專利名稱：磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及新能源電池材料燒結(jié)設備領域，特別涉及一種磷酸鐵鋰微波加熱 立式連續(xù)生產(chǎn)設備。
二、背景技術(shù)鋰離子電池具有放電倍率高、使用溫度范圍寬、循環(huán)性能優(yōu)良、安全性好、環(huán)保無 污染等優(yōu)點，自問世以來已廣泛應用于移動電話、手提電腦、小型攝像機等便攜式電子設備 中，作為新一代能源材料，在電動汽車、衛(wèi)星、航天及軍事等領域應用不斷推進，應用前景廣 闊。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，是研究和開發(fā)高性能鋰離子電池的關(guān)鍵所在。 磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為鋰電池正極材料，具有原材料來源豐富、價格低廉、無環(huán)境污染、 容量較高、循環(huán)性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好、制備電池安全性能突出等優(yōu)點，在各種電池能源領域， 特別是大型動力電源應用方面有著極大的市場前景，是最有前途的鋰離子電池正極材料之
ο當前磷酸鐵鋰(LiFePO4)的燒結(jié)設備比較成熟的主要有氣氛保護推板爐、氣氛 保護回轉(zhuǎn)爐等爐窯設備，這些燒結(jié)設備一般為電加熱方式，發(fā)熱元件為電阻絲、硅碳棒，熱 損失大，且溫度梯度大，容易造成產(chǎn)品成份及粒度不均勻，同時設備占地面積大，投資成本 高。微波燒結(jié)主要是利用微波能與材料的偶合，由材料的介電損耗和磁介損耗產(chǎn)生的內(nèi)耗 轉(zhuǎn)變成熱能直接加熱材料至燒結(jié)溫度，被燒結(jié)材料本身就是發(fā)熱體，因而熱損失小，且因微 波的穿透深度大，溫度梯度非常小，能夠快速地升溫和降溫，從而使整個燒結(jié)過程被大幅度 縮短，不存在陰影效應，現(xiàn)在微波技術(shù)已經(jīng)成為最具發(fā)展前景的燒結(jié)技術(shù)之一。磷酸鐵鋰 (LiFePO4)的微波燒結(jié)一般使用工業(yè)化微波爐，無法連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度低，規(guī)模效益差， 目前尚無針對磷酸鐵鋰(LiFePO4)的燒結(jié)工藝特點提出的專門工業(yè)化生產(chǎn)的微波連續(xù)燒結(jié) 設備。實用新型專利ZL200520051470. 7提出“一種連續(xù)式粉體材料微波燒結(jié)爐”，包括進 料機構(gòu)、微波源、過渡波導、爐體、爐膛、出料機構(gòu)、保溫層、測溫儀、微波輔助吸收材料，爐體 為上大下小的錐斗形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設置有螺帶式錐形攪拌器，與傳動機構(gòu)相連；進料機構(gòu)為螺 旋進料機構(gòu)，出料機構(gòu)為水冷式螺旋出料機構(gòu)；一套微波源與多套過渡波導組合沿爐體四 周布置；至少一組進氣口和排氣口，均設置有不銹鋼微孔過濾裝置，爐體上設置有紅外測溫 儀的觀測口，爐體為陶瓷材質(zhì)，螺帶式錐形攪拌器為鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料或不銹鋼材質(zhì)。 該實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低，且不需要舟皿、健康環(huán)保、高效，適于一些極性粉體材料的微 波燒結(jié)。但該實用新型存在不能根據(jù)磷酸鐵鋰燒結(jié)的工藝要求進行分步連續(xù)微波燒結(jié)的問 題，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本也居高不下。
三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種可以 實現(xiàn)分步連續(xù)燒結(jié)，能夠規(guī)模化生產(chǎn)的微波連續(xù)燒結(jié)設備。本實用新型是這樣實現(xiàn)的[0006]一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，包括進料口、進料換氣室、預處理單元 爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)、出料口、抽真空裝置、保護 氣體輸入裝置和設備控制電路，預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐三套單元爐，同 樣含有單元爐進料口、單元爐體、單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層、微波源、一定個數(shù)微波 管、至少一根進抽氣管、單元爐出料口、單元爐出料閥、絞龍輸送器，在每個單元爐體中至少 安裝各一個真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力測量探頭，單元爐體為密閉式豎直中空 圓筒狀，其水平截面形狀為圓環(huán)形，單元爐體外包裹有單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層，單 元爐進料口位于單元爐體上端面一側(cè)邊，單元爐出料口位于單元爐體下端面一側(cè)，單元爐 出料口設置有單元爐出料閥，微波源布置于單元爐體外部周邊與微波管相連，微波管布置 在爐體外壁上，進抽氣管與單元爐體內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽真空裝置和保護氣 體輸入裝置，絞龍輸送器軸線與單元爐體軸線方向近似重合安裝在單元爐體中，其上下兩 端分別與設在單元爐體上下端面的驅(qū)動裝置相連，真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力 測量探頭安裝在單元爐體內(nèi)壁上部，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路連接；三套單元 爐豎直立式布置，單元爐之間通過物料傳輸通道順序連通，進料口通過進料換氣室與預處 理單元爐進料口近似豎直連通，預處理單元爐出料口與預燒結(jié)單元爐的進料口通過物料 傳輸通道連通，預燒結(jié)單元爐的出料口與燒結(jié)單元爐的進料口通過物料傳輸通道連通，燒 結(jié)單元爐的出料口通過出料換氣室與冷卻降溫出料機構(gòu)及出料口連通，各單元爐、進料換 氣室、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)，通過數(shù)據(jù)線與設備 控制電路對應電路連接。所述的各單元爐中微波源與一定組數(shù)微波管相連，每組由一定數(shù)量微波管并聯(lián)， 微波管布置于單元爐體外壁上，或布置于單元爐體四周，其中預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐 微波源功率為10 15kw，燒結(jié)單元爐微波源功率為30 IOOkw ；各單元爐體至少設有一 根排氣管，進抽氣管口與排氣管口均設有微孔過濾裝置；所述的各單元爐體材質(zhì)為石英玻 璃、陶瓷任選其一，絞龍輸送器為石英玻璃、鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料、不銹鋼材質(zhì)任選其中 一種；所述各單元爐間物料傳輸通道截面形狀為扇形、矩形、圓形任選其一。所述的進料換氣室，包括料箱、進料閥、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽 氣管，料箱上端口與進料口連通，下端口與預處理單元爐進料口連通，料箱上、下端部分別 設有進料閥和出料閥，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝 置，真空度探測探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部；所述出料換氣室，包括料箱、出料閥、真空度探測 探頭和至少一根進抽氣管，料箱上端口與燒結(jié)單元爐出料口連通，下端口與冷卻降溫出料 機構(gòu)連通，出料閥設在料箱下端部，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連 通抽真空裝置，真空度探測探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部。所述的冷卻降溫出料機構(gòu)，包括物料輸送管、夾層套、進水口、出水口、絞龍輸送 器，出料閥，物料輸送管為不銹鋼材質(zhì)，夾層套包裹在物料輸送管道外壁上，其一端設有進 水口，另一端設有出水口，絞龍輸送器安裝在物料輸送管道內(nèi)部，其兩端分別與設在管道外 兩端面外的絞龍輸送器驅(qū)動裝置相連，出料閥設在出料口上部。所述設備控制電路含有觸摸屏，觸摸屏通過數(shù)據(jù)總線分別與預處理單元爐PLC控 制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/出料換氣/冷 卻降溫出料PLC控制電路連通；所述預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電
