一种粉体材料的防腐蚀动态多层煅烧炉的制作方法

本发明涉及煅烧炉，特别是一种粉体材料的耐腐蚀动态多层煅烧炉。

背景技术：

随着当前新能源材料等新兴粉体材料的大力发展，粉体制备设备成为各类新材料产业发展研究的重点和难点。如何保障粉体材料的形貌、粒度及其均匀性、能耗、控制精度等是粉体材料生产过程中的关键。目前，常见的动态煅烧设备及方法主要有耙式炉、回转窑、旋流动态煅烧炉。其中，回转窑在实际工业使用中存在炉壁烧结易挂料、动密封结构稳定性不足、物料热利用率不高等问题。旋流动态煅烧炉存在对粉体物料的分级效果差、能耗高、维护复杂等问题。而耙式炉则存在炉内腐蚀气氛对转轴、耙齿等材料及设备的腐蚀问题，这些问题仍难以有效解决。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有设备技术中存在的问题，提供一种能实现粉体材料可控条件下的稳定动态煅烧，防止设备腐蚀，最终成形，获得所需形貌、粒度、流动性良好的粉体材料的动态煅烧炉设备。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种粉体材料的防腐蚀动态多层煅烧炉，包括炉体、加热系统、刮板、运动控制系统，炉体从外到内依次包括炉壳、保温层、防腐层，炉体内设有上下平行的多层炉床，每层炉床固定于炉体内壁，炉床有一侧与炉体内壁不连接，作为开放下料端，其中一层炉床的下料端靠近炉体内壁一侧时，则该层的下一层炉床的下料端靠近该炉体内壁一侧的相对侧内壁，最底层之上的每层炉床承接相邻上一层炉床的下落料，最底层炉床下料端下方的炉体部分对应开有出料口，最上层炉床上方的炉体部分开有加料口，炉体开有引风口，炉体下部设有辅助进气口；运动控制系统包括与每层炉床对应的连杆、往复运动装置、滑轨，滑轨固定在炉壳外壁上，连杆两头穿过炉体，其中一头通过滑块与滑轨滑动连接，另一头与往复运动装置连接，连杆与其在炉体穿孔间的间隙通过动密封装置密封；刮板的上沿固定在连杆底部，下沿在炉床上方，刮板随连杆的移动而刮料；加热系统加热炉内粉料。所述的防腐层为非金属材料内衬；所述的刮板、连杆、炉床均有非金属材料保护层。

所述加热系统为热风加热，热风源在炉体之外，炉体下部开设热风口，通过管道接入热风口，由风机抽取热风供入炉内。

所述加热系统为电加热或辐射加热，在每层炉床下安装电加热元件或热辐射管。

加热系统为电加热或辐射加热时，辅助进气口根据所处理粉体材料选择接通氧化性气体气源或还原性气体气源。

所述往复运动装置为气动式或机械式。

所述运动控制系统的运动速度、运行顺序可调节。

所述引风口根据粉体材料的性质不同设置在炉体的任一位置。

使用时，采用多层联动，物料经过进料口定时加入至煅烧炉内，首先落到最上面第一层炉床，在第一层炉床被刮板推动，在第一层炉床煅烧后落至第二层炉床。在第二层炉床被刮板推动，经过第二层炉床煅烧后带至下一层；如此物料经过多层段煅烧，最终到达炉底下料口。过程中可根据需要通入氧化性或还原性气体，用于氧化或还原所煅烧的粉体材料。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：

本发明的分层结构，能实现粉体材料的缓慢动态煅烧处理，能有效解决粉体材料火法制备过程中产品团聚、流动性差、产品形貌差、直收率低等关键问题。本发明利用了往复运动机构的特点，通过防腐材料的精密防护，实现了对粉体材料简单有效的动态煅烧，且该设备结构炉内均为非金属材料，可有效防护腐蚀性气体，解决了多层耙式炉机构防腐、设备杂质控制难等关键问题；且炉内气流量小，解决了旋流动态炉对于微细粉尘回收难、产品直收率低等问题。本发明控制过程简洁稳定，物料直收率高，在产品品质控制、操作性、成本控制方面等具有明显的优势和效果。此外，通过辅助进气，促进了粉体材料煅烧反应的充分完成和产品物相结构的调整。该发明获得的产品形貌好、收率高，系统控制稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

