为0.25m/s，停留时间为30min，管式反应结晶器的管道布置采用卧式U型排列，管道总长为480m，维持管内温度为105°C，第二结晶器7温度为102°C，在第二结晶器7的停留时间为24h。T12的等电点约为4.3，第二结晶器7内悬浮晶浆的PH值控制为7.5，远离等电点，避免颗粒聚集生长，出料阀14的控制压力为
0.1MPa，冷凝器12出口温度为25°C，过滤器14的滤网为1.0 μπι。
[0052]将以上制备收集得到的偏钛酸沉淀经过后期煅烧后得到亚微米级钛白粉，所制备的产品的粒径 D50 = 286.5nm，PDI = 0.335，D97 = 352.6nm。
[0053]实施例3
[0054]以制备锂离子电池关键正极材料磷酸铁锂为例，连续化水热法制备亚微米磷酸铁锂的制备工艺，如下:
[0055]第一原料液为前驱体溶液，第二原料液为水溶液。前驱体溶液为85%磷酸、
1.5mol/L L1H水溶液和0.5mol/L FeSOjK溶液按照一定加料顺利配置而成的悬浊液，经过XRD分析可知沉淀物相为Li3POjP Fe 3(Ρ04)2.8Η20，悬浊液的pH值为6.0，温度为35°C。经预热器5的预热水的出口温度为220°C，前驱体溶液与预热水的体积比例为1: 5，管径为DN25，前驱体流量为200L/h，水的流量为1000L/h。第一结晶器6的管内流速为0.65m/s，停留时间为lOmin，第一结晶器6的管道布置采用卧式U型排列，管道总长为400m，维持管内温度为185°C，第二结晶器7温度为180°C，第二结晶器7的停留时间为3h，LiFePOja等电点约为3.55，第二结晶器7内悬浮晶浆的pH值控制为6.8，远离等电点，避免颗粒聚集生长，出料阀14的控制压力为1.0MPa，冷凝器12出口温度为60°C，过滤器13的滤网为
1.0 μπι。参见图3为所制备的的亚微米级磷酸铁锂粒度分布图，产品粒径D50 = 253.7nm，PDI = 0.168，D97 = 342nm。
[0056]实施例4
[0057]连续化水热法制备亚微米磷酸铁锂的制备工艺，如下:
[0058]第一原料液为前驱体溶液，第二原料液为水溶液。前驱体溶液为85%磷酸、
2.5mol/L L1H水溶液和1.0mol/L FeSOjK溶液按照一定加料顺利配置而成的悬浊液，经过XRD分析可知沉淀物相为Li3POjP Fe 3 (P04) 2.8Η20，悬浊液的pH值为6.2，温度为60°C。经预热器5的预热水的出口温度为200°C，前驱体溶液与预热水的体积比例为1: 10，管径为DN25，前驱体流量为160L/h，水的流量为1600L/h。第一结晶器6的管内流速为1.0m/s，停留时间为5min，第一结晶器6的管道布置采用卧式U型排列，管道总长为300m，维持管内温度为187°C，第二结晶器7温度为175°C，第二结晶器7的停留时间为2.5h，LiFePO4的等电点约为3.55，第二结晶器7内悬浮晶浆的pH值控制为6.8，远离等电点，避免颗粒聚集生长，出料阀14的控制压力为0.9MPa，冷凝器12出口温度为50°C，过滤器13的滤网为LOym0所制备的的亚微米级磷酸铁锂的产品粒径D50 = 325.6nm，PDI = 0.135，D97 =397nm。
[0059]以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，包括第一配料釜(1)、第二配料釜(2)、预热器(5)、第一结晶器(6)、第二结晶器(7)和换热器(9); 所述第一配料釜(I)通过管线依次连通第一进料泵(2)和预热器(5)，所述第二配料釜(2)通过管线连通第二进料泵(4)，所述预热器(5)和所述第二进料泵(4)均通过管线连通所述第一结晶器(6)的入料口 ； 所述第一结晶器(6)的出料口通过管线连通所述第二结晶器(7)的入料口，所述第二结晶器(7)的出料口通过管线连通所述换热器(9)的入口，所述换热器(9)的出口分为两个，所述换热器的一个出口连通外循环单元再连通所述第二结晶器(7)的入口，所述换热器的另一个出口连通后处理单元再连通所述料浆收集器(15); 其中，所述第一结晶器(6)为管式反应结晶器，所述第二结晶器(7)为连续型反应结晶器。2.根据权利要求1所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，所述第二结晶器(7)为DTB型结晶器。3.