CN217796547U - 一种三元正极材料粉碎自控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三元正极材料粉碎自控系统，属于三元正极材料生产装置技术领域，该三元正极材料粉碎自控系统包括气流粉碎设备、旋风分离器以及自动干法粒度检测仪；气流粉碎设备具有粉碎物料出口，旋风分离器的上部和下部分别设有分离器入口和分离器出口，分离器入口与粉碎物料出口连接，自动干法粒度检测仪设置于分离器出口。该系统可缩短取样送检和测试时间，测试周期可根据情况设定，可及时自动监控粉碎粒度，减少人工成本和样品损失。

Description

一种三元正极材料粉碎自控系统

技术领域

本实用新型涉及三元正极材料生产装置领域，具体而言，涉及一种三元正极材料粉碎自控系统。

背景技术

三元正极材料重要指标之一是粒度及粒度分布，粒度及粒度分布会影响三元材料的比表面积、振实密度、压实密度、加工性能及电化学性能。三元材料需严格控制粒度及粒度分布。

目前量产使用粉碎设备主要分为气流粉碎机和机械粉碎机，两种粉碎设备因不同的粉碎原理及粉碎强度，分别应用于单晶型、球形三元正极材料。

影响气流粉碎效果的因素包括原料初始粒度、喷嘴直径、喂料频率、分级轮频率、研磨气压等。影响机械粉碎效果的因素包括原料初始粒度、研磨盘转速、分级轮转速、引风流速等。

其中，气流粉碎粒度波动较大，控制不稳定。现有的三元正极材料生产装置无法有效监测和控制气流粉碎粒度情况。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三元正极材料粉碎自控系统，其能解决上述技术问题。

本实用新型可这样实现：

本实用新型提供一种三元正极材料粉碎自控系统，包括气流粉碎设备、旋风分离器以及自动干法粒度检测仪；

气流粉碎设备具有粉碎物料出口，旋风分离器的上部和下部分别设有分离器入口和分离器出口，分离器入口与粉碎物料出口连接，自动干法粒度检测仪设置于分离器出口。

在可选的实施方式中，气流粉碎设备包括分级轮以及由研磨壳体围合形成的研磨腔；

分级轮安装于研磨壳体内并位于研磨腔的上部区域，粉碎物料出口设置于研磨壳体的顶部。

在可选的实施方式中，三元正极材料粉碎自控系统还包括重量称，重量称设置于研磨壳体的底部。

在可选的实施方式中，研磨壳体还设有与研磨腔连通的原料入口；

原料入口外接粗碎料仓。

在可选的实施方式中，三元正极材料粉碎自控系统还包括气体供应组件；

气体供应组件包括储气容器以及输气管，储气容器具有出气口，输气管的一端与储气容器的出气口连接，输气管的另一端与研磨腔连通。

在可选的实施方式中，输气管包括输气主管以及输气支管，输气主管包括直管段以及环形管段，直管段的两端分别于储气容器的出气口以及环形管段连接，环形管段套设于研磨壳体外壁，输气支管的两端分别与环形管段以及研磨腔连通。

在可选的实施方式中，输气支管的数量为多根，多根输气支管等距间隔设置。

在可选的实施方式中，气体供应组件还包括空压机，储气容器还具有进气口，空压机与进气口连接。

在可选的实施方式中，储气容器以及研磨壳体之间还设有干燥机。

在可选的实施方式中，旋风分离器的下游还连接有除尘器。

在可选的实施方式中，三元正极材料粉碎自控系统还包括控制系统，控制系统分别与自动干法粒度检测仪、气流粉碎设备以及重量称电性连接。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型通过在旋风分离器的分离器出口设置自动干法粒度检测仪，一方面可及时自动监控粉碎粒度，减少人工成本和样品损失；另一方面可缩短取样送检和测试时间，测试周期可根据情况设定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。

图1为本实用新型提供的三元正极材料粉碎自控系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的三元正极材料粉碎自控系统中设置有自动干法粒度检测仪的分离器出口部分的结构示意图；

