磷酸鐵鋰專用實驗氣氛爐Small scale trial lithium iron phosphate sintering furnace

磷酸鐵鋰中試實驗工廠：中試磷酸鐵鋰燒結爐、小試磷酸鐵鋰燒結爐、磷酸鐵鋰燒結實驗爐、回轉式磷酸鐵鋰燒結實驗爐、箱式磷酸鐵鋰燒結實驗爐。

箱式磷酸鐵鋰窯爐?是一種專門用于煅燒磷酸鐵鋰正極材料的設備，為小型磷酸鐵鋰燒結窯爐，又稱磷酸鐵鋰實驗爐。它適用于實驗室公斤級鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料的煅燒。

磷酸鐵鋰燒結爐的煙氣處理裝置
磷酸鐵鋰燒結爐廢氣凈化系統利用多孔陶瓷膜材料吸附過濾廢氣中的粉塵,焦油和磷化物,硫化物等酸性氣體,保證處理效果。

回轉式磷酸鐵鋰燒結爐介紹

回轉式磷酸鐵鋰燒結爐用途：

磷酸鐵鋰正極材料粉體在氮氣、氫氣中的連續燒成。

設備組成：

該酸鐵鋰正極材料燒結爐由爐架、傳動回轉系統、端頭密封機構、氣路部分、冷卻部分、爐體部分、裝卸料裝置及電氣控制系統等部分組成。

主要技術參數

●回轉體尺寸：六邊形內切圓Ф200X3000? mm（帶降溫水套）

●使用溫度: 600℃～900℃

●溫區組數:4組4控溫點（根據工藝設計）

●加熱元件：電熱絲

●筒體材料：耐熱合金SUS310S；

●筒體轉速：1-5轉/分（可調）

●加熱功率: 額定功率40KW

●爐管選用耐高溫不銹鋼SUS310S材質無縫鋼管制成

●加熱方式采用型腔式電阻絲板加熱，熱效率高，溫度均勻性好

●傳動系統采用機械傳動，交流變頻調速，調速方便直觀

●進出料方式： 螺旋式輸送給料

●PID程序控制，移相觸發，調功控制

磷酸鐵鋰窯爐?生產可采用磷酸鐵鋰氣氛推板爐、磷酸鐵鋰氣氛輥道爐

一、磷酸鐵鋰氣氛推板爐用途

磷酸鐵鋰氣氛推板爐主要用于磷酸鐵鋰產品在氣氛保護下的煅燒。

二、工藝簡述

1.1、適用于燒成的產品：磷酸鐵鋰產品。

1.2、設計工藝曲線：見曲線圖。

1.3、保護氣氛：n2。

1.4、匣缽尺寸：320*320*70mm定作方自備。

1.5、裝料方式：將產品裝于匣缽中，再將匣缽放在推板上。

1.6設計產量：

1）、每匣缽裝原料2kg；

2）、每板位（長340mm）裝料4kg；

4）、選取推進速度1000mm/h，對應的產量為：

1000/340×4kg×2=23.5kg/h≈564kg/天（雙推板）

1.7、產品工藝：升溫 7h 恒溫 15h 降溫 12h 。

三、窯具的材質及要求

1、產品材質：磷酸鐵鋰。

2、匣缽材質：（定作方自備）。

3、匣缽尺寸：320×320×70

4、推板尺寸：340×340×30（l×w×h）mm。(剛玉莫來石)