根据权利要求1所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，所述管式反应结晶器为由多段具有相同内径的管道混合器组成，所述管式反应结晶器的管径为 DN25 ?DN125mm。4.根据权利要求1或2或3所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，所述外循环单元包括循环泵(10);所述后处理单元包括依次连通的冷凝器(12)、过滤器(13)和出料阀(14) ο5.根据权利要求4所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，所述外循环单元还包括水力超声发生器(11)，所述水力超声发生器(11)设于所述循环泵(10)与所述第二结晶器(7)之间；所述出料阀(14)为背压阀。6.根据权利要求5所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统，其特征在于，所述第一进料泵(3)、第二进料泵(4)和循环泵(10)的附近均设有流量计，所述第二结晶器(7)的外循环的管线上设有pH检测仪以及pH值进料液调节阀(8)。7.基于权利要求4至6任一项所述的连续化水热法制备亚微米材料的装置系统的连续化水热法制备亚微米材料的制备工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤: 盛装于第一配料釜(I)的第一原料液经第一进料泵(3)输送后进入预热器(5)预热至一定温度，盛装于第二配料釜(2)的第二原料液经第二进料泵(4)输送并与经预热后的第一原料液按一定体积比例进入第一结晶器(6)，得到料浆，料浆在第一结晶器(6)中以一定的流速流动一段时间后，进入第二结晶器(7); 料浆进入第二结晶器(7)进行晶化，部分料浆从第二结晶器(7)的出料口流出，经换热器(9)换热，在循环泵(10)的驱动下并与来自第一结晶器(6)的料浆混合后再次进入第二结晶器(7)，构成一个外循环，在第二结晶器(7)中反应一段时间后，得到悬浮晶浆； 悬浮晶浆从第二结晶器(7)的出料口流出，经过换热器(9)换热，冷凝器(12)冷凝至一定温度后，通过过滤器(13)过滤，得到粒度均一化的晶浆，在出料阀(14)的作用下，晶浆稳定出料并收集于料浆收集器(15); 其中，所述第一原料液为前驱体溶液，所述第二原料液为水溶液或另一前驱体溶液；在晶化过程中，调控所述第二结晶器(7)中的晶浆的pH以控制悬浮晶体表面的Zeta电位，通过控制流速和反应时间来控制悬浮密度，避免晶浆的颗粒聚集生长。8.根据权利要求7所述的连续化水热法制备亚微米材料的制备工艺，其特征在于，所述第一原料液经所述预热器(5)的预热温度为100?350°C。9.根据权利要求7所述的连续化水热法制备亚微米材料的制备工艺，其特征在于，所述第二原料液与预热后的第一原料液按1:1?1: 10的体积比例进入所述第一结晶器(6)。10.根据权利要求7所述的连续化水热法制备亚微米材料的制备工艺，其特征在于，料浆在所述第一结晶管(6)管内的流速为0.25?1.0m/s，停留时间为I?30min ;在所述第二结晶器(7)的反应时间为0.5?24h，所述经冷凝器(12)后的温度为25?60°C;所述过滤器(13)的滤网精度为1.0 μ m。
【专利摘要】本发明提供了一种连续化水热法制备亚微米材料的装置系统及其制备工艺。该装置系统包括配料釜、预热器、第一结晶器和第二结晶器。其中，第一配料釜通过第一进料泵和预热器连通第一结晶器，第二配料釜通过第二进料泵连通第一结晶器。第一结晶器连通第二结晶器，第二结晶器的出料口连通换热器的入口，换热器的出口分为两个，一个连通外循环单元再连通第二结晶器的入口，而另一个则连通后处理单元与料浆收集器。其中，第一结晶器为管式反应结晶器，第二结晶器为连续型结晶器。该制备工艺采用该装置系统。本发明提供的装置系统及其制备工艺，不仅装置成本低，同时可连续制备粒度分布均匀且结晶度高的亚微米材料，适用于工业化生产。
【IPC分类】C01G23/053, C01B25/45
【公开号】CN104986796
【申请号】CN201510312872
【发明人】徐程浩, 杨德建
【申请人】张家港合志纳米科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月9日