一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉制造技术

本实用新型专利技术公开一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，包括炉体、喷枪、烧嘴，在喷枪上接一分支，分支上设第一气体混合配比仪、喷枪气体调节输送装置，第一气体混合配比仪混合压缩空气与氧气；烧嘴附加助燃空气气氛调节装置；烧嘴下方的高温燃烧区设有燃烧段气氛调节输送装置，燃烧段气氛调节输送装置连接第二气体混合配比仪，第二气体混合配比仪混合压缩空气与氧气；在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置。有益效果：采用多段控制气氛，通过不同段气氛调节，起到调节炉内气氛的作用，及时保证炉内物料的充分反应、防止过烧。该设备简单易控制调节，产出四氧化三钴为纯相，不含氧化亚钴相。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制备四氧化三钴的
，特别是一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉。
技术介绍
四氧化三钴是目前电池正极材料的主要前驱体之一，广泛应用于手机、笔记本、充电宝等设备的二次电池的制备。目前工业生产中常用湿法化学合成方法制备四氧化三钴，个别也采用喷雾热解方法。在喷雾热解法生产制备过程中，常见的问题在于，所制备的四氧化三钴（Co3O4）含有1%～10%左右的氧化亚钴（CoO）。氧化亚钴的存在对于所制备的电池正极材料电化学性能及其制备工艺均存在较大影响。
技术实现思路
针对上述现有喷雾热解生产装置存在的问题，本技术提供一种调整、控制氧含量的喷雾热解炉。本技术的技术方案是：一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，包括炉体、喷枪、烧嘴，在喷枪上接一分支，分支上设第一气体混合配比仪、喷枪气体调节输送装置，第一气体混合配比仪混合压缩空气与氧气；烧嘴附加助燃空气气氛调节装置；烧嘴下方的高温燃烧区设有燃烧段气氛调节输送装置，燃烧段气氛调节输送装置连接第二气体混合配比仪，第二气体混合配比仪混合压缩空气与氧气；在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置。所述喷枪气体调节输送装置、助燃空气气氛调节装置、燃烧段气氛调节输送装置、输送段气氛调节装置输出的气体氧气摩尔含量均为22%～80%。所述燃烧段气氛调节输送装置的气体流速为5～50m³/h。所述输送段气氛调节装置的氧气流量为1m³/h～50m³/h。所述燃烧段气氛调节输送装置与热解炉水平线呈10～60°夹角。所述炉体为筒状结构。所述喷枪喷口分布在炉体内部顶部，有多个喷口。所述烧嘴有多个，均布在燃烧段，呈圆周排列。本技术的有益效果是：采用多段控制气氛。集合了热解炉、气体混合配比仪、喷枪气体调节输送装置、燃烧段气氛调节输送装置、助燃空气气氛调节装置、输送段气氛调节装置。通过上述不同段气氛调节，起到调节炉内气氛的作用，关键是起到及时保证炉内物料的充分反应、防止过烧的作用。该技术设备简单易控制调节，且实用效果明显，产出四氧化三钴为纯相，不含氧化亚钴相。附图说明图1是本技术的结构示意图；图1中标记：1为炉体；2为第一气体混合配比仪；3为喷枪气体调节输送装置；4为喷枪；5为助燃空气气氛调节装置；6为烧嘴；7为第二气体混合配比仪；8为燃烧段气氛调节输送装置；9为输送段气氛调节装置。具体实施方式如图1所示，一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，包括筒状结构的炉体1、喷枪4、烧嘴6，在喷枪4上接一分支，分支上设第一气体混合配比仪2、喷枪气体调节输送装置3，第一气体混合配比仪2混合压缩空气与氧气；烧嘴6附加助燃空气气氛调节装置5；烧嘴6下方的高温燃烧区设有燃烧段气氛调节输送装置8，燃烧段气氛调节输送装置8连接第二气体混合配比仪7，第二气体混合配比仪7混合压缩空气与氧气；在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置9。所述燃烧段气氛调节输送装置8与热解炉水平线呈10～60°夹角。