千分之一的干燥压缩空气作为磷酸铁制备过程的运输介质，从而降低制气设备的投入成本和后期运营成本，实现对磷酸铁制备成本的大幅度降低。

Description

一种磷酸铁制备系统

技术领域

本实用新型属于磷酸铁制备技术领域，具体涉及一种磷酸铁制备系统。

背景技术

电池级磷酸铁是磷酸铁锂动力电池的正极材料前驱体。随着新能源行业在近两年遍地开花式的发展，市场上出现了多种不同生产制备磷酸铁的工艺和设备。但是，随着国家对新能源政策的调整，行业内对于磷酸铁的指标要求愈加严苛，其中，对磷酸铁的水分控制要求由2015年的小于1％标准现已提升至小于0.3％的标准要求，而这也对磷酸铁的制备厂家提出了更高的要求挑战。

目前，市场上主要采用气流粉碎设备和氮气的组合方式进行磷酸铁的制备，这样，氮气在引风机的作用下作为磷酸铁运输介质的过程中，还可以将氮气作为保护气，使整个气流粉碎设备内部形成氮气环境隔离磷酸铁与空气的接触，进而实现磷酸铁与空气中水分的隔离，达到对磷酸铁的水分控制。然而，在实际使用氮气作为保护气进行磷酸铁制备时，为了保证氮气的供应量，需要专门配备制氮设备进行大量氮气的制备和存储，从而会增加设备的采购成本，而且由于氮气释放到大气中后无法回收利用，因此在整个磷酸铁的制备过程中，需要持续进行大量氮气的制备，这样又会极大的增加后期运行成本，导致最终磷酸铁的制备成本居高不下。

实用新型内容

为了解决采用氮气作为磷酸铁制备过程的运输介质和保护气时，存在高成本的问题，本实用新型提出了一种磷酸铁制备系统。该磷酸铁制备系统，包括压缩空气制备单元、气流粉碎设备和物料收集设备；其中，所述压缩空气制备单元，包括依次连接的空气压缩机、除油过滤器、冷干机、除水过滤器和吸干机；所述吸干机的出口与所述气流粉碎设备的进气口连通，所述气流粉碎设备的出料口与所述物料收集设备的进料口连通。

优选的，所述压缩空气制备单元，还包括除尘过滤器；所述除尘过滤器位于所述吸干机和所述气流粉碎设备之间。

优选的，所述气流粉碎设备中的分级叶轮采用立式安装结构。

进一步优选的，所述分级叶轮采用锆铝复合陶瓷材质加工制造。

优选的，所述物料收集设备采用布袋除尘器结构，并且选用双覆膜针刺毡的内袋。

进一步优选的，所述物料收集设备的内部设置多个并联腔体，形成冗余结构设计。

优选的，所述气流粉碎设备与所述物料收集设备之间的管道内设有永磁铁棒。

进一步优选的，所述气流粉碎设备与所述物料收集设备之间的管道内设有多个所述永磁铁棒，并且多个所述永磁铁棒呈梅花状分布。

优选的，所述气流粉碎设备的腔体内表面、所述物料收集设备的腔体内表面以及磷酸铁流经管道的内表面均设有隔磁涂层。

进一步优选的，所述隔磁涂层采用高密度聚乙烯材质。

采用本实用新型的磷酸铁制备系统进行磷酸铁粉末制备时，具有以下有益效果：

1、在本实用新型中，通过采用由空气压缩机、除油过滤器、冷干机、除水过滤器和吸干机依次串联形成的压缩空气制备单元，可以获得含水率低至千分之一的干燥压缩空气作为磷酸铁制备过程的运输介质。这样，不仅可以省去采用氮气作为运输介质和保护气时需要投入的高额制氮设备成本，而且还可以大大降低后期持续制备氮气的运营成本，从而实现对磷酸铁制备成本的大幅度降低。其中，通过试验发现后期运营成本中，制备压缩空气成本仅是制备氮气成本的20％，即制备气体的运营成本降低了80％。

2、在本实用新型中，通过在气流粉碎设备的腔体内表面、物料收集设备的腔体内表面以及磷酸铁流经管道的内表面设置隔磁涂层，从而可以严格控制外界磁性物质的引入，使最终获得的磷酸铁满足磁性物质小于等于2ppm的要求标准，保证磷酸铁的制备质量。