图3为本实用新型提供的三元正极材料粉碎自控系统中自动干法粒度检测仪的测试原理图。

图标：1-空压机；2-储气容器；3-干燥机；4-原料入口；5-分级轮；6-研磨腔；7-环形管段；8-重量称；9-旋风分离器；10-自动干法粒度检测仪；101-细碎物料进样器；102-分散气源；103-重量感应器；104-分散管道；106-分散物料进料口；107-激光光源；108-傅里叶透镜；109-背向检测器；110-侧向检测器；111-焦平面检测器；112-信号处理系统；113-样品池；11-除尘器；12-分离器出口；13-除尘出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

发明人提出：当前粉碎粒度监控为取样人员取样送检，取样送样检测周期长，无法实时对粉碎粒度进行监控，并且，测试结果由粒度调试人员进行人为判定，再对粉碎参数进行调整，客观因素影响较大。

基于此，本实施例提供了一种三元正极材料粉碎自控系统，请参照图1，该三元正极材料粉碎自控系统包括气流粉碎设备、旋风分离器9以及自动干法粒度检测仪10。

需强调的是，本实施例的自控系统不宜使用湿法粒度检测仪，其原因包括：

A、湿法测试对粒度仪的测试环境要求比较高，安装在设备上，设备正常运行的振动会对测试结果有影响；

B、湿法测试为破坏性测试，测试之后的样品无法再次回收使用；

C、湿法测试周期长，每测试一个样大概需要八分钟左右，并且，取样、测试过程中人为因素影响比较大；

D、待处理的三元材料对水分控制的要求，生产现场不能有明水。

本申请通过采用自动干法粒度检测仪10，不仅可在粉碎过程中实时监控粒度，不受测试时间和人为因素限定，实现粉碎系统自动测试，而且还可将测试后的样品回收利用。

值得说明的是，本实施例所采用的自动干法粒度检测仪10可以直接购买相应的在售商品即可。

本实施例中，气流粉碎设备具有粉碎物料出口，旋风分离器9的上部和下部分别设有分离器入口和分离器出口12，分离器入口与粉碎物料出口连接，自动干法粒度检测仪10设置于分离器出口12。

进一步地，分离器出口12连接有下料管道，自动干法粒度检测仪10安装于该下料管道上。

也即，经气流粉碎设备粉碎后的物料进入至旋风分离器9中进行分离，分离所得的具有较大粒径的物料则从旋风分离器9的下部物料出口出料，此时，下料管道上的自动干法粒度检测仪10可对出料的物料的粒径进行自动检测。

在一些具体的实施方式中，参照图2和图3(其中箭头指示物料进出方向)，可对下料管道进行改造，内设自动取样系统，物料经细碎物料进样器101管道口间歇时间开启进行取样，物料下降至设备重量感应器103，感应器感应到物料后分散气源102打开，通过设定的粉碎气压将物料经分散管道104输送至样品池113。上述分散管道104内壁设有不同角度和不同曲面的凸点，物料经分散气流和分散管道104后充分分散，通过分散物料进料口106进入样品池113。同时激光光源107打开，自动调节遮光度范围。激光经过傅里叶透镜108射入样品池113内。经物料衍射，衍射信号被多组检测器设备收集(背向检测器109、侧向检测器110和焦平面检测器111)。收集信号被信号处理系统112进行分析后，输出粒度特征值和分布曲线。测试物料一次性通过样品池113，经过粒度测试后被样品被收集，物料未经破坏，测试后可投回产线，测试零损失。上述结构中，未进一步详细说明的结构的作用原理可参照现有技术，在此不做过多赘述。

可参考地，下料管道的对应自动干法粒度检测仪10的前后位置均可分别设有阀门，以控制物料的出料情况。

本实施例中，气流粉碎设备包括分级轮5以及由研磨壳体围合形成的研磨腔6。

分级轮5安装于研磨壳体内并位于研磨腔6的上部区域，粉碎物料出口设置于研磨壳体的顶部。

分级轮5的作用在于：将研磨腔6内研磨后的物料根据不同的粒径进行筛分。满足预设粒径范围的研磨后的物料则进入下游的旋风分离器9中。

进一步地，上述三元正极材料粉碎自控系统还包括重量称8，重量称8设置于研磨壳体的底部。

通过设置重量称8，可对研磨物料的重量进行实施检测。

进一步地，研磨壳体还设有与研磨腔6连通的原料入口4，该原料入口4与上游端的粗碎料仓(图未示)以及喂料电机(图未示)连接。进入研磨腔6的原料的粒径大约为1mm左右。