本发明附图标记含义如下：1-炉壳、2-保温层、3-防腐层、4-炉床、5-动密封装置、6-电加热元件、7-连杆、8-往复运动装置、9-滑轨、10-加料口、11-引风口、12-出料口、13-辅助进气口、14-刮板。

具体实施方式

如图1所示，一种粉体材料的防腐蚀动态多层煅烧炉，包括炉体、加热系统、刮板、运动控制系统，炉体从外到内依次包括炉壳1、保温层2、防腐层3，炉体内设有上下平行的多层炉床4，每层炉床4固定于炉体内壁，炉床4有一侧与炉体内壁不连接，作为开放下料端，其中一层炉床4的下料端靠近炉体内壁一侧时，则该层的下一层炉床4的下料端靠近该炉体内壁一侧的相对侧内壁，最底层之上的每层炉床4承接相邻上一层炉床4的下落料，最底层炉床4下料端下方的炉体部分对应开有出料口12，最上层炉床4上方的炉体部分开有加料口10，炉体开有引风口11，炉体下部设有辅助进气口13；运动控制系统包括与每层炉床4对应设置的连杆7、往复运动装置8、滑轨9，滑轨9固定在炉壳1外壁上，连杆两头7穿过炉体，其中一头固定滑块，滑块置于滑轨9内，滑块在滑轨9内做直线式滑动，另一头与往复运动装置8连接，连杆7与其在炉体穿孔间的间隙通过动密封装置5密封,动密封装置5选用陶瓷编制纤维密封结构或其它已有的耐高温动密封件；刮板14的上沿固定在连杆7底部，下沿在炉床4上方，刮板14随连杆7的移动而刮料；加热系统加热炉内粉料；所述的防腐层3为非金属材料内衬，所述的刮板14、连杆7、炉床4均有非金属材料保护层。

所述加热系统可以为热风加热，热风源在炉体之外，炉体下部开设热风口，通过管道接入热风口，由风机抽取热风供入炉内。

所述加热系统也可以为电加热或辐射加热，在每层炉床4下安装电加热元件6或热辐射管。

加热系统为电加热或辐射加热时，辅助进气口13根据所处理粉体材料选择接通氧化性气体气源或还原性气体气源。

所述往复运动装置8为气动式或机械式，如由气缸作出直线式往复运动，或由齿轮啮合齿条，齿轮正转、反转，带动齿条作出直线式往复运动。

所述运动控制系统的运动速度、运行顺序可调节。

所述引风口11根据粉体材料的性质不同可设置在炉体的任一位置，实现由废气风机通过引风口排除炉内废气，使该炉内气氛为微负压状态的作用。

本发明的应用例1：

利用上述设备对氯化钴粉体进行氧化处理，步骤如下：

a、将氯化钴粉体加入煅烧炉进料口；

b、氯化钴粉体自由下落至第一层炉床，第一层刮板运动，将持续煅烧的粉体推动至第一层下料处；

c、粉体自由下落至第二层炉床，第二层刮板运动，将粉体拉动至下一层下料处；

d、煅烧温度为700℃，经过5层煅烧；

e、刮板运动速度为20mm/min；

f、煅烧过程中通入80%的氧气；

g、最终在出料口获得动态煅烧后的粉体。

处理后氯化钴粉体被氧化为四氧化三钴，产品流动性好，堆积角为20°。在电池正极材料加工中易于混料加工，解决了混料不均导致的产品一致性不佳的问题。

本发明的应用例2：

利用上述设备对氯化钴粉体进行还原处理，包括以下步骤：

a、将氯化钴粉体加入煅烧炉上段进料口；

b、氯化钴粉体自由下落至第一层炉床，第一层刮板运动，将持续煅烧的粉体推动至第一层下料处；

c、粉体自由下落至第二层炉床，第二层刮板运动，将粉体拉动至下一层下料处；

d、煅烧温度为300℃，经过6层煅烧；

e、刮板运动速度为20mm/min；

f、煅烧过程中通入氢气；

g、最终在出料口获得动态煅烧后的钴粉。

通过上述处理获得的d50值为5μm的钴粉，流动性好，粉体的堆积角为18°。该粉体用于硬质合金中时，易于混料、加工，大大改善了合金成分的均匀性，降低了加工难度。