3、在本实用新型中，通过在物料收集设备的内部设置多个并联腔体，形成物料收集设备对磷酸铁粉末收集的冗余结构设计，从而可以实现物料收集设备中布袋的在线自我恢复，避免粉末堵塞现象，保证物料收集设备对磷酸铁粉末的连续收集处理，大大提高对磷酸铁的制备效率。

附图说明

图1为本实施例磷酸铁制备系统的连接示意图；

图2为本实施例中压缩空气制备单元的结构示意图；

图3为本实施例中气流粉碎设备和物料收集设备的连接示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案作进一步介绍。

结合图1至图3所示，本实施例的磷酸铁制备系统，包括压缩空气制备单元1、气流粉碎设备2和物料收集设备3。压缩空气制备单元1，包括依次连接的空气压缩机11、除油过滤器12、冷干机13、除水过滤器14和吸干机15。其中，吸干机15的出口与气流粉碎设备2的进气口连通，气流粉碎设备2的出料口与物料收集设备3的进料口连通，从而形成以压缩空气作为磷酸铁运输介质的磷酸铁制备系统。

结合图2所示，在本实施例中，首先，由空气压缩机11直接从其周围的大气中获取空气，并压缩做功形成压缩空气。接着，压缩空气经过管道穿过除油过滤器12进入冷干机13中，其中在此过程中经过除油过滤器12的除油处理，脱去压缩空气中可能携带的少量油污或粉尘颗粒，形成无油压缩空气。与此同时，无油压缩空气在冷干机13中，经过冷干处理后脱去其中含有的95％水分，形成初级干燥压缩空气，其中将冷干机13的压力等级和空气压缩机11的压力等级进行同等级设置，并且将冷干机13的气体处理量设置为大于空气压缩机11的产气量，从而使冷干机具有足够的能力完成对无油压缩空气的冷干处理，避免发生冷干处理的过负载作业以及由此造成高发热和低冷干效果的问题，进而保证冷干机的安全可靠工作，保证对无油压缩空气的脱水效果。再接下来，初级干燥压缩空气经过除水过滤器14进入吸干机15，此时初级干燥压缩空气经过除水过滤器14的进一步除水处理后再进入吸干机15，可以最大限度的降低进入吸干机15中压缩空气的含水量，避免初级干燥压缩空气中过多的水分对吸干机15的内部设备造成损坏，例如水分对采用氧化铝材质的多孔分子筛造成的破坏，从而保证吸干机15的使用寿命，而进入吸干机15的初级干燥压缩空气则会经过常温吸附水分处理和高温吹扫脱附水分处理，形成含水率降低至千分之一以下的干燥压缩空气，从而获得最终满足磷酸铁制备使用的要求。

此外，由于压缩空气的压力略高于外界大气压力，从而可以使磷酸铁的制备环境形成略高于外界大气压力的环境，进而利用压差可以有效阻止外界空气沿设备缝隙进入磷酸铁的制备环境内，达到密封作用，实现了对外界空气的隔离效果。

优选的，在本实施例的压缩空气制备单元1中，还包括一个除尘过滤器16。其中，除尘过滤器16位于吸干机15的出口位置，用于对进入气流粉碎设备2的干燥压缩空气进行最后的除尘处理，去除压缩空气在经过吸干机时，由于分子筛长时间与空气摩擦而产生并夹杂在压缩空气中的杂尘，从而保证进入气流粉碎设备中干燥压缩空气的清洁度，进而保证最终获得磷酸铁的纯度。

在本实施例中，除油过滤器12选用C级除油过滤器，除水过滤器14选用A级除水过滤器，除尘过滤器16选用T级除尘过滤器，从而保证对压缩空气进行除油、除水和除尘的效果，保证最终获得磷酸铁的质量。

此外，在本实施例空气压缩机11的出口位置还设有一个储气罐17，用于临时存储和缓冲压缩空气，以此稳定后续进入除油过滤器12的气体流量，保证整个干燥压缩空气制备过程的流畅稳定性。

结合图3所示，在本实施例的气流粉碎设备2中，将分级叶轮设计为立式安装结构，即将驱动分级叶轮的电机21竖直固定在料仓22的上方位置。这样，不仅可以保证小颗粒顺利通过分级叶轮的同时有效隔离大颗粒的通过，从而提高对颗粒大小的筛选精度，精准控制磷酸铁的粒度分布范围，而且在将大颗粒甩出分级叶轮的同时还可以产生二次研磨破碎的效果，提高整个气流粉碎设备对磷酸铁的粉碎效率。

