磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉制造技术

一种磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉，它包括炉体、循环冷却系统、炉架、气氛系统、轨道以及人工智能控制系统，所述炉体安装于炉架上，炉体的底部设有作为活动炉门的小车，用来送样的小车安装于轨道上并与升降机构相连，循环冷却系统通过管路与炉体的顶部相连通，所述气氛系统、炉体、循环冷却系统以及升降机构均与人工智能控制系统相连。本实用新型专利技术是一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、自动化程度高、控制精度高、产品质量好的磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到用于磷酸铁锂热合成的设备领域，特指一种磷酸铁锂热合成用人 工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉。
技术介绍
磷酸铁锂的合成方法主要采用高温固相反应法将FeC204、2H20、Li2C03和NH4H2P04 或(NH4)2HP04按化学计量比混合，在氩气或氮气等惰性气氛保护下，于30(TC左右使混合物 初歩分解，然后升温到600 800°C，保温12小时以上，就可以得到橄榄石晶型的LiFeP04 材料。如何在热处理的过程中防止二价铁的氧化是合成的关键控制点，也是制备设备必须解 决的关键问题。相对于钴酸锂、锰酸锂而言，磷酸铁锂材料的制备对设备要求极高。目前， 国际上磷酸铁锂材料的制备基本上都是采用间歇式设备如气氛保护钟罩炉、气氛保护箱式 炉等；国内一些单位相继开展了用于磷酸铁锂生产的推板窑，网带炉，回转窑等连续烧结炉 的丌发和研究，并配合一些磷酸铁锂生产企业在进行试用，取得了一些结果，但在稳定性和 产品烧结质量性能上与国外的工作还有很大距离。推板窑，网带炉生产量能较大，但是该种炉型气氛保护采用气帘方式(一种进口、出口 采用冲氮气形成气帘保护)，由于料连续进出炉导致炉内压力变化、且因氮气形成气帘不稳定 等导致炉内气氛场的波动，无法满足磷酸铁锂材料烧结对气氛场(S50ppm)的稳定要求；该 种炉型温度控制采用温控仪表对温度场进行控制，且加热元件与烧结粉料通过耐火材料间接 接触，且加热元件采用上下布棒方式，对磷酸铁锂材料温度辐射较慢，加热时间较长，对温 度场的控制无法满足高精度的要求；用回转窑进行烧结，除温度、气氛场与上述连续炉一样 的缺陷外，还有一个致命的缺点，由于磷酸铁锂材料在冷却过程中会产生大量的水份，回转 窑旋转会导致粉料混合大量的水份导致无法满足材料的工艺要求，上述三种炉型冷却方式一 般采用外壳水冷方式，炉膛内的热量不能循环冷却，冷却速度较慢。
技术实现思路
本技术要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种 结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、自动化程度高、控制精度高、产品质量好的磷酸铁锂 热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉。为解决上述技术问题，本技术提出的解决方案为 一种磷酸铁锂热合成用人工智能 可控气氛钟罩式二垛电阻炉，其特征在于它包括炉体、循环冷却系统、炉架、气氛系统、 轨道以及人工智能控制系统，所述炉体安装于炉架上，炉体的底部设有作为活动炉门的小车，用来送样的小车安装于轨道上并与升降机构相连，循环冷却系统通过管路与炉体的顶部相连 通，所述气氛系统、炉体、循环冷却系统以及升降机构均与人工智能控制系统相连。 所述炉体为平行布棒方式钟罩式烧结炉。所述人工智能控制系统包括主控计算机及扩展模块以及分别与主控计算机相连的三个温 度控制器、含氧量监控单元、压力监控单元、水流量报警单元、小车按钮控制输入单元、控 温模块报警输入单元、硅碳棒保护光栅检测系统和小车出炉限位保护，含氧量监控单元和压 力监控单元装设于炉体内，用来监测炉体内的氧含量和压力；三个温度控制器用来对炉体内 的温度进行监测和控制。与现有传统技术相比，本技术的优点就在于(1) 、本技术的控制系统采用独特的神经模糊网络人工智能集散式计算机控制技术 对炉内的温度、气氛、压力实现集中控制，同时可根据不同的工艺要求对炉内控制程序进行 设定并实时进行修改，能对炉内的温度、气氛、压力实现实时监控与数据分析；(2) 、本技术的温度场采用硅碳棒直接分7层平行布置炉内，与磷酸铁锂粉料多个 层面进行热辐射，传热较传统炉型辐射效率高，且通过三个测温点控温，通过独特的神经模 糊网络人工智能计算机控制技术能完全满足磷酸铁锂材料对温度场的控制要求；(3) 、本技术的气氛场采用钟罩式烧结炉密封结构，采用点、面、底、接线盒等多 种进气方式，由于没有明显漏气点，且由于进气方式的特殊方式所产生的气氛旋流场可完全 克服烧结过程中气氛场的波动，能确保磷酸铁锂在烧结过程中，二价铁不氧化得到有效保护 并达到气氛场混合的一致性，氧含量可以控制在20个ppm内；(4) 、本技术采用独特的排空阀压力控制系统确保炉内压力维持一个需要的工作压力；(5) 、本技术的冷却方式采用换热器配合循环风冷方式，由于冷却循环回路电机采 用全密封的水冷电机，导致整个循环风冷回路无漏气点，可确保大风量冷却过程中气氛场的 稳定与混合的一致性，相对传统炉型，由于是将炉内大量气体用变频风机通过换热器采用强 制循环风冷的方式，冷却效率大大提高。