5碼放高度：≤210mm。

四、主要技術指標

1、爐膛尺寸:25000×720×290 (l×w×h)mm（雙推板）。

2、窯口尺寸：680mm×250mm（w×h）

3、設備尺寸：29800mm×3800mm×2450mm(l×w×h)（參考值）。

4、設計溫度：950℃ (以進口測溫塊測定為準)。

5、工作溫度：800℃。

6、控溫組數：16個溫區32點控溫。

7、爐溫穩定度：±3℃/24h(以儀表顯示為準)。

8、恒溫區有效截面溫差：±5℃(以測溫塊測定為準)。

9、爐體表面溫升：≤35℃（以表面測溫儀測定為準）。

10、推進速度：500-1000mm/h

11、氧含量：≤30ppm+氣源氧量

12、排氣口：5個。

13、取氣口：4個。（6個：第1、5、8、11、14、16溫區各一個）

4.14、氧化鋯氧含量分析儀：zo-802+取樣泵(上海英盛分析儀器有限公司)。

4.15、裝機容量：210kva。

4.16、實際溫度與儀表溫差：±25℃

小型磷酸鐵鋰爐

小型磷酸鐵鋰煅燒爐

小型磷酸鐵鋰燒結爐

磷酸鐵鋰推板爐

小型磷酸鐵鋰旋轉式燒結爐

小型磷酸鐵鋰實驗爐

小型磷酸鐵鋰燒結試驗爐

采用高溫回轉爐內反應生成磷酸鐵鋰，固相合成法，以磷酸鐵、碳酸?鋰作為主要原料，葡萄糖作為碳源，在?700-800℃回轉爐內反應生成磷酸鐵鋰。

化學反應方程式如下：

第一步反應：

C6H12O6·H2O?6C+7H2O

第二部反應：

4FePO4+2Li2CO3+C?4LiFePO4+3CO2

葡萄糖分解將產生部分?CO?和?VOCs?作為副產物進入燒結尾氣，其余部分產生?的?C?將包覆在磷酸鐵鋰表面進入產品。

磷酸鐵鋰材料工藝流程

磷酸鐵鋰材料工藝流程主要為混合配料、研磨、濕式除鐵、噴霧干燥、 燒結合成、粉碎、過篩除鐵、包裝等八大工序。

1）混合配料

將檢測入庫后的磷酸鐵、碳酸鋰、葡萄糖等分別投入原料庫房中暫存，原料 采用噸袋包裝，通過連廊運輸至生產車間后置于料倉上部平臺，通過設備內部刀 具將噸包下方割破，并固定在進料口，通過重力下落進入料倉，經計量后進入預 混罐，并加入定量純水。原材料粒徑為 D50＜15μm 、D100＜100μm。混合配料采 用濕法工藝混合物料，常溫常壓狀態下攪拌 1~2h 使物料充分混合，混合完成后物 料為漿液狀態，利用循環泵經密閉管道輸送至研磨工序，預混罐為密閉罐體。

該工序需采用純水定期清洗，會產生設備清洗廢水 W1。進料過程中將產生少 量粉塵。配料和投料過程產生的廢氣G1 經設備自帶的濾芯除塵器（收集效率≥99%， 處理效率≥99.5%）處理后在車間內無組織排放。進料產生的廢包裝收集后，交由 廢品回收站處理。

2）研磨

研磨工序分粗磨和細磨。混合后的物料泵入粗磨系統進行研磨混合，研磨機 通過電機驅動攪拌槳葉，帶動研磨機中的鎬球高速運動碰撞剪切物料，經反復研 磨達到原料細化的效果；轉入細磨系統進行砂磨，使物料粒度＜100 目（150μm）。 之后關停研磨機，將漿料經密閉管道輸送至除鐵中轉罐中暫存。研磨過程需要使 用冰水對砂磨機進行冷卻，使物料保持低溫狀態（＜50℃)。

該工序在密閉環境下進行，無粉塵產生。攪拌、研磨和冷卻塔工作過程中會 產生一定的噪聲，砂磨機需采用純水定期清洗，會產生設備清洗廢水 W 1。

3）濕式除鐵

研磨后的漿料需要進行除鐵保護，預防原材料或設備磨損導致的雜質帶入后 續工序。漿料轉至除鐵中轉罐后，啟動電機攪拌，當漿料達到一定液位后，濕式 除鐵機自動啟動，開始循環除鐵，主要去除物料中的磁性金屬雜質 S4，得到無磁 性的漿料。

該工序在密閉環境下進行，無廢氣產生。但需采用純水定期清洗，會產生設 備清洗廢水 W1。

4）噴霧干燥

除鐵完成的漿料經管道自動化輸送至漿料儲罐，經泵打入噴霧干燥塔，進行 霧化干燥。噴霧干燥設備采用天然氣加熱，在 240~260℃溫度條件下，通過塔頂高 速離心霧化器，將漿料霧化成微米級液滴，熱量以熱空氣的形式進入噴霧塔，由 高溫熱空氣帶走水分，從而得到干燥的粉料達到脫水的目的，又通過布袋收料器 將物料收回達到物料與水蒸氣分離，從而達到合格干燥的物料，噴霧干燥后的粉 料通過重力沉降作用收集至收料器底部落入料箱，經密閉管道輸送至燒結工序的 暫存罐，噴霧干燥后物料粒度 D50＜20μm 、D100＜100μm。

布袋收料器壓力條件為微負壓，排氣口溫度為 100℃,該溫度下水汽不凝結，不影響除塵器正常運行。該工序不產生廢水，產生的廢氣主要為水蒸氣、干燥廢氣G2 經車間頂部3 根31m高排氣筒（2 條生產線共用1根排氣筒、共設3根排氣筒，P1、P2、P3）排放。