7路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電路、單元爐信號采集電路， 絞龍驅(qū)動裝置控制電路，微波源控制電路，抽氣裝置控制電路；所述PLC外接電路，含有與 輸入端相連的一定數(shù)量的手動開關(guān)，信號采集電路的開關(guān)信號電路，以及與輸出端相連的 伺服驅(qū)動器，單元爐出料閥控制交流接觸器線圈，保護氣體控制交流接觸器線圈，放氣控制 交流接觸器線圈，真空泵控制交流接觸器線圈，微波源控制交流接觸器線圈和指示燈；所述 單元爐信號采集電路含有輸入端與單元爐真空度探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相 連的真空度表，輸入端與單元爐溫度測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的溫 度控制儀和輸入端與單元爐壓力測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的壓力控 制儀；所述絞龍輸送器驅(qū)動裝置驅(qū)動電路，含有一端與兩相電源相連的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū) 動器連接伺服電機和單元爐PLC的輸出端；所述微波源控制電路，含有與三相電源相連的 一定數(shù)量的微波變壓器，和微波變壓器次端相連的微波管電路，微波變壓器原端輸入線上 串聯(lián)有溫控保護開關(guān)和多觸點交流接觸器的一個觸點，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC 的輸出端；所述抽氣裝置控制電路，含有一端與三相電源相連的交流接觸器，交流接觸器的 另一端通過斷路器與抽氣裝置電機相連，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC輸出端；所述 觸摸屏與預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電 路、進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路通過RS422/485總線連通。一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，包括進料口、進料換氣室、預處理 單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)、出料口、抽真空裝置、 保護氣體輸入裝置和設備控制電路，預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐三套單元 爐，同樣含有單元爐進料口、單元爐體、單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層、微波源、一定個數(shù) 微波管、至少一根進抽氣管、單元爐出料口、單元爐出料閥、絞龍輸送器，在每個單元爐體中 至少安裝各一個真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力測量探頭，單元爐體為密閉式豎直 中空圓筒狀，其水平截面形狀為圓環(huán)形，單元爐體外包裹有單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu) 層，單元爐進料口位于單元爐體上端面一側(cè)邊，單元爐出料口位于單元爐體下端面一側(cè)，單 元爐出料口設置有單元爐出料閥，微波源布置于單元爐體外部周邊與微波管相連，微波管 布置在爐體外壁上，進抽氣管與單元爐體內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽真空裝置和保 護氣體輸入裝置，絞龍輸送器軸線與單元爐體軸線方向近似重合安裝在單元爐體中，其上 下兩端分別與設在單元爐體上下端面的驅(qū)動裝置相連，真空度探測探頭、溫度測量探頭和 壓力測量探頭安裝在單元爐體內(nèi)壁上部，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路連接；三套 單元爐平行偏斜立式布置，偏斜角為α，單元爐之間通過物料傳輸通道順序連通，進料口通 過進料換氣室與預處理單元爐進料口連通，預處理單元爐出料口與預燒結(jié)單元爐的進料口 通過物料傳輸通道連通，預燒結(jié)單元爐的出料口與燒結(jié)單元爐的進料口通過物料傳輸通道 連通，燒結(jié)單元爐的出料口通過出料換氣室與冷卻降溫出料機構(gòu)及出料口連通，各單元爐、 進料換氣室、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)，通過數(shù)據(jù)線 與設備控制電路對應電路連接。所述的各單元爐中微波源與一定組數(shù)微波管相連，每組由一定數(shù)量微波管并聯(lián)， 微波管布置于單元爐體外壁上，或布置于單元爐體四周，其中預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐 微波源功率為10 15kW，燒結(jié)單元爐微波源功率為30 IOOkw ；各單元爐體至少設有一 根排氣管，進抽氣管口與排氣管口均設有微孔過濾裝置；所述的各單元爐體材質(zhì)為石英玻璃、陶瓷任選其一，絞龍輸送器為石英玻璃、鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料、不銹鋼材質(zhì)任選其中 一種；所述各單元爐間物料傳輸通道截面形狀為扇形、矩形、圓形任選其一；各單元爐偏斜 立式布置，單元爐體軸線向下與水平方向夾角即偏斜角α，80° ( α ^ 100°。所述的進料換氣室，包括料箱、進料閥、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽 氣管，料箱上端口與進料口連通，下端口與預處理單元爐進料口連通，料箱上、下端部分別 設有進料閥和出料閥，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝 置，真空度探測探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部；所述出料換氣室，包括料箱、出料閥、真空度探測 探頭和至少一根進抽氣管，料箱上端口與燒結(jié)單元爐出料口連通，下端口與冷卻降溫出料 機構(gòu)連通，出料閥設在料箱下端部，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連 通抽真空裝置，真空度探測探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部。所述的冷卻降溫出料機構(gòu)，包括物料輸送管、夾層套、進水口、出水口、絞龍輸送 器，出料閥，物料輸送管為不銹鋼材質(zhì)，夾層套包裹在物料輸送管道外壁上，其一端設有進 水口，另一端設有出水口，絞龍輸送器安裝在物料輸送管道內(nèi)部，其兩端分別與設在管道外 兩端面外的絞龍輸送器驅(qū)動裝置相連，出料閥設在出料口上部。所述設備控制電路含有觸摸屏，觸摸屏通過數(shù)據(jù)總線分別與預處理單元爐PLC控 制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/出料換氣/冷 卻降溫出料PLC控制電路連通；所述預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電 路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電路、單元爐信號采集電路， 絞龍驅(qū)動裝置控制電路，微波源控制電路，抽氣裝置控制電路；所述PLC外接電路，含有與 輸入端相連的一定數(shù)量的手動開關(guān)，信號采集電路的開關(guān)信號電路，以及與輸出端相連的 伺服驅(qū)動器，單元爐出料閥控制交流接觸器線圈，保護氣體控制交流接觸器線圈，放氣控制 交流接觸器線圈，真空泵控制交流接觸器線圈，微波源控制交流接觸器線圈和指示燈；所述 單元爐信號采集電路含有輸入端與單元爐真空度探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相 連的真空度表，輸入端與單元爐溫度測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的溫 度控制儀和輸入端與單元爐壓力測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的壓力控 制儀；所述絞龍輸送器驅(qū)動裝置驅(qū)動電路，含有一端與兩相電源相連的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū) 動器連接伺服電機和單元爐PLC的輸出端；所述微波源控制電路，含有與三相電源相連的 一定數(shù)量的微波變壓器，和微波變壓器次端相連的微波管電路，微波變壓器原端輸入線上 串聯(lián)有溫控保護開關(guān)和多觸點交流接觸器的一個觸點，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC 的輸出端；所述抽氣裝置控制電路，含有一端與三相電源相連的交流接觸器，交流接觸器的 另一端通過斷路器與抽氣裝置電機相連，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC輸出端；所述 觸摸屏與預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電 路、進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路通過RS422/485總線連通。