喷枪4喷口分布在炉体1内部顶部，有多个喷口。烧嘴6有多个，均布在燃烧段，呈圆周排列。喷枪4喷口和烧嘴6的具体数量视炉体1内部体积而定，保证炉体的内部有效利用，又要确保钴盐的充分热解。压缩空气与氧气经过第一气体混合配比仪2混合使得混合气体内氧气摩尔含量为22%～80%，经过喷枪气体调节输送装置3后进入喷枪4。混合气体与钴盐溶液接触雾化后进入炉体1内。同时调节助燃空气气氛调节装置5，使得助燃空气流量：氧气流量比为5:1，最高不超过1:2，主要作用是调节炉内氧分压。此外，压缩空气与氧气经过第二气体混合配比仪7开启燃烧段气氛调节输送装置8，调整氧气摩尔含量为22%～80%，气体流速为5～50m³/h，可防止物料的过烧。开启输送段气氛调节装置9，所述氧气流量为1m³/h～50m³/h，进一步保障反应的充分及消除氧化亚钴相。本技术提出了在喷枪中增加氧气含量。常用喷枪在雾化反应过程中由于反应扩散时间不足，导致正常含氧量条件下一次反应不完全。因此，通过第一气体混合配比仪2补充氧气，再经过喷枪气体调节输送装置3调节后进入喷枪4，使得热解反应更为充分。本技术还通过助燃空气气氛调节装置5调节助燃空气中含氧量，使得助燃空气流量：氧气流量比增加，增加炉内整体含氧量，进一步促进反应，使得反应完全，同时，限制氧化亚钴的生成。在实际生产过程中，经常存在由于在炉内停留时间长而产生的氧化亚钴。为此，本技术提供了燃烧段气氛调节输送装置8，及时吹扫高温段易烧结停留的产物，并将已产生的氧化亚钴消除。本技术还在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置9，对炉底下料进行了再次的富氧保护，消除炉底料过烧带来的少量亚钴相，从根本上杜绝了氧化亚钴的产生。上述的喷枪气体调节输送装置3、助燃空气气氛调节装置5、燃烧段气氛调节输送装置8、输送段气氛调节装置9，基本结构均为气体流量调节装置与压力调节装置的组合结构，用于配比相应设备所需的气体压力和流量调节，起到按设计条件供给规定条件的混合气体的作用。本技术通过对四氧化三钴热分解过程的热动力学模型分析以及生产应用，实施了在喷枪、炉内气氛、高温段、炉底段关键位置的设备设计，有效解决了现有四氧化三钴在喷雾热解工艺条件下生产过程中易产生氧化亚钴的问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，包括炉体（1）、喷枪（4）、烧嘴（6），其特征是：在喷枪（4）上接一分支，分支上设第一气体混合配比仪（2）、喷枪气体调节输送装置（3），第一气体混合配比仪（2）混合压缩空气与氧气；烧嘴（6）加设助燃空气气氛调节装置（5）；烧嘴（6）下方的高温燃烧区设有燃烧段气氛调节输送装置（8），燃烧段气氛调节输送装置（8）连接第二气体混合配比仪（7），第二气体混合配比仪（7）混合压缩空气与氧气；在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置（9）。

【技术特征摘要】
1.一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，包括炉体（1）、喷枪（4）、烧嘴（6），其特征是：在喷枪（4）上接一分支，分支上设第一气体混合配比仪（2）、喷枪气体调节输送装置（3），第一气体混合配比仪（2）混合压缩空气与氧气；烧嘴（6）加设助燃空气气氛调节装置（5）；烧嘴（6）下方的高温燃烧区设有燃烧段气氛调节输送装置（8），燃烧段气氛调节输送装置（8）连接第二气体混合配比仪（7），第二气体混合配比仪（7）混合压缩空气与氧气；在炉底输送管道位置增加输送段气氛调节装置（9）。2.根据权利要求1所述的一种制备纯相四氧化三钴的喷雾热解炉，其特征是：喷枪气体调节输送装置（3）、助燃空气气氛调节装置（5）、燃烧段气氛调节输送装置（8）、输送段气氛调节装置（9）输出的气体氧气摩尔含量均为22%～80%。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭幸，刘光辉，汤玲花，李俊杰，谭玉虎，刘柏年，李永峰，张喜丰，阎加秀，
申请(专利权)人：兰州金川新材料科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃;62