5）燒結合成

暫存罐內的粉料冷卻后加壓輸送至燒結工序自動加料機的料倉，經稱量將物 料裝填至燒結匣缽中，后將裝好物料的匣缽輸送至連續輥道窯爐進行高溫燒結合 成（采用電加熱的方式將合成溫度控制在700-800℃ , 燒結過程為無氧過程，輥道 窯在全封閉的狀態下充入高純氮氣（N2≥99.99%）進行保護，防止物料在燒結過程 中被氧化，葡萄糖在無氧環境下 300~400℃左右會發生碳化生成單質 C 和水，最 終碳膜包覆在磷酸鐵鋰外層），反應完成后物料由自動翻轉卸料裝置將物料倒出 匣缽后，冷卻后通過密閉管道氣流輸送至粉碎工序。燒結后物料粒度 D50＜10μm、 D100＜50μm。

反應原理：通過控制物料在窯爐中輸送速度來控制物料燒結時間，燒結工序 焙燒總時長 18~22h，包括 2~3h 的水分蒸發、糖分分解段；3~4h 的碳酸鋰、磷酸 鐵分解段；4~5h 的磷酸鐵鋰生成段和 4~5h 的磷酸鐵鋰晶體穩定段，5h 的降溫冷 卻段。300℃是水分蒸發和糖類分解，400~500℃是磷酸鐵和碳酸鋰分解，600℃是 磷酸鐵鋰生長，700~800℃是晶體成形完善。

燒結合成過程中產生的廢氣 G3，包括大量的水蒸氣、CO、CO2、N2 以及 VOCs （葡萄糖分解不完全產生的甲烷等有機廢氣）經管道輸送至天然氣焚燒爐，采用 TO 直燃式焚燒爐燃燒工藝進一步處理，焚燒煙氣處理后經 3 根 31m 高排氣筒（2 條生產線共用 1 根排氣筒、共設 3 根排氣筒，P4 、P5 、P6）排放。

6）粉碎

經過高溫燒結合成的物料存在顆粒團聚情況，為避免粗顆粒存在，保證顆粒 粒徑維持在微米級，需對高溫燒結合成后的物料進行粉碎處理。采用氣流粉 碎方式對燒結后的物料進行粉碎（粉碎過程中的氣流經多級濾網過濾后流經管道 返回至空壓機的入口處，重新通過空壓機進入粉碎機，進空壓機粉塵濃度要求≤ 5mg/m3）。粉碎后物料粒度 D50＜2μm 、D100＜20μm。

首先通過空壓機將壓縮后的空氣通入粉碎機，利用高速氣流使得物料顆粒相 互之間發生碰撞將團聚物料粉碎細化，符合要求粒徑的微米粉末顆粒通過氣流輸 送至捕集器（內置濾芯除塵器），而不符合粒徑要求的粗顆粒又下落到粉碎區， 繼續粉碎，此過程循環往復直至粒徑符合要求。經除塵過濾后氣體返回空壓機內 再次通過空壓機輸送至粉碎機，氣體循環利用，濾芯除塵器收集的物料進入料倉 通過自動物料輸送系統至進入下一道工序，整個工序做到閉路循環。為維持系統 內氣壓穩定，在濾芯除塵器后、進入空壓機前設置閥門排氣，設計排氣量（廢氣 G5）約 80m3/h、濃度≤5mg/m3，車間內無組織排放。

7）過篩除鐵

來自粉碎工序的物料經管道輸送至除鐵機進行磁選、鐵被吸附，再經篩分機 進行篩分，篩下為產品物料，篩上為含鐵物質，以上工序去除產品中的磁性雜質， 后將物料輸送至包裝機進行包裝。

該過程設備均密閉，工作過程無粉塵排放，除鐵篩分過程產生的鐵渣 S4，經 收集后外售綜合利用。

8）包裝

采用全自動包裝機，真空包裝根據客戶需求采用鋁塑袋噸包裝 400kg/袋 或 25 公斤的鋁塑袋真空包裝，為了保證物料的水份，包裝是在露點≤-30 度的除濕 房密閉進行，打包合格后送入成品庫入庫。

磷酸鐵鋰產品在卸料包裝過程中會產生少量包裝粉塵，包裝機上方輸送系統 處設置濾芯除塵器（收集效率≥95% ，處理效率≥99.5%），處理后在車間內無組織 排放。

目前磷酸鐵鋰正極材料主流制備工藝可分為固相法和液相法兩大路線。固相法主要有碳熱還原法、高溫固相法等；液相法主要有水熱法、溶膠﹣凝膠法、共沉淀法等。