本實用新型的有益效果是1、磷酸鐵鋰的傳統(tǒng)燒結(jié)方法主要是電加熱法，該方法利用熱傳導原理，從外部開 始加熱再傳導到內(nèi)部，傳熱速度慢，生產(chǎn)效率低燒結(jié)成品率低。使用微波燒結(jié)磷酸鐵鋰 (LiFePO4)大大縮短了燒結(jié)時間，只有傳統(tǒng)方法的20%左右，降低了燒結(jié)能耗，節(jié)電80%以 上，生產(chǎn)成本大幅降低。本實用新型微波燒結(jié)可以促進產(chǎn)品內(nèi)部晶粒致密化，顆粒細小，顆 粒分布較均勻，有效地提高產(chǎn)品品質(zhì)，最終產(chǎn)品具有純度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能好、導電性能和放電性能優(yōu)越的特點。2、本實用新型的微波燒結(jié)設備以微波為熱源，結(jié)合了傳統(tǒng)燒結(jié)爐、真空燒結(jié)爐和 微波燒結(jié)爐的優(yōu)點，分3個單元爐分階段進行處理，對燒結(jié)工藝進行分步順序控制，充分實 現(xiàn)工藝要求，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。設置多個單元爐有效地提高了燒結(jié)效率，多個單元爐之間設 置物料傳送裝置，把多個單元爐連接成一個整體，從而實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)成 為可能。在絞龍輸送器作用下，物料被攪拌、翻轉(zhuǎn)，使物料受熱均勻，加快了物料的燒結(jié)，保 證了進料量、進料速度的均勻性和連續(xù)性。按整個燒結(jié)工藝時間3小時計算，每天可出料至 少600kg，與普通單體工業(yè)微波爐燒結(jié)工藝相比，生產(chǎn)效率提高了 3倍以上，節(jié)電60%以上， 成品率由過去的80%提高到90%以上。比傳統(tǒng)的燒結(jié)爐20小時左右的生產(chǎn)效率提高了 5 倍以上，節(jié)電80%以上，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益可觀。3、微波燒結(jié)使產(chǎn)品自身發(fā)熱，最大限度的減少了能量的浪費，改善了工作環(huán)境；進 料、燒結(jié)、出料連續(xù)進行，不需要人工多次裝卸物料，生產(chǎn)效率高，且無粉塵飛揚，健康環(huán)保， 無“三廢”產(chǎn)生，潔凈生產(chǎn)，實現(xiàn)人性化工作環(huán)境。4、每個單元爐體四周至少設置有一組進氣口通入單元爐體內(nèi)，輸入上部至少設置 有一組排氣口，氣口上均設置有微孔過濾裝置這樣，既便于輸入、排除保護或反應氣氛，防 止了粉塵外揚，有效地屏蔽了微波泄漏。5、本實用新型的設備控制采用觸摸屏和多PLC集中控制，實現(xiàn)了多工藝步驟的連 續(xù)生產(chǎn)，提高了整個設備的自動化程度和工藝精度，保證了產(chǎn)品的品質(zhì)，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模 生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。6、觸摸屏、PLC集中控制，人機交互操作直觀簡便，設備調(diào)試維護簡單，調(diào)節(jié)工藝參 數(shù)便捷，工作性能可靠。

圖1為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備進料換氣室結(jié)構(gòu)示意 圖；圖3為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備預處理單元爐結(jié)構(gòu)示 意圖；圖4為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備預燒結(jié)單元爐結(jié)構(gòu)示 意圖；圖5為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備燒結(jié)單元爐結(jié)構(gòu)示意 圖；圖6為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備出料換氣室結(jié)構(gòu)示意 圖；圖7為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備冷卻降溫出料機構(gòu)結(jié) 構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備的設備控制電路原理 示意框圖；圖9為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備的單元爐控制電路PLC接線電路示意圖；圖10為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備的單元爐控制電路示 意圖；圖11為本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-進料口，2-進料換氣室，3-預處理單元爐，4-物料傳輸通道，5-預燒結(jié)單 元爐，6-燒結(jié)單元爐，7-出料換氣室，8-冷卻降溫出料機構(gòu)，9-出料□，10-抽真空裝置， 11-保護氣體輸入裝置，12-進料/出料閥，13-真空度探測探頭，14-進抽氣管，15-進料換 氣室料箱，16-單元爐進料口，17-單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層，18-單元爐體，19-微波 源，20-微波管，21-單元爐出料口，22-單元爐出料閥，23-絞龍輸送器，24-溫度測量探頭， 25-壓力測量探頭，26-排氣管，27-絞龍輸送器驅(qū)動裝置，28-出料換氣室料箱，29-夾層套， 30-物料輸送管，31-出水口，32-進水口，33-預處理單元爐PLC控制電路，34-預燒結(jié)單元 爐PLC控制電路，35-燒結(jié)單元爐PLC控制電路，36-進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料 PLC控制電路，37-單元爐信號采集電路，38-絞龍輸送器驅(qū)動裝置驅(qū)動電路，39-微波源控 制電路，40-抽氣裝置控制電路。
五具體實施方式
實施例一一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，參見圖1-圖10，包括進料 口 1、進料換氣室2、預處理單元爐3、預燒結(jié)單元爐5、燒結(jié)單元爐6、出料換氣室7、冷卻降 溫出料機構(gòu)8、出料口 9、抽真空裝置10、保護氣體輸入裝置11和設備控制電路，預處理單 元爐5、預燒結(jié)單元爐6、燒結(jié)單元爐7三套單元爐，同樣含有單元爐進料口 16、單元爐體外 微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層17、單元爐體18、微波源19、數(shù)微波管20、進抽氣管14、單元爐出料口 21、絞龍輸送器23，在每個單元爐體中安裝各一個真空度探測探頭13、溫度測量探頭24和 壓力測量探頭25，單元爐體19為密閉式豎直中空圓筒狀，其水平截面形狀為圓環(huán)形，單元 爐體18外包裹有單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層17，單元爐進料口 16位于單元爐體上端 面一側(cè)邊，單元爐出料口 21位于單元爐體下端面一側(cè)，單元爐出料口 21設置有單元爐出 料閥22，微波源19布置于單元爐體外部周邊與微波管20相連，微波管20布置在爐體外壁 上，進抽氣管14與單元爐體19內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽真空裝置10和保護氣體 輸入裝置11，絞龍輸送器23軸線與單元爐體軸線方向近似重合安裝在單元爐體18中，其 上下兩端分別與設在單元爐體上下端面的驅(qū)動裝置27相連，真空度探測探頭13、溫度測量 探24頭和壓力測量探頭25安裝在單元爐體內(nèi)壁上部，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電 路連接；三套單元爐豎直立式布置，單元爐之間通過物料傳輸通道4順序連通，進料口 1通 過進料換氣室與預處理單元爐3進料口 16近似豎直連通，預處理單元爐3出料口 21與預 燒結(jié)單元爐5的進料口 16通過物料傳輸通道4連通，預燒結(jié)單元爐5的出料口 21與燒結(jié) 單元爐6的進料口 16通過物料傳輸通道4連通，燒結(jié)單元爐6的出料口 21通過出料換氣 室7與冷卻降溫出料機構(gòu)8及出料口 9連通，單元爐3、5、6，進料換氣室2，抽真空裝置10， 保護氣體輸入裝置11，出料換氣室7、冷卻降溫出料機構(gòu)8，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對 應電路連接。