[實用新型]一種微波輔助燒結(jié)爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320577805.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN203550534U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐頻;盧云;陳東州
• 申請（專利權(quán)）人: 成都晶元新材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: F27B9/06
• 分類號: F27B9/06;F27B9/24;F27B9/36;F27B9/40;F27B9/30
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種微波輔助燒結(jié)爐，尤其涉及一種通過微波加熱或微波輔助加熱的微波燒結(jié)爐，具體為一種微波輔助燒結(jié)爐。

背景技術(shù)

燒結(jié)過程是電池正極材料以及陶瓷材料等合成中所必須的一個重要環(huán)節(jié)。在燒結(jié)過程中材料形成獨有的晶型結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸、形貌以及位錯、缺陷等物理和化學(xué)特征，從而使材料具備特有的性能。目前國內(nèi)外采用的燒結(jié)設(shè)備主要是電阻式加熱燒結(jié)爐以及實驗室用小規(guī)模間歇式微波燒結(jié)爐。

傳統(tǒng)的電阻式加熱燒結(jié)爐主要采用外加熱方式，即首先將爐體加熱到燒結(jié)溫度，高溫爐體再通過熱輻射和對流方式將熱量傳給被加熱物料表面，物料再通過熱傳導(dǎo)的方式向物料內(nèi)部傳遞熱量。這導(dǎo)致燒結(jié)時間長，另一方面，由于物料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)而產(chǎn)生較大的溫度梯度，導(dǎo)致物料各部分受熱不均勻、燒結(jié)反應(yīng)速度不一致，從而使顆粒生長不均勻、產(chǎn)品粒度波動大，形貌也不易控制，最終導(dǎo)致產(chǎn)品充放電性能差。

微波燒結(jié)主要利用微波輻射時，物料吸收微波后分子自身的熱運動產(chǎn)生熱量，即采用內(nèi)熱源的加熱方式，因此加熱過程是首先物料整體升溫，然后通過輻射、對流等方式向爐膛和爐體傳熱。微波加熱過程中，由于物料首先被整體加熱，物料內(nèi)部不存在溫度差，燒結(jié)反應(yīng)能同時快速進(jìn)行，因此加熱和反應(yīng)時間短，一般只需要傳統(tǒng)電阻式加熱所需燒結(jié)時間的1/5—1/20。

目前，微波爐在日常生活中已非常普及，國內(nèi)外出現(xiàn)了各種實驗室用間歇式微波裝置，但工業(yè)上還未見微波燒結(jié)爐的應(yīng)用。中國專利03226766.5和03118018.3提供了一種連續(xù)式微波燒結(jié)設(shè)備，但由于其微波源控制上無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛溫度不能滿足燒結(jié)過程的需要；專利200810097341.x也提供了一種連續(xù)式的微波燒結(jié)設(shè)備，該發(fā)明采用電加熱到300℃后改用全微波加熱，意在克服微波低溫時加熱效率低的缺點，發(fā)揮微波高溫時加熱速度快的優(yōu)勢，通過調(diào)節(jié)微波功率控制溫度，但實際上全微波加熱時也會出現(xiàn)燒結(jié)溫度難以精確控制，溫度波動可達(dá)到100℃以上，加上環(huán)境溫度低，導(dǎo)致物料溫度分布不均勻。

對許多材料，尤其是電池材料，其燒結(jié)溫度范圍較小，溫度波動一般在±10℃以內(nèi)，因此需要較為精確的燒結(jié)溫度。微波爐在燒結(jié)過程中難以大規(guī)模應(yīng)用的主要原因是燒結(jié)時物料升溫速度極快，因此燒結(jié)溫度難以控制，導(dǎo)致產(chǎn)品燒結(jié)溫度過高，或局部燒結(jié)溫度過高，對于燒結(jié)溫度要求較為精確的電池正極材料而言，極易因為過燒而出現(xiàn)廢料，給生產(chǎn)帶來極大損失；現(xiàn)有技術(shù)都難以實現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用時的精確控溫。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型正是針對現(xiàn)有傳統(tǒng)的電阻式高溫?zé)崽幚磉^程中存在的處理溫度高、時間長、能耗高，而且產(chǎn)品質(zhì)量差等不足，以及單純的微波加熱過程中，加熱速度和燒結(jié)溫度不易控制，容易過燒并產(chǎn)生廢料等缺點，提供一種高效節(jié)能，同時生產(chǎn)溫度易于控制、產(chǎn)品性能好的加熱設(shè)備，該設(shè)備為適合于工業(yè)化生產(chǎn)的微波輔助燒結(jié)爐。

本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的：

一種微波輔助燒結(jié)爐，包括加熱窯爐爐體和傳輸系統(tǒng)，其中傳輸系統(tǒng)包括進(jìn)料裝置、爐體內(nèi)的物料傳輸裝置和出料裝置，在加熱窯爐爐體的前端設(shè)置與傳輸系統(tǒng)相連接的進(jìn)料裝置，在加熱窯爐爐體的后端設(shè)置與傳輸系統(tǒng)相連接的出料裝置，在加熱窯爐爐體內(nèi)設(shè)置保溫隔熱層，在加熱窯爐爐體內(nèi)設(shè)置電阻式加熱元件，在加熱窯爐爐體內(nèi)設(shè)置測溫系統(tǒng)、在加熱窯爐爐體外設(shè)置微波發(fā)生器、微波扼流器以及水冷散熱系統(tǒng)、在加熱窯爐爐體外設(shè)置溫度和微波功率的控制系統(tǒng)，溫度和微波功率的控制系統(tǒng)分別與爐體內(nèi)的測溫系統(tǒng)、微波發(fā)生器和電阻式加熱元件連接。微波發(fā)生器通過波導(dǎo)與加熱窯爐爐體連接。溫度和微波功率的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)微波功率和電加熱的功率，并對微波和電加熱進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

加熱窯爐爐體分為三段，中間為微波輔助加熱段，兩端為微波扼流段，靠近進(jìn)料裝置的一端為微波扼流段一，靠近微波出料裝置的一端為扼流段二。所述的微波輔助加熱段同時采用電加熱和微波輔助加熱，其中電加熱采用硅碳棒或電阻絲作為加熱元件；電加熱的主要作用是把燒結(jié)爐加熱爐膛溫度比燒結(jié)溫度低50～100℃，微波輔助加熱是直接加熱物料，促使燒結(jié)反應(yīng)的快速進(jìn)行，縮短傳熱和燒結(jié)的時間。所述的微波扼流段一和微波扼流段二均采用電加熱進(jìn)行加熱。微波扼流段的作用是有效防止微波泄漏，滿足國家安全標(biāo)準(zhǔn)。

水冷散熱系統(tǒng)包括進(jìn)、出水管以及與進(jìn)、出水管之間相連接的分支管道，分支管道纏繞在微波發(fā)生器陽極的外表面。

所述的測溫系統(tǒng)包括紅外溫度計、熱電偶溫度計和測溫控制裝置，紅外溫度計和熱電偶溫度計均設(shè)置在加熱爐爐體內(nèi)，與測溫控制裝置連接。