[发明专利]一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统

说明书

本发明提供了一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统，涉及化工设备领域。采用在焙烧炉炉底雾化进料的方式，在焙烧炉内自下而上反应之后，利用炉顶的负压使产品从顶部的颗粒出口输出。由于气体携带产品从炉顶输出，相比于底部出料的装置本发明在热解温度下停留时间长，有利于提高产品结晶度；由于颗粒随气体从炉顶输出，能够防止颗粒流动堵塞雾化器，增加装置运行的稳定性。此外，本发明所提供的焙烧炉还能够通过调控负压的大小来调整停留时间；相比于传统的进出料方式，焙烧炉内下方区域的温度更容易控制，有利于精确控温和节能降耗。

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统。

背景技术

正极材料是制造锂离子电池关键材料之一，具有广阔的市场前景，在锂电池领域，正极材料的市场规模是最大的。众所周知，正极材料制备最重要的是前驱体材料制备，正极材料中主要技术含量是体现在前驱体工艺里面。因此，前驱体材料制备技术非常关键。

目前，国内三元前驱体材料合成主要有两种方法：

(1)控制结晶共沉淀法，该方法是按照摩尔比配制好三元金属混合硫酸盐溶液，然后与液碱和氨水混合生产三元金属氢氧化物沉淀，沉淀经过过滤、干燥、粉碎、除磁等工序得到成品三元前驱体，国内90％以上企业都用这种方法。现有技术中共沉淀法生产工艺流程流程长、废水量大，生产成本高，环保压力大。据统计，生产流程副产含氨、重金属硫酸钠废水约30吨/吨产品，废水处理成本非常高。

(2)喷雾热解法，该方法是将镍、钴、锰氯盐原料溶于水中，配成三元金属混合溶液，然后通过压力式/二流体雾化装置把前驱体溶液雾化后带入到热解反应炉内，瞬间完成反应，短时间内制备大量三元氧化物前驱体。喷雾热解法制备氧化物前驱体绿色制造工艺，与共沉淀法合成工艺相比，更加高效、经济、环保，避免硫酸钠废水和含氨尾气产出，副产盐酸可用来循环制备氯化物原料，采用喷雾热解工艺制备的前驱体颗粒尺寸一致性高、粒度分布窄、形貌规整，达到原子级均匀。

但是，现有技术中公开的喷雾热解装置无论从工艺还是生产角度考虑，都存在一定的设计缺陷，主要存在的问题是：雾化器容易堵塞造成反应过程不连续、不稳定；热解温度下停留时间短，产品结晶度不好。

鉴于此，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焙烧炉及制备锂电氧化物前驱体的系统，旨在减少雾化器堵塞的发生，同时延长热解温度下的停留时间。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种焙烧炉，在焙烧炉下部设置有用于将原料雾化成液滴并向上喷出的雾化器，雾化器的上方设置有加热区，加热区的上方设置有颗粒出口；

焙烧炉上还设置有气流发生组件，气流发生组件通过在焙烧炉内产生向上的气流，使至少部分液滴随气流向上穿过加热区，并从颗粒出口排出。

在可选的实施方式中，气流发生组件包括负压组件，负压组件包括风机。

在可选的实施方式中，所述雾化器包括气流式雾化器、压力式雾化器和超声波雾化器中的至少一种。

在可选的实施方式中，加热区上设置有用于控温的加热件，加热件包括烧嘴、电磁加热件和电阻加热元件中的至少一种；焙烧炉上还设置测温组件。

在可选的实施方式中，加热件为烧嘴，且烧嘴对称且沿炉体切线布置。

在可选的实施方式中，焙烧炉的底部内腔中安装有出料装置，焙烧炉的底壁上设置有出料口，出料口与料仓的进口相连，料仓的出口与下料阀相连，以将炉内的积料排出；

出料装置包括耙齿和用于驱动耙齿旋转的电机。

第二方面，本发明提供一种制备锂电氧化物前驱体的系统，包括前述实施方式中任一项的焙烧炉。