其中，各單元爐中微波源19與6組微波管相連，每組3個微波管并聯(lián)，微波管20 均勻布置于單元爐體18壁上，其中預處理單元爐3、預燒結(jié)單元爐5微波源功率均為15kw，燒結(jié)單元爐6微波源功率為IOOkw ；各單元爐體18設有一根排氣管26，進抽氣管14 口與 排氣管26 口均設有微孔過濾裝置；各單元爐體18材質(zhì)為石英玻璃，絞龍輸送器23為石英 玻璃；各單元爐間物料傳輸通道4截面形狀為扇形。進料換氣室2，包括料箱15、進料閥12、出料閥12、真空度探測探頭13和進抽氣管 14，料箱15上端口與進料口 1連通，下端口與預處理單元爐進料口 16連通，料箱15上、下 端部分別設有進料閥12和出料閥12，進抽氣管14開口設置在料箱15內(nèi)壁上部，通過帶閥 門管道連通抽真空裝置10，真空度探測探頭13安裝在料箱內(nèi)壁上部。出料換氣室7，包括料箱28、出料閥12、真空度探測探頭13和進抽氣管14，料箱上 端口與燒結(jié)單元爐出料口 21連通，下端口與冷卻降溫出料機構(gòu)9連通，出料閥12設在料箱 28下端部，進抽氣管14開口設置在料箱28內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝置10， 真空度探測探頭13安裝在料箱28內(nèi)壁上部。冷卻降溫出料機構(gòu)8，包括夾層套29、物料輸送管30、進水口 33、出水口 31、絞龍輸 送器23，出料閥12，物料輸送管30為不銹鋼材質(zhì)，夾層套29包裹在物料輸送管道30外壁 上，其一端設有進水口 32，另一端設有出水口 31，絞龍輸送器23安裝在物料輸送管道30內(nèi) 部，其兩端分別與設在管道兩端面外的絞龍輸送器驅(qū)動裝置27相連，出料閥12設在出料口 9上部。設備控制電路含有觸摸屏，觸摸屏通過數(shù)據(jù)總線RS422/485分別與預處理單元爐 PLC控制電路33、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路34、燒結(jié)單元爐PLC控制電路35、進料換氣/ 出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路36連通；預處理單元爐PLC控制電路33、預燒結(jié)單 元爐PLC控制電路34、燒結(jié)單元爐PLC控制電路35，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電路、 單元爐信號采集電路37，絞龍驅(qū)動裝置控制電路38，微波源控制電路39，抽氣裝置控制電 路40 ；PLC外接電路，含有與輸入端相連的手動開關(guān)B2-B11，信號采集電路37的開關(guān)信號 電路，以及與輸出端相連的伺服驅(qū)動器，單元爐出料閥控制交流接觸器線圈KF1，保護氣體 控制交流接觸器線圈KF2，放氣控制交流接觸器線圈KF3，抽真空裝置控制交流接觸器線圈 KMl，微波源控制交流接觸器線圈KA1-KA18和指示燈L3-L14 ；單元爐信號采集電路37含有 輸入端與單元爐真空度探頭13相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的真空度表，輸入端 與單元爐溫度測量探頭24相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的溫度控制儀和輸入端與 單元爐壓力測量探頭25相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的壓力控制儀；絞龍輸送器 驅(qū)動裝置驅(qū)動電路38，含有一端與兩相電源相連的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器連接伺服電機 SMl和單元爐PLC的輸出端；微波源控制電路39，含有與三相電源相連的18個微波變壓器 T1-T18，和微波變壓器次端相連的微波管電路，微波變壓器原端輸入線上串聯(lián)有溫控保護 開關(guān)DZ2-DZ19和三觸點交流接觸器的一個觸點，分別為KA1-KA18，交流接觸器的線圈連接 單元爐PLC的輸出端；抽氣裝置控制電路40，含有一端與三相電源相連的交流接觸器KM1， 交流接觸器的另一端通過斷路器DZ20與抽氣裝置電機Ml相連，交流接觸器KMl的線圈連 接單元爐PLC輸出端。本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備以微波為熱源，從磷酸鐵鋰 (LiFePO4)的燒結(jié)工藝出發(fā)，結(jié)合了傳統(tǒng)燒結(jié)爐、真空燒結(jié)爐和微波燒結(jié)爐的優(yōu)點，實現(xiàn)預 處理、預燒結(jié)和燒結(jié)三個工藝流程，將整個燒結(jié)設備分成3個單元爐，每個單元爐完成一個 工藝流程，單元爐之間設置物料傳輸通道，把多個單元爐連接成一個整體實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，這樣可以提高效率，提升產(chǎn)量。如圖1、圖3-圖5所示，三個單元爐爐體18為密閉豎直圓筒 形，爐體材質(zhì)為石英玻璃，爐體直徑約250mm，預處理單元爐3和預燒結(jié)單元爐5長度約3m， 石英玻璃筒形結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)微波燒結(jié)爐的不銹鋼內(nèi)膛結(jié)構(gòu)更趨簡單，爐體整體密閉性較好， 微波源均勻分布在爐體外壁，微波透過爐體加熱物料，可以減少微波損耗，提高加熱效率。 單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層17為多層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層與爐體18相匹配的為微波屏蔽層，采 用不銹鋼材料加工，微波屏蔽效果好，可以防止微波泄漏；屏蔽層外為由保溫材料包裹的保 溫層，減少熱量的損失。單元爐達到非氧化氛圍，需要對爐內(nèi)進行抽真空和輸入保護氣體， 各單元爐設有進抽氣管14與單元爐體內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽真空裝置10和保 護氣體輸入裝置11，閥門為氣體電磁閥，分別安裝在抽真空裝置和保護氣體輸入裝置前，氣 體電磁閥的打開、閉合由各單元爐PLC的輸出電路輸出的開關(guān)信號控制。本實用新型中爐 內(nèi)的物料集中在燒結(jié)爐下部，絞龍輸送器23不斷正、轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)對物料攪拌、翻轉(zhuǎn)，使物料受熱 均勻；單元爐間的物料輸送，靠物料自身重力，通過近似垂直的物料傳輸通道由出料閥22 控制進入下一個爐體中；單元爐內(nèi)的絞龍輸送器23與爐體軸線近似重合安裝，其螺旋葉片 邊緣與爐體內(nèi)壁相近，物料在螺旋葉片攪拌下上下翻轉(zhuǎn)受熱，絞龍輸送器兩端分別與設在 單元爐體外的驅(qū)動裝置27相連，驅(qū)動裝置27為單元爐PLC控制的伺服電機，也可以用電 機、變速器、調(diào)速裝置實現(xiàn)，通過對伺服電機控制，絞龍輸送器保持20轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，正轉(zhuǎn)5 分鐘后，伺服電機反向轉(zhuǎn)動5分鐘，使物料在爐體內(nèi)上、下翻轉(zhuǎn)移動，受熱均勻，提高燒結(jié)質(zhì) 量；絞龍輸送器23為材質(zhì)為石英玻璃，微波透過率好，損耗?。桓鲉卧獱t內(nèi)壁上部設有真空 度探測探頭13、溫度測量探頭24和壓力測量探頭25，探頭采集的真空度信號、溫度信號、壓 力信號，通過信號采集電路37與單元爐PLC輸入端連結(jié)；各單元爐體設有一根排氣管26， 排氣管一端安有排氣電磁閥，由單元爐PLC控制，進抽氣管口與排氣管口設有微孔過濾裝 置，減少生產(chǎn)中的污染；各單元爐中的出料口 21設有單元爐出料閥22，控制物料的傳輸與 工藝進程，出料閥22為電動平板閥，也可以選用電動插板閥、電動球閥、電動蝶閥、電動出 料閥，單元爐出料閥的開、合由單元爐PLC輸出的開關(guān)信號控制。