进一步地，上述三元正极材料粉碎自控系统还包括气体供应组件；

气体供应组件包括储气容器2(如储气罐)以及输气管，储气容器2具有出气口，输气管的一端与储气容器2的出气口连接，输气管的另一端与研磨腔6连通。

其中，输气管包括输气主管以及输气支管，输气主管包括直管段以及环形管段7，直管段的两端分别于储气容器2的出气口以及环形管段7连接，环形管段7套设于研磨壳体外壁，输气支管的两端分别与环形管段7以及研磨腔6连通。

在一些优选的实施方式中，输气支管的数量为多根(如2个、3个、4个、5个或更多)，多根输气支管等距间隔设置。

每根输气支管的用于与研磨腔6连通的末端均设有喷嘴(图未示)。

上述气体供应组件还包括空压机1，储气容器2还具有进气口，空压机1与进气口连接。

空压机1用于将外部的空气压缩后输入储气容器2内。

上述储气容器2以及研磨壳体之间还可设有干燥机3，用于将储气容器2内的气体进行适当干燥后再通过输气管喷射于研磨腔6内，研磨腔6内的三元正极材料在气体的作用下进行研磨。

可参考地，干燥机3具有干燥入口和干燥出口，输气主管的直管段包括第一直管段和第二直管段，储气容器2的出气口通过第一直管段与干燥入口连通，干燥出口通过第二直管段与环形管段7连通。

进一步地，旋风分离器9的下游还连接有除尘器11，除尘器11的上部设有除尘入口，除尘器11的下部设有除尘出口13，旋风分离器9的上部还设有微粉出口。

经旋风分离器9分离后的部分微小粒径(约D₅₀＜2μm)的物料通过微粉出口进入除尘器11内进行除尘，除尘后的微粉经除尘出口13可作为副产品回收利用。

上述除尘出口13处还可设有阀门。

此外，本申请中的三元正极材料粉碎自控系统还包括控制系统(图未示)，控制系统分别与自动干法粒度检测仪10、气流粉碎设备以及重量称8电性连接。

通过设置控制系统，一方面可将自动干法粒度检测仪10、气流粉碎设备以及重量称8所测得的数据输送至控制系统进行分析和处理；另一方面，控制系统可根据分析结果调控气流粉碎设备的各粉碎工艺条件。

此外，本申请中的三元正极材料粉碎自控系统还可设有与控制系统连接的预警系统(图未示)，也即当控制系统获取的数据超过预设范围后，预警系统即发出预警，以便调试人员及时对异常情况进行分析和处理。

具体的，自控处理过程可参照：

(1)按照设计在分离器出口12安装自动干法粒度检测仪10，以在物料正常粉碎过程中，可以根据干法粒度仪SOP自动对分离器出口12对应的细碎物料取样及检测。

例如：设备粉碎过程中，每十分钟干法进样器自动取样，经粒度仪自动测量步骤进行测试，输出粉碎粒度特征值及粒度分布曲线。干法粒度测试结果需与湿法测试结果进行数据对比，确保干法测试系统MSA满足需求。

(2)按照设计将粉碎参数的喂料频率、分级轮5频率、研磨气压，研磨腔6重量、粉碎速度、粉碎粒度特征值及分布曲线等数据进行实时监控，并录入系统形成数据库；数据库数据作为自动调整粉碎参数的数据基础。可调出进行整体分析。

(3)在粉碎调试系统中，根据设备粉碎状态等输入各设备的粉碎参数上下限值。根据自动取样检测的粒度值与粉碎粒度标准值，粉碎系统自动判定自动调整粉碎参数。

例如：判定研磨气压是否在范围，范围内判定研磨壳体内物料是否存在波动，研磨壳体内物料波动大自动根据粒度调整喂料频率，重量波动在可接受范围内根据粒度自动调整分级轮5频率(因自动取样检测间隔时间较短，调试结果能及时反应调整参数)。此外，可在设备自动调整参数时设置调节幅度，每次调整相同幅度的粉碎参数。粉碎粒度不合格时可进行多次调整多次检测，避免单次调整参数跨度过大。

也可理解为：根据粉碎出的粒度特征值，对比粒度标准值，按流程图自动判定调节项目；粉碎参数控制范围为各气流粉碎设备粉碎该产品粒度合格的大致参数范围；每次调节限幅跨度设置在较小范围，基于自检测自调节周期较短，可及时调整参数，控制粒度参数。