此外，在本实施例中选用由锆铝复合陶瓷材质制备而成的分级叶轮，以此提高分级叶轮的耐磨性和结构稳定性，保证分级叶轮长时间的稳定可靠工作。与此同时，采用锆铝复合陶瓷材质还可以避免磁性物质的引入，有效控制磷酸铁中磁性物质的含量。

优选的，在气流粉碎设备2和物料收集设备3之间的管道内部设有永磁铁棒，用于控制外界磁性物质的引入。在本实施例的气流粉碎设备2和物料收集设备3之间的管道内部设有多个永磁铁棒，并且多个永磁铁棒呈梅花状分布，以此提高其在管道内部的分布区域，提高对管道部分引入外界磁性物质的有效控制。

进一步优选的，在本实施例中，气流粉碎设备2的腔体内表面、物料收集设备3的腔体内表面以及磷酸铁流经管道的内表面均设有隔磁涂层，从而实现对磷酸铁整个制备和输送过程中外界磁性物质的引入控制，保证最终获得的磷酸铁可以满足磁性物质小于等于2ppm的标准要求。其中，在本实施例中，选用高密度聚乙烯(HDPE)作为隔磁涂层并且采用喷涂的方式固定在设备内表面。同样，在其他实施例中，根据设计和生产的不同要求，还可以选用其他材质作为隔磁涂层，甚至直接选用隔磁材质进行整个气流粉碎设备、物料收集设备以及相关管道的加工制造。

此外，在本实施例中，物料收集设备3采用布袋除尘器结构进行磷酸铁粉末的吸附收集，并且选用双覆膜针刺毡的内袋，以此提高对磷酸铁粉末的吸附收集效率。同样，在其他实施例中，根据需要也可以采用尼龙或涤纶材质的内袋进行磷酸铁粉末的收集。

优选的，在本实施例中，在物料收集设备3的内部设置有多个并联腔体，并且多个并联腔体的进口借助进口控制阀与气流粉碎设备2的出口连通，多个并联腔体的出口借助出口控制阀与引风管道4连通。此时，通过调整进口控制阀和出口控制阀中不同阀门的启闭，可以使物料收集设备3内部的不同腔体与气流粉碎设备2和引风管道4形成连通，实现不同腔体对磷酸铁粉末的收集处理控制，从而形成物料收集设备3对磷酸铁粉末收集的冗余结构设计。这样，在其中一个腔体连续长时间进行磷酸铁粉末收集处理而发生堵塞时，可以直接快速切换至并联的其他腔体继续进行磷酸铁粉末的收集处理，从而实现物料收集设备中布袋的在线自我恢复，避免了停机处理布袋堵塞的问题，进而实现物料收集设备的长时间稳定连续工作，提高整个磷酸铁制备系统的工作可靠性和高效性。

Claims (10)

1.一种磷酸铁制备系统，其特征在于，包括压缩空气制备单元、气流粉碎设备和物料收集设备；其中，所述压缩空气制备单元，包括依次连接的空气压缩机、除油过滤器、冷干机、除水过滤器和吸干机；所述吸干机的出口与所述气流粉碎设备的进气口连通，所述气流粉碎设备的出料口与所述物料收集设备的进料口连通。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述压缩空气制备单元，还包括除尘过滤器；所述除尘过滤器位于所述吸干机和所述气流粉碎设备之间。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述气流粉碎设备中的分级叶轮采用立式安装结构。

4.根据权利要求3所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述分级叶轮采用锆铝复合陶瓷材质加工制造。

5.根据权利要求1所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述物料收集设备采用布袋除尘器结构，并且选用双覆膜针刺毡的内袋。

6.根据权利要求5所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述物料收集设备的内部设置多个并联腔体，形成冗余结构设计。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述气流粉碎设备与所述物料收集设备之间的管道内设有永磁铁棒。

8.根据权利要求7所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述气流粉碎设备与所述物料收集设备之间的管道内设有多个所述永磁铁棒，并且多个所述永磁铁棒呈梅花状分布。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述气流粉碎设备的腔体内表面、所述物料收集设备的腔体内表面以及磷酸铁流经管道的内表面均设有隔磁涂层。

10.根据权利要求9所述的磷酸铁制备系统，其特征在于，所述隔磁涂层采用高密度聚乙烯材质。