各單元爐微波源19采用6組微波管相連，每組3個微波管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，微波管可 以采用0. 8kw/2450MHz工業(yè)用磁控管，這種多組微波管功率合成方式，保證爐內(nèi)微波加熱 均勻，加熱溫度、功率控制精確；整個微波源設有溫度保護裝置，可以長時間連續(xù)穩(wěn)定可靠 工作。進料換氣室2、出料換氣室7保證在設備連續(xù)生產(chǎn)過程中，投入原料、產(chǎn)品出料時 不會破壞單元爐內(nèi)的非氧環(huán)境，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。如圖2、圖6所示，進料換氣室2設有料箱 15，進料閥12，出料閥12，真空度探頭13和一根進抽氣管14，密閉料箱內(nèi)腔采用不銹鋼加 工，截面形狀為方形，也可以根據(jù)需要作成圓形或矩形，料箱15上端部設進料閥12，下端部 設出料閥12，進料閥、出料閥為電動平板閥，也可以選用電動插板閥、電動球閥、電動蝶閥、 電動出料閥，料閥的開、合由PLC輸出的開關(guān)信號控制；真空度探頭13、進抽氣管14的工作 原理與各單元爐的相同，作用是在料箱封閉狀態(tài)下，進行抽真空、輸入保護氣體形成與單元 爐一致的非氧環(huán)境。出料換氣室7的結(jié)構(gòu)與進料換氣室的結(jié)構(gòu)和工作過程基本相同，由于 與燒結(jié)單元爐的出料閥相連，出料換氣室不設進料閥。冷卻降溫出料機構(gòu)8可以在完成最后燒結(jié)工藝流程后，使最終產(chǎn)品快速降溫，保 證連續(xù)生產(chǎn)。如圖7所示，冷卻降溫出料機構(gòu)采用水冷方式，物料輸送使用絞龍輸送器，物料輸送管30為不銹鋼材質(zhì)，長度為6m，夾層套29包裹在物料輸送管30外壁上，其一端設 有進水口 32，另一端設有出水口 31，設定水的流量80L/min，進水控制由設在進水口處的電 磁水閥進行控制，電磁水閥的開、合由PLC輸出的開關(guān)信號控制；絞龍輸送器驅(qū)動裝置27為 PLC控制的伺服電機，也可以用電機、變速器、調(diào)速裝置實現(xiàn)；出料閥12為電動平板閥，也可 以選用電動插板閥、電動球閥、電動蝶閥、電動出料閥，料閥的開、合由PLC輸出的開關(guān)信號 控制。設備控制電路采用觸摸屏集中控制多PLC的電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整個設備的自動控 制。如圖8所示，其中觸摸屏為MT500型觸摸屏，觸摸屏通過RS422/485數(shù)據(jù)總線分別與 預處理單元爐PLC控制電路33、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路34、燒結(jié)單元爐PLC控制電路 35、進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路連通36，設備的過程參數(shù)、工藝參數(shù) 設定，控制程序，PLC的編程均可通過觸摸屏的人機界面進行。PLC采用臺達DVP40ES200RT 型PLC，其輸入、輸出點數(shù)均為24點，預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電 路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路，電路結(jié)構(gòu)和功能基本相同，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電 路、單元爐信號采集電路37，絞龍驅(qū)動裝置控制電路38，微波源控制電路39，抽氣裝置控制 電路40。如圖9所示，單元爐PLC輸入端24個輸入點連接有B2-B11十個手動開關(guān)，S3， S5-S10連接信號采集電路的開關(guān)信號。B2連接PLC輸入端X0，為抽氣裝置控制手動開關(guān)， B3連接XI，為排氣電磁閥手動開關(guān)，B4連接X2，為微波組1手動開關(guān)，B5連接X3，為微波 組2手動開關(guān)，B6連接X4，為微波組3手動開關(guān)，B7連接X5，為微波組4手動開關(guān)，B8連接 X6，為微波組5手動開關(guān)，B9連接X7，為微波組6手動開關(guān)，BlO連接X17，為絞龍輸送器驅(qū) 動裝置手動開關(guān)，Bll連接X18，為單元爐出料閥手動開關(guān)；設置手動開關(guān)是在設備運行中 出現(xiàn)異常情況時，手動停止或啟動相關(guān)設備時使用。S3連接PLC輸入端X10，為溫度開關(guān)， S5、S6連接XII、X12，為溫度控制儀輸出開關(guān)信號，S7、S8連接X13、X14，為真空度表輸出 開關(guān)信號，S9、SlO連接X15、X16，為壓力控制儀輸出開關(guān)信號。PLC輸出端24個輸入點中 Y0-Y18，其中Y0-Y3連接伺服驅(qū)動器，Y4連接單元爐出料閥控制交流接觸器線圈KF1，KF1并 聯(lián)有指示燈L3 ；Y5連接保護氣體控制交流接觸器線圈KF2，即電磁氣閥線圈，KF2并聯(lián)有指 示燈L4 ；Y6連接放氣控制交流接觸器線圈KF3，即電磁氣閥線圈，KF3并聯(lián)有指示燈L5 ；Y7 連接真空泵控制交流接觸器線圈KMl ；Y10-Y12分別連接溫度指示燈L6，真空度指示燈L7， 壓力指示燈L8 ；Y13-Y18分別連接六個微波組控制交流接觸器線圈KA1-3，KA4-6，KA7-9， KA10-12, KA13-15, KA16-18和每個線圈并聯(lián)有指示燈為L9-L14。單元爐信號采集電路37，如圖10所示，含有輸入端與單元爐真空度探頭相連，輸 出端與單元爐PLC輸入端相連的真空度表，真空度探頭信號進入真空度表，與設定的真空 度上限值、下限值比較，達到上限時，真空度表上限輸出端輸出一個開關(guān)信號進入PLC的 X13輸入端；達到下限時，真空度表下限輸出端輸出一個開關(guān)信號進入PLC的X14輸入端； 溫度控制儀、壓力控制儀的工作過程與真空度表的一樣，溫度控制儀上限輸出端、下限輸出 端分別連接PLC的XII、X12輸入端，壓力控制儀上限輸出端、下限輸出端分別連接PLC的 X1UX12輸入端。絞龍輸送器驅(qū)動裝置驅(qū)動電路38，如圖10所示含有一端與兩相電源相連的伺服 驅(qū)動器，其控制信號輸入端與單元爐PLC輸出端X0-X3相連，伺服驅(qū)動器連接伺服電機SM1，伺服電機作為單元爐絞龍輸送器的驅(qū)動裝置，控制精度高，設備連接簡單，技術(shù)成熟，可靠 性好；斷路器DZ21提供過流保護。微波源控制電路39，如圖10所示，含有與三相電源相連的18個微波變壓器 T1-T18，和微波變壓器次端相連的微波管電路，每個微波管電路含有一個微波管G1-G18，每 個微波變壓器原端輸入線上串聯(lián)有溫控保護開關(guān)和三聯(lián)交流接觸器的一個觸點，三個觸點 為一組，由一個三觸點交流接觸器控制，18個微波管3個一組一共6組，交流接觸器觸點吸 合由PLC控制，通過控制相應的交流接觸器的吸合，啟動對應的一組三個微波管，不同的微 波管組合實現(xiàn)功率合成。溫控開關(guān)作用是在微波管工作溫度超過上限時，斷開電路，保護微 波管不會燒壞。抽氣裝置控制電路40，如圖10所示，含有一端與三相電源相連的交流接觸器KMl， 交流接觸器的另一端通過斷路器DZ20與抽氣裝置電機Ml相連，交流接觸器KMl的線圈連 接單元爐PLC輸出端，抽氣電機Ml為三相電機，Ml啟動由PLC輸出的控制信號控制，斷路 器DZ20為電機Ml提供過流保護。進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路36，涉及到的進料/出料閥的 控制、真空度信號采集、抽真空、輸入保護氣、水流控制、絞龍輸送器的驅(qū)動等過程控制與單 元爐中相關(guān)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理基本相同，不再畫圖示意和重述。實際生產(chǎn)中，首先按照本實用新型人申請?zhí)枮?00810237321. 8的專利申請，“磷酸 鐵鋰前驅(qū)體及其充電電池電極的制備方法”，制備獲得磷酸鐵鋰前驅(qū)體，按每小時50公斤的 速率加入送料器中，加入25KG磷酸鐵鋰前驅(qū)體，編號為物料A，投入本實用新型的磷酸鐵鋰 微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備進料口 1，設備初始狀態(tài)下各單元爐、換氣室進料/出料閥板均 處于閉合密封狀態(tài)，首先設備控制電路打開進料換氣室進料閥12，前驅(qū)體物料A進入料箱 15，然后閉合進料閥12，打開泵前電磁氣閥，形成抽真空通路開動抽真空裝置10通過抽進 氣口 14，對進料換氣室抽真空，根據(jù)進料換氣室中真空度探測頭13檢測的數(shù)據(jù)確定達到設 定真空度后，停止抽氣，完成進料過程。