可参考地，研磨气压控制范围可设置为600-650KPa，每次调节限幅可以为5KPa；喂料频率控制范围可设置为20-30Hz，每次调节限幅可以为0.3Hz；分级轮5频率控制范围可设置为30-40Hz，每次调节限幅可以为0.3Hz。

(4)在粉碎系统中，设置数据监控预警程序。

研磨壳体内物料重量超出控制范围、粉碎参数超出调试范围、粉碎粒度超出控制范围、粒度分布曲线偏移量等设置预警系统，触发预警系统的控制范围要大于参数调试系统控制范围。如粉碎调试系统粒度控制范围为4.5±0.1，预警系统粒度控制范围为4.5±0.4。报警信息及时输送至调试人员，对异常调查分析原因。

也即，本申请提供的三元正极材料粉碎自控系统的工作过程包括：

(1)通过设置自动干法粒度检测仪10，可按粒度仪检测运行时间或固定时间间隔进行自动检测粉碎粒度。

(2)实时监控粉碎参数、粉碎速度、研磨腔6重量、粒度特征值分布曲线等数据建立数据库。

(3)根据数据库和设置粉碎粒度标准值控制范围、粉碎参数控制范围、每次参数调整限幅、粉碎速度等数据，对实时粉碎粒度自动调整粉碎参数。

(4)对自检测粒度超限、自调节参数超限、粉碎体系异常、粒度特征值分布曲线异常等进行预警，及时反馈相应人员。

承上，本申请通过提供在特定位置安装自动干法粒度检测仪10的三元正极材料粉碎自控系统，通过设置干法粒度检测仪的自动检测周期(测试周期可根据情况设定)，粉碎时可进行循环自动检测，及时自动监控粉碎粒度，缩短取样送检和测试时间，减少人工成本、样品损失。并且，该三元正极材料粉碎自控系统可实现自动判定自动调节，减短调试反应时间和调试错误。超标预警系统可与现监控系统如andon系统等绑定，及时反馈异常。

需说明的是，本申请未详细说明的设备结构以及使用原理均可参照相关的现有技术，在此不做过多赘述。

综上所述，本申请提供的三元正极材料粉碎自控系统可加强粉碎粒度实时监控，增加粉碎设备智能化自控程度。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，包括气流粉碎设备、旋风分离器以及自动干法粒度检测仪；

所述气流粉碎设备具有粉碎物料出口，所述旋风分离器的上部和下部分别设有分离器入口和分离器出口，所述分离器入口与所述粉碎物料出口连接，所述自动干法粒度检测仪设置于所述分离器出口。

2.根据权利要求1所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述气流粉碎设备包括分级轮以及由研磨壳体围合形成的研磨腔；

所述分级轮安装于所述研磨壳体内并位于所述研磨腔的上部区域，所述粉碎物料出口设置于所述研磨壳体的顶部。

3.根据权利要求2所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述三元正极材料粉碎自控系统还包括重量称，所述重量称设置于所述研磨壳体的底部。

4.根据权利要求2所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述研磨壳体还设有与所述研磨腔连通的原料入口；

所述原料入口外接粗碎料仓。

5.根据权利要求2所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述三元正极材料粉碎自控系统还包括气体供应组件；

所述气体供应组件包括储气容器以及输气管，所述储气容器具有出气口，所述输气管的一端与所述储气容器的出气口连接，所述输气管的另一端与所述研磨腔连通。

6.根据权利要求5所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述输气管包括输气主管以及输气支管，所述输气主管包括直管段以及环形管段，所述直管段的两端分别于所述储气容器的出气口以及所述环形管段连接，所述环形管段套设于所述研磨壳体的外壁，所述输气支管的两端分别与所述环形管段以及所述研磨腔连通。

7.根据权利要求5所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述气体供应组件还包括空压机，所述储气容器还具有进气口，所述空压机与所述进气口连接。

8.根据权利要求5所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述储气容器以及所述研磨壳体之间还设有干燥机。

9.根据权利要求1所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述旋风分离器的下游还连接有除尘器。

10.根据权利要求3所述的三元正极材料粉碎自控系统，其特征在于，所述三元正极材料粉碎自控系统还包括控制系统，所述控制系统分别与所述自动干法粒度检测仪、气流粉碎设备以及重量称电性连接。

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