[發明專利]加熱球磨一體式管式爐

無效

• 申請號: 200910174446.5
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101701768A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 徐艷輝;鞠華;李德成;汝坤林;鄭軍偉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: F27B17/00
• 分類號: F27B17/00;H01M4/1391;H01M4/1397
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于粉末材料合成工藝設備領域，具體涉及一種加熱球磨一體式管式爐。

背景技術

目前在粉末材料的合成中，多數材料，例如鋰離子電池正極材料LiCoO₂，LiMnO₂，LiFePO₄等，需要的合成條件包括高溫處理和球磨處理兩個步驟，前者是為了合成具有目標晶體結構的材料，后者則是為了控制產品的粒度，引入適當的表面修飾等等，特別是某些材料的合成還需要特殊的氣氛，例如氬氣，氮氣，或者是富氧的空氣等等。

現有技術中，高溫處理通常采用管式爐進行，而球磨處理則有專門的球磨設備，采用的是相對獨立的兩套設備，高溫處理后，取出樣品再置于球磨設備中球磨，并且球磨處理后常常還需要高溫再處理，某些條件下需要反復數次。

目前如上所述的兩步合成過程中存在的問題是顯而易見的，材料的轉移不僅耗費人力，降低設備自動化水平，而且在合成氣氛比較特殊的條件下(例如無水條件，氮氣，氬氣，或者富氧等等)，轉移過程常常會污染合成的材料，提高材料合成的成本。這種背景條件下，設計開發新的融高溫處理和球磨處理于一身的一體化合成設備顯的尤為重要。

發明內容

本發明目的是：提供一種融高溫處理和球磨處理于一身的加熱球磨一體式管式爐，能夠提高粉末材料合成過程的自動化程度，降低合成成本，減少對合成材料的污染。

本發明的技術方案是：一種加熱球磨一體式管式爐，包括爐體，其特征在于所述爐體垂直放置，并呈螺旋管狀結構，爐體的上部設有球磨球入口，而下部則設有球磨球出口。

本發明中所述爐體采用分段式設計，從上到下至少順序包括一加熱段、一保溫段，或一加熱段、一冷卻段；在具體的設計中，本發明的爐體可以自由設計成各種分段式結構，例如加熱段-保溫段-加熱段-保溫段-冷卻段的五段式結構，或者加熱段-保溫段-冷卻段-加熱段-冷卻段的五段式結構等等。

本發明中所述爐壁為雙層結構，內層為承重層，而外層則根據所在工作段不同而為不同的層，所在加熱段為加熱層，所在保溫段為保溫層，所在冷卻段則為冷卻層。

當然本發明中所述爐體也可以采用僅具有一加熱段的整體式設計，相應的所述爐壁的雙層結構中，內層同樣為承重層，而外層則僅為加熱層。

本發明中所述冷卻段可以是自然冷卻段，也可以是強制冷卻段。所述自然冷卻段主要利用爐壁外層材料的散熱特性對爐內合成材料實施冷卻的工作段；而強制冷卻段則是借助外加的風機等散熱設備對爐內合成材料實施冷卻的工作段。

本發明中所述爐體呈垂直方向螺距保持一致的單一式螺旋管狀結構。

本發明中所述爐體也可以呈垂直方向螺距變化的復合式螺旋管狀結構，例如呈塔式螺旋管狀結構，或者反塔式螺旋管狀結構。

本發明進行材料合成時，球磨球和合成材料一同從爐體上部的入口處加入，在重力作用下沿著呈螺旋管狀結構的爐體內腔向下運動，爐體相應的工作段依次對合成材料進行高溫處理、保溫處理和冷卻處理，與此同時球磨球則在每個工作段內對合成材料進行不間斷的球磨處理。由于球磨球的運動速度快于多為粉末樣品的合成材料，故球磨球先從爐體下部出口脫出，而從出口脫出的球磨球則需要重新從爐體上部入口處加入反復對合成材料進行球磨處理。最終從爐體下部出口處出來的是合成好的粉末材料成品。

本發明所述的加熱球磨一體式管式爐中所采用的球磨球同現有技術一樣，包括鋼球，鐵球，石英球等，它們可以是單一尺寸，也可以是多種尺寸的混合，直徑從0.1毫米到50毫米不等。

本發明的優點是：

1.本發明所提供的這種加熱球磨一體式管式爐，其將球磨處理和高溫處理兩個工序合為一體，不需要在兩種工藝處理之間轉換合成設備，具有更高的自動化程度，合成材料不會因為轉移而被污染。

2.本發明所提供的這種加熱球磨一體式管式爐，其利用重力的作用，使被合成材料和球磨球沿著呈螺旋管狀結構的爐體內腔自由下落，具有節能的優點。

3.本發明所提供的這種加熱球磨一體式管式爐，采用分段式設計，可以完成高溫+球磨處理，保溫+球磨處理，自然冷卻+球磨處理，強制冷卻+球磨處理之間的多種形式組合；而合理的分段式設計，則既可以保證材料結晶的均勻性，又可以有效的控制材料的顆粒度。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明一種具體實施例的結構示意圖(圖中螺旋線為爐體的中心線，其用來表征爐體)；

圖2為本發明另一種具體實施例的結構示意圖；

圖3為本發明第三種具體實施例的結構示意圖。