接著對預處理爐3單元爐體18抽真空，真空度探測 探頭13檢測達到設定值后，打開進料換氣室出料閥12，前驅(qū)體物料經(jīng)過單元爐進料口 16落 入預處理爐3單元爐體18中，物料全部進入預處理單元爐后，關(guān)閉進料換氣室出料閥，開啟 保護氣體輸入裝置前置電磁氣閥，通過進抽氣管14輸入氮氣進入抽真空的單元爐體18，單 元爐體內(nèi)壓力測量探頭25測量數(shù)據(jù)確定單元爐體內(nèi)壓力達到常壓后，關(guān)閉前置電磁氣閥 停止輸氣，啟動微波源19，通過設備控制電路啟動設在單元爐體外部的6組微波管，設定加 熱總功率為12kw，對物料進行加熱，達到溫度90°C，啟動絞龍輸送器，通過驅(qū)動裝置伺服電 機控制絞龍輸送器轉(zhuǎn)速為每分鐘20轉(zhuǎn)，5分鐘正轉(zhuǎn)，5分鐘反轉(zhuǎn)，不斷攪拌使物料翻轉(zhuǎn)，均勻 受熱，加熱30分鐘完成預處理工藝流程。在物料A進行預處理工藝過程中，再取25KG磷酸 鐵鋰前驅(qū)體，編號為物料B，投入燒結(jié)設備進料口，進入進料換氣室料箱，封閉換氣室，對換 氣室抽真空，物料B在進料換氣室料箱內(nèi)待處理。物料A預處理工藝后期，對預燒結(jié)單元爐抽真空，達到設定值后，通過保護氣體輸 入裝置向預燒結(jié)單元爐體內(nèi)輸入氮氣，達到常壓。物料A完成預處理工藝，打開單元爐出料 閥22，絞龍輸送器加速正轉(zhuǎn)向下推送物料，物料在自身重力和絞龍推送作用下，通過物料輸 送通道4落入預燒結(jié)爐中，剩余物料落入預燒結(jié)爐內(nèi)后，預處理單元爐出料閥閉合。物料進 入預燒結(jié)爐后，啟動微波源19，通過設備控制電路啟動設在單元爐體外部的6組微波管，設定加熱總功率為12kw，對物料進行加熱，達到溫度230°C，啟動絞龍輸送器，通過驅(qū)動裝置 伺服電機控制絞龍輸送器轉(zhuǎn)速為每分鐘20轉(zhuǎn)，5分鐘正轉(zhuǎn)，5分鐘反轉(zhuǎn)，不斷攪拌使物料翻 轉(zhuǎn)，均勻受熱，加熱30分鐘完成預燒結(jié)工藝流程。物料A完全進入預燒結(jié)爐后，預處理單元爐的出料閥閉合后，進料換氣室料箱內(nèi) 的物料B，進入預處理單元爐進行的預處理工藝，此時預處理單元爐與預燒結(jié)單元爐中均有 物料。在物料B進行預處理工藝過程中，再取25KG磷酸鐵鋰前驅(qū)體，編號為物料C，投入燒 結(jié)設備進料口，進入進料換氣室料箱，封閉換氣室，對換氣室抽真空，物料C在進料換氣室 料箱內(nèi)待處理。物料A預燒結(jié)工藝后期，設備控制電路啟動抽真空裝置對燒結(jié)單元爐抽真空，達 到設定值后，保護氣體輸入裝置向預燒結(jié)單元爐體內(nèi)輸入氮氣，達到常壓。物料A完成預 燒結(jié)工藝，打開單元爐出料閥22，絞龍輸送器加速正轉(zhuǎn)向下推送物料，物料在自身重力和絞 龍推送作用下，通過物料輸送通道4落入燒結(jié)爐中，剩余物料落入燒結(jié)爐內(nèi)后，預燒結(jié)單元 爐出料閥閉合。物料進入預燒結(jié)爐后，啟動微波源19，通過設備控制電路啟動設在單元爐 體外部的6組微波管，設定加熱總功率為30kw，對物料進行加熱，達到溫度550°C，啟動絞龍 輸送器，通過驅(qū)動裝置伺服電機控制絞龍輸送器轉(zhuǎn)速為每分鐘20轉(zhuǎn)，5分鐘正轉(zhuǎn)，5分鐘反 轉(zhuǎn)，不斷攪拌使物料翻轉(zhuǎn)，均勻受熱，加熱120分鐘完成預燒結(jié)工藝流程。在物料A燒結(jié)過 程中，物料B在預燒結(jié)爐中進行預燒結(jié)工藝處理，物料C在預處理單元爐中進行預處理工藝 處理，再取25KG磷酸鐵鋰前驅(qū)體，編號為物料D，進入進料換氣室料箱內(nèi)待處理。物料B、C 完成處理工藝后，設備控制電路關(guān)閉預處理單元爐和預燒結(jié)單元爐的微波加熱及絞龍輸送 器，等待物料A燒結(jié)處理工藝完成。物料A燒結(jié)工藝后期，設備控制電路啟動抽真空裝置對出料換氣室抽真空，達到 設定值后停止。物料A完成燒結(jié)后，打開單元爐出料閥22，絞龍輸送器加速正轉(zhuǎn)向下推送 物料，物料在自身重力和絞龍推送作用下，通過物料輸送通道4落入出料換氣室中，剩余物 料從出料口落入出料換氣室后，燒結(jié)單元爐出料閥閉合。出料完成后，燒結(jié)單元爐出料閥閉 合，預燒結(jié)爐單元爐的出料閥打開，單元爐絞龍輸送器將物料B送出單元爐出料口通過物 料傳輸通道進入燒結(jié)爐中，關(guān)閉預燒結(jié)單元爐出料閥，物料B在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)工藝處 理。預燒結(jié)出料閥關(guān)閉后，預處理單元爐中的物料C經(jīng)過物料傳輸通道進入預燒結(jié)單元爐 中，進行預燒結(jié)，進料換氣室中的物料D在預處理單元爐的出料閥關(guān)閉后，進入預處理單元 爐中進行預處理工藝，再取25KG磷酸鐵鋰前驅(qū)體，編號為物料E，進入進料換氣室料箱內(nèi)待 處理。物料A進入出料換氣室的料箱，在燒結(jié)單元爐出料閥閉合后，設備控制電路打開 出料換氣室的出料閥，物料在自身重力作用下落入冷卻降溫機構(gòu)8的物料輸送管31中，物 料A完全進入輸送管后，閉合出料換氣室7的出料閥。絞龍輸送器推送物料向出料口端移 動，與管壁加速熱交換，輸送管外設有夾層套，打開電磁水閥冷卻水80L/min的流速通過進 水口進入夾層套，從出水口流出，帶走輸送管管壁的熱量，縮短冷卻降溫時間。經(jīng)一段時間 后物料被輸送器推送至出料口端，控制電路關(guān)閉電磁水閥停止冷卻水，開啟出料閥提高絞 龍輸送器轉(zhuǎn)速，推送磷酸鐵鋰最終產(chǎn)品從出料口 9進入產(chǎn)品貯藏室，物料A完成全部燒結(jié)過 程。此時預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐均有物料處理，整個微波燒結(jié)設備進入 連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)，重復循環(huán)執(zhí)行以上各工藝流程，實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。[0058]本實用新型的磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備設置多個單元爐，可以有效地 提高燒結(jié)效率，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，進行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，按整個燒結(jié)工藝時間3小時計算， 每天可生產(chǎn)成品至少600kg，與普通單體工業(yè)微波爐燒結(jié)工藝相比，生產(chǎn)效率提高了 3倍以 上，節(jié)電60%以上，成品率由過去的80%提高到90%以上。比傳統(tǒng)的燒結(jié)爐20小時左右的 生產(chǎn)效率提高了 5倍以上，節(jié)電80%以上，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益可觀。實施例二 一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，與實施例一基本相同，不再 附圖說明，內(nèi)容相同之處不再重述，不同之處在于各單元爐體材質(zhì)為陶瓷材料，各單元爐 內(nèi)絞龍輸送器材質(zhì)為鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料；各單元爐中微波源與5組微波管相連，每組 由3個微波管并聯(lián)；各單元爐間物料傳輸通道4截面形狀為圓形。實施例三一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，與實施例一基本相同，不再 附圖說明，內(nèi)容相同之處不再重述，不同之處在于各單元爐內(nèi)絞龍輸送器材質(zhì)為不銹鋼材 料；各單元爐中微波源與8組微波管相連，每組由3個微波管并聯(lián)；各單元爐間物料傳輸通 道4截面形狀為矩形。實施例四一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，參見圖11，編號與實 施例一相同，內(nèi)容相同之處不再重述。不同之處在于預處理單元爐3、預燒結(jié)單元爐5和燒 結(jié)單元爐6，各單元爐體為密閉式傾斜中空圓筒狀，其軸線垂直截面形狀為圓環(huán)形，各單元 爐平行偏斜立式布置，偏斜角為α，α = 85°。整個設備的運行和生產(chǎn)流程與實施例一基 本相同，不再重述。