附图说明图1是本技术的主视结构示意图； 图2是本技术的侧视结构示意图3是本技术中人工智能控制系统的控制原理示意图； 图4是本技术中炉体上部温度的控制原理示意图； 图5是本技术中炉体中部温度的控制原理示意图；图6是本技术中炉体下部温度的控制原理示意图； 图7是本技术中炉体内温度的监控原理示意图； 图8是本技术中炉体内压力的控制原理示意图； 图9是本技术中炉体内氧含量的控制原理示意图10是本技术中水流量报警单元、小车按钮控制输入单元、控温模块报警输入单元、 硅碳棒保护光栅检测系统、小车出炉限位保护的控制原理示意图11是本技术中小车升降控制、大流量电磁阀控制、小流量电磁阀控制、冷却循环 回路蝶阀控制、报警输出控制、控温模块启停控制、氧分析仪气泵启停的控制原理示意图。图例说明1、炉体 2、循环冷却系统3、磷酸铁锂材料 4、炉架5、气氛系统 6、小车7、轨道 8、人工智能控制系统9、升降机构具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1和图2所示，本技术的磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻 炉，它包括炉体l、循环冷却系统2、炉架4、气氛系统5、小车6、轨道7以及人工智能控 制系统8，炉体1是由钢板焊接成的一个五面壳体，内衬安装有耐火材料及发热元件，内衬 材料采用进口的能耐氨根离子、绿离子等腐蚀性的材料，筑棉及紧固方式采用独特的工艺方 式。炉体1安装于炉架4上，炉体1结构采用平行布棒方式钟罩式烧结炉。循环冷却系统2 通过管路与炉体1的顶部相连通，用来在保证炉体1内气氛场稳定的情况下使炉内气体快速 冷却。炉体1的底部设有作为活动炉门的小车6，用来送样的小车6安装于轨道7上并与升 降机构9相连。气氛系统5与炉体1相连，用来为磷酸铁锂材料烧结提供足够的保护性气体， 根据磷酸铁锂烧结材料的要求，采用微正压抽空控制系统结合大流量进气系统确保一开始炉 内氧含量迅速降致50PPM以下。气氛系统5、炉体1、循环冷却系统2以及升降机构9均与 人工智能控制系统8相连。用于装载被处理的磷酸铁锂材料3的小车6可在链条传动的升降 机构9作用下上升到与炉体1紧密结合的工作状态。本技术的气氛场采用钟罩式烧结炉 密封结构，采用点、面、底、接线盒等多种进气方式，由于没有明显漏气点，且由于进气方 式的特殊方式所产生的气氛旋流场可完全克服烧结过程中气氛场的波动，能确保磷酸铁锂在 烧结过程中，二价铁不氧化得到有效保护并达到气氛场混合的一致性。如图3至图11所示，人工智能控制系统8主要由温度控制器电气柜和装有计算机与PLC 模块控制系统的控制柜组成，主要通过计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉，其特征在于：它包括炉体（１）、循环冷却系统（２）、炉架（４）、气氛系统（５）、小车（６）、轨道（７）以及人工智能控制系统（８），所述炉体（１）安装于炉架（４）上，炉体（１）的底部设有作为活动炉门的小车（６），用来送样的小车（６）安装于轨道（７）上并与升降机构（９）相连，循环冷却系统（２）通过管路与炉体（１）的顶部相连通，所述气氛系统（５）、炉体（１）、循环冷却系统（２）以及升降机构（９）均与人工智能控制系统（８）相连。

【技术特征摘要】
1、一种磷酸铁锂热合成用人工智能可控气氛钟罩式二垛电阻炉，其特征在于它包括炉体(1)、循环冷却系统(2)、炉架(4)、气氛系统(5)、小车(6)、轨道(7)以及人工智能控制系统(8)，所述炉体(1)安装于炉架(4)上，炉体(1)的底部设有作为活动炉门的小车(6)，用来送样的小车(6)安装于轨道(7)上并与升降机构(9)相连，循环冷却系统(2)通过管路与炉体(1)的顶部相连通，所述气氛系统(5)、炉体(1)、循环冷却系统(2)以及升降机构(9)均与人工智能控制系统(8)相连。2、 根据权利要求1所述的磷酸铁锂热合成用人工智能可控...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯拥和，侯季淹，欧阳建，杨克辉，张勋郎，宇文静，王朋生，彭伟，高平立，楚奇，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]