實施例五一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，與實施例四基本相同， 不再附圖說明，內(nèi)容相同之處不再重述，不同之處在于各單元爐體傾斜布置，傾斜角為α， α =80° ；各單元爐體材質(zhì)為陶瓷材料，各單元爐內(nèi)絞龍輸送器材質(zhì)為鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷 材料；各單元爐中微波源與5組微波管相連，每組由3個微波管并聯(lián)；各單元爐間物料傳輸 通道截面形狀為圓形。實施例六一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，與實施例四基本相同， 不再附圖說明，內(nèi)容相同之處不再重述，不同之處在于各單元爐體傾斜布置，傾斜角為α， α =95°，各單元爐出料口設在傾斜一側(cè)；各單元爐內(nèi)絞龍輸送器材質(zhì)為不銹鋼材料；各 單元爐中微波源與8組微波管相連，每組由3個微波管并聯(lián)；各單元爐間物料傳輸通道截面 形狀為矩形。實施例七一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，與實施例四基本相同， 不再附圖說明，內(nèi)容相同之處不再重述，不同之處在于各單元爐體傾斜布置，傾斜角為α， α = 100°，各單元爐出料口設在傾斜一側(cè)。以上所述，僅是本實用新型較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的 限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修 飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于包括進料口、進料換氣室、預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)、出料口、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置和設備控制電路，預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐三套單元爐，同樣含有單元爐進料口、單元爐體、單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層、微波源、一定個數(shù)微波管、至少一根進抽氣管、單元爐出料口、單元爐出料閥、絞龍輸送器，在每個單元爐體中至少安裝各一個真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力測量探頭，單元爐體為密閉式豎直中空圓筒狀，其水平截面形狀為圓環(huán)形，單元爐體外包裹有單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層，單元爐進料口位于單元爐體上端面一側(cè)邊，單元爐出料口位于單元爐體下端面一側(cè)，單元爐出料口設置有單元爐出料閥，微波源布置于單元爐體外部周邊與微波管相連，微波管布置在爐體外壁上，進抽氣管與單元爐體內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽真空裝置和保護氣體輸入裝置，絞龍輸送器軸線與單元爐體軸線方向近似重合安裝在單元爐體中，其上下兩端分別與設在單元爐體上下端面的驅(qū)動裝置相連，真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力測量探頭安裝在單元爐體內(nèi)壁上部，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路連接；三套單元爐豎直立式布置，單元爐之間通過物料傳輸通道順序連通，進料口通過進料換氣室與預處理單元爐進料口近似豎直連通，預處理單元爐出料口與預燒結(jié)單元爐的進料口通過物料傳輸通道連通，預燒結(jié)單元爐的出料口與燒結(jié)單元爐的進料口通過物料傳輸通道連通，燒結(jié)單元爐的出料口通過出料換氣室與冷卻降溫出料機構(gòu)及出料口連通，各單元爐、進料換氣室、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述的各單元爐 中微波源與一定組數(shù)微波管相連，每組由一定數(shù)量微波管并聯(lián)，微波管布置于單元爐體外 壁上，或布置于單元爐體四周，其中預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐微波源功率為10 15kw， 燒結(jié)單元爐微波源功率為30 IOOkw ；各單元爐體至少設有一根排氣管，進抽氣管口與排 氣管口均設有微孔過濾裝置；所述的各單元爐體材質(zhì)為石英玻璃、陶瓷任選其一，絞龍輸 送器為石英玻璃、鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料、不銹鋼材質(zhì)任選其中一種；所述各單元爐間物料 傳輸通道截面形狀為扇形、矩形、圓形任選其一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述的進料換氣 室，包括料箱、進料閥、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽氣管，料箱上端口與進料口 連通，下端口與預處理單元爐進料口連通，料箱上、下端部分別設有進料閥和出料閥，進抽 氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝置，真空度探測探頭安裝在 料箱內(nèi)壁上部；所述出料換氣室，包括料箱、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽氣管， 料箱上端口與燒結(jié)單元爐出料口連通，下端口與冷卻降溫出料機構(gòu)連通，出料閥設在料箱 下端部，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝置，真空度探測 探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于 所述的冷卻降溫出料機構(gòu)，包括物料輸送管、夾層套、進水口、出水口、絞龍輸送器，出料閥， 物料輸送管為不銹鋼材質(zhì)，夾層套包裹在物料輸送管道外壁上，其一端設有進水口，另一端 設有出水口，絞龍輸送器安裝在物料輸送管道內(nèi)部，其兩端分別與設在管道外兩端面外的 絞龍輸送器驅(qū)動裝置相連，出料閥設在出料口上部。2
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述設備控制電 路含有觸摸屏，觸摸屏通過數(shù)據(jù)總線分別與預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC 控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路連 通；所述預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電 路，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電路、單元爐信號采集電路，絞龍驅(qū)動裝置控制電路，微 波源控制電路，抽氣裝置控制電路；所述PLC外接電路，含有與輸入端相連的一定數(shù)量的手 動開關(guān)，信號采集電路的開關(guān)信號電路，以及與輸出端相連的伺服驅(qū)動器，單元爐出料閥控 制交流接觸器線圈，保護氣體控制交流接觸器線圈，放氣控制交流接觸器線圈，真空泵控制 交流接觸器線圈，微波源控制交流接觸器線圈和指示燈；所述單元爐信號采集電路含有輸 入端與單元爐真空度探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的真空度表，輸入端與單 元爐溫度測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的溫度控制儀和輸入端與單元爐 壓力測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的壓力控制儀；所述絞龍輸送器驅(qū)動 裝置驅(qū)動電路，含有一端與兩相電源相連的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器連接伺服電機和單元 爐PLC的輸出端；所述微波源控制電路，含有與三相電源相連的一定數(shù)量的微波變壓器，和 微波變壓器次端相連的微波管電路，微波變壓器原端輸入線上串聯(lián)有溫控保護開關(guān)和多觸 點交流接觸器的一個觸點，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC的輸出端；所述抽氣裝置控 制電路，含有一端與三相電源相連的交流接觸器，交流接觸器的另一端通過斷路器與抽氣 裝置電機相連，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC輸出端；所述觸摸屏與預處理單元爐PLC 控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/出料換氣/ 冷卻降溫出料PLC控制電路通過RS422/485總線連通。
6.一種磷酸鐵鋰微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于包括進料口、進料換 氣室、預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)、出料口、 抽真空裝置、保護氣體輸入裝置和設備控制電路，預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元 爐三套單元爐，同樣含有單元爐進料口、單元爐體、單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層、微波 源、一定個數(shù)微波管、至少一根進抽氣管、單元爐出料口、單元爐出料閥、絞龍輸送器，在每 個單元爐體中至少安裝各一個真空度探測探頭、溫度測量探頭和壓力測量探頭，單元爐體 為密閉式豎直中空圓筒狀，其水平截面形狀為圓環(huán)形，單元爐體外包裹有單元爐體外微波 屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層，單元爐進料口位于單元爐體上端面一側(cè)邊，單元爐出料口位于單元爐體 下端面一側(cè)，單元爐出料口設置有單元爐出料閥，微波源布置于單元爐體外部周邊與微波 管相連，微波管布置在爐體外壁上，進抽氣管與單元爐體內(nèi)腔連通，通過帶閥門管道連通抽 真空裝置和保護氣體輸入裝置，絞龍輸送器軸線與單元爐體軸線方向近似重合安裝在單元 爐體中，其上下兩端分別與設在單元爐體上下端面的驅(qū)動裝置相連，真空度探測探頭、溫度 測量探頭和壓力測量探頭安裝在單元爐體內(nèi)壁上部，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路 連接；三套單元爐平行偏斜立式布置，偏斜角為α，單元爐之間通過物料傳輸通道順序連 通，進料口通過進料換氣室與預處理單元爐進料口連通，預處理單元爐出料口與預燒結(jié)單 元爐的進料口通過物料傳輸通道連通，預燒結(jié)單元爐的出料口與燒結(jié)單元爐的進料口通過 物料傳輸通道連通，燒結(jié)單元爐的出料口通過出料換氣室與冷卻降溫出料機構(gòu)及出料口連 通，各單元爐、進料換氣室、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置、出料換氣室、冷卻降溫出料機 構(gòu)，通過數(shù)據(jù)線與設備控制電路對應電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述的各單 元爐中微波源與一定組數(shù)微波管相連，每組由一定數(shù)量微波管并聯(lián)，微波管布置于單元爐 體外壁上，或布置于單元爐體四周，其中預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐微波源功率為10 15kw，燒結(jié)單元爐微波源功率為30 IOOkw ；各單元爐體至少設有一根排氣管，進抽氣管口 與排氣管口均設有微孔過濾裝置；所述的各單元爐體材質(zhì)為石英玻璃、陶瓷任選其一，絞龍 輸送器為石英玻璃、鋼結(jié)構(gòu)表面襯陶瓷材料、不銹鋼材質(zhì)任選其中一種；所述各單元爐間物 料傳輸通道截面形狀為扇形、矩形、圓形任選其一；各單元爐偏斜立式布置，單元爐體軸線 向下與水平方向夾角即偏斜角α，80°≤α ≤ 100°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述的進料 換氣室，包括料箱、進料閥、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽氣管，料箱上端口與進 料口連通，下端口與預處理單元爐進料口連通，料箱上、下端部分別設有進料閥和出料閥， 進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝置，真空度探測探頭安 裝在料箱內(nèi)壁上部；所述出料換氣室，包括料箱、出料閥、真空度探測探頭和至少一根進抽 氣管，料箱上端口與燒結(jié)單元爐出料口連通，下端口與冷卻降溫出料機構(gòu)連通，出料閥設在 料箱下端部，進抽氣管開口設置在料箱內(nèi)壁上部，通過帶閥門管道連通抽真空裝置，真空度 探測探頭安裝在料箱內(nèi)壁上部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一權(quán)利要求所述的微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征 在于所述的冷卻降溫出料機構(gòu)，包括物料輸送管、夾層套、進水口、出水口、絞龍輸送器，出 料閥，物料輸送管為不銹鋼材質(zhì)，夾層套包裹在物料輸送管道外壁上，其一端設有進水口， 另一端設有出水口，絞龍輸送器安裝在物料輸送管道內(nèi)部，其兩端分別與設在管道外兩端 面外的絞龍輸送器驅(qū)動裝置相連，出料閥設在出料口上部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波加熱偏斜立式連續(xù)生產(chǎn)設備，其特征在于所述設備控 制電路含有觸摸屏，觸摸屏通過數(shù)據(jù)總線分別與預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元 爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制 電路連通；所述預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC 控制電路，同樣含有單元爐PLC、PLC外接電路、單元爐信號采集電路，絞龍驅(qū)動裝置控制電 路，微波源控制電路，抽氣裝置控制電路；所述PLC外接電路，含有與輸入端相連的一定數(shù) 量的手動開關(guān)，信號采集電路的開關(guān)信號電路，以及與輸出端相連的伺服驅(qū)動器，單元爐出 料閥控制交流接觸器線圈，保護氣體控制交流接觸器線圈，放氣控制交流接觸器線圈，真空 泵控制交流接觸器線圈，微波源控制交流接觸器線圈和指示燈；所述單元爐信號采集電路 含有輸入端與單元爐真空度探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的真空度表，輸入 端與單元爐溫度測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的溫度控制儀和輸入端與 單元爐壓力測量探頭相連，輸出端與單元爐PLC輸入端相連的壓力控制儀；所述絞龍輸送 器驅(qū)動裝置驅(qū)動電路，含有一端與兩相電源相連的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器連接伺服電機 和單元爐PLC的輸出端；所述微波源控制電路，含有與三相電源相連的一定數(shù)量的微波變 壓器，和微波變壓器次端相連的微波管電路，微波變壓器原端輸入線上串聯(lián)有溫控保護開 關(guān)和多觸點交流接觸器的一個觸點，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC的輸出端；所述抽 氣裝置控制電路，含有一端與三相電源相連的交流接觸器，交流接觸器的另一端通過斷路 器與抽氣裝置電機相連，交流接觸器的線圈連接單元爐PLC輸出端；所述觸摸屏與預處理單元爐PLC控制電路、預燒結(jié)單元爐PLC控制電路、燒結(jié)單元爐PLC控制電路、進料換氣/ 出料換氣/冷卻降溫出料PLC控制電路通過RS422/485總線連通。
專利摘要本實用新型公開了一種磷酸鐵鋰微波加熱立式連續(xù)生產(chǎn)設備，包括進料口、進料換氣室、預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐、出料換氣室、冷卻降溫出料機構(gòu)、出料口、抽真空裝置、保護氣體輸入裝置和設備控制電路，所述的預處理單元爐、預燒結(jié)單元爐、燒結(jié)單元爐三套單元爐，同樣含有單元爐進料口、單元爐體、單元爐體外微波屏蔽保溫結(jié)構(gòu)層、微波源、一定個數(shù)微波管、至少一根進抽氣管、單元爐出料口、絞龍輸送器，三套單元爐豎直立式布置，單元爐之間通過物料傳輸通道順序連通。本實用新型微波燒結(jié)促進產(chǎn)品內(nèi)部晶粒致密化，有效提高產(chǎn)品品質(zhì)；采用多單元爐連續(xù)微波燒結(jié)，提高燒結(jié)效率，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益可觀。
文檔編號H01M4/58GK201667733SQ20092027639
公開日2010年12月8日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者劉新保, 吳鐵雷, 周永剛, 李恩惠, 蔡俊明 申請人:河南聯(lián)合新能源有限公司