專(zhuān)利名稱(chēng)：粉體制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉體制造裝置。
背景技術(shù)：
過(guò)去，作為鋰離子可充電電池的電極材料的粉體等是例如通過(guò)如下方法制造而成的噴射原料水溶液使其干燥而使其粉體化，并將這些粉體放入陶瓷容器后在爐內(nèi)燒成而使其熱變性。在這種方法中，考慮到對(duì)陶瓷容器的損傷，燒成需要30分鐘至數(shù)小時(shí)，效率不高。此外，在這種方法中，由于在將粉體堆積并靜置的狀態(tài)下燒成，因此，也存在燒成時(shí)顆粒彼此熔接這樣的問(wèn)題。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了一種粉體制造裝置，該粉體制造裝置對(duì)具有進(jìn)行等離子放電的電極的粉體生成爐內(nèi)噴射原料水溶液，并在因等離子放電而形成的超高溫的等離子空間內(nèi)，使原料水溶液干燥，然后進(jìn)行熱分解并使其熔合。通過(guò)這種粉體制造裝置制造而成的粉體顆粒的形狀是扁圓的且不相同。這是由于，原料水溶液的液滴在超高溫的等離子空間中被瞬間加熱，顆粒內(nèi)的水分在一瞬間汽化膨脹，使得顆粒因水蒸汽爆炸而被破壞。此外，在這種粉體制造裝置中，由于等離子空間的容積較小，且等離子空間內(nèi)的溫度也存在差別，而使每個(gè)顆粒的熱過(guò)程有很大不同，因此，不適合制造變性溫度及加熱時(shí)間等會(huì)對(duì)品質(zhì)帶來(lái)很大影響的粉體。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載有通過(guò)火焰使粉體原料熔融來(lái)制造球狀顆粒的裝置。 在通過(guò)火焰來(lái)進(jìn)行加熱的粉體制造裝置中，也由于火焰內(nèi)部的溫度差別很大，而無(wú)法使處理溫度及處理時(shí)間統(tǒng)一。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本專(zhuān)利特開(kāi)2004-263257號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本專(zhuān)利特開(kāi)2010-75810號(hào)說(shuō)明書(shū)

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能使在漂浮狀態(tài)下進(jìn)行熱處理的粉體的熱過(guò)程相同的粉體制造裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的粉體制造裝置包括在內(nèi)部形成有處理空間的粉體生成爐；具有燃燒器的燃燒室；將在上述燃燒室產(chǎn)生的燃燒廢氣導(dǎo)入上述粉體生成爐的燃燒廢氣噴嘴；以及配置于上述燃燒廢氣噴嘴中，將原料吹入上述粉體生成爐的原料噴嘴。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，被導(dǎo)入粉體生成爐內(nèi)的燃燒廢氣能將處理空間的很大范圍無(wú)差別地維持成高溫。通過(guò)使原料漂浮在上述高溫的燃燒廢氣中，從而能對(duì)原料均勻地加熱而使其熱變性。此外，在本發(fā)明的粉體制造裝置中，也可以使上述燃燒廢氣噴嘴的流路截面積比上述燃燒室的流路截面積小。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)降低燃燒室內(nèi)的流速以在狹小的燃燒室內(nèi)完全燃燒，并充分增大燃燒廢氣噴嘴中的燃燒廢氣的流速，從而能防止燃燒廢氣的不均勻流動(dòng)，并能減少溫度差別地將燃燒廢氣導(dǎo)入粉體生成爐內(nèi)。此外，在本發(fā)明的粉體制造裝置中，也可以使上述燃燒室的水平方向較長(zhǎng)，上述燃燒器從上述燃燒室的水平方向的一端沿水平方向形成火焰，上述燃燒廢氣噴嘴從上述燃燒室的另一端近旁將上述燃燒廢氣垂直導(dǎo)出，并將該燃燒廢氣直線地導(dǎo)入上述粉體生成爐。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能使燃燒室小型化，并能縮短燃燒廢氣噴嘴的流路，從而能使熱損失最小化。此外，由于將燃燒廢氣的流動(dòng)方向變?yōu)橹苯?，因此，促進(jìn)了燃燒廢氣的攪拌，從而能消除溫度差別。此外，在本發(fā)明的粉體制造裝置中，上述原料噴嘴也可以包括原料噴射噴嘴，該原料噴射噴嘴噴射上述原料；以及冷卻噴嘴，該冷卻噴嘴配置成圍住上述原料噴射噴嘴，并對(duì)噴射出的上述原料的周?chē)等肜鋮s空氣。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能利用冷卻空氣防止原料在極短時(shí)間內(nèi)被加熱，并能防止粉體顆粒因水蒸汽爆炸而破裂，從而能形成均勻的顆粒。此外，在本發(fā)明的粉體制造裝置中，也可以使上述冷卻噴嘴由多重管構(gòu)成，從而多重地吹入上述冷卻空氣。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)冷卻空氣層形成階梯狀的溫度分布，能使原料逐級(jí)升溫， 因此，能使防止粉體顆粒的水蒸汽爆炸的效果進(jìn)一步提高。此外，在本發(fā)明的粉體制造裝置中，上述冷卻噴嘴也可以包括利用冷卻水冷卻的套管，此外，還可以包括隔開(kāi)間隙地圍住上述套管的外層板。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能利用水冷套管來(lái)防止冷卻空氣及原料在燃燒廢氣噴嘴內(nèi)成為高溫。藉此，能用較少的冷卻空氣可靠地防止粉體顆粒的水蒸汽爆炸，并能抑制燃燒廢氣的稀釋。此外，通過(guò)在水冷套管的周?chē)糁鸬礁魺嵝Ч目諝鈱优湓O(shè)外層板，能抑制冷卻水與燃燒廢氣之間的熱交換，因此，也能使燃燒廢氣噴嘴內(nèi)的燃燒廢氣的熱損失較小。因此，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，不僅能維持較高的熱效率，還能防止粉體顆粒的水蒸汽爆炸。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的粉體制造裝置的示意圖。圖2是圖1的原料噴嘴的詳細(xì)剖視圖。圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式的原料噴嘴的剖視圖。(符號(hào)說(shuō)明)1粉體制造裝置2粉體生成爐3燃燒室4燃燒廢氣噴嘴5原料噴嘴6燃燒器7 噴頭(spray tip)8原料噴射噴嘴9冷卻噴嘴
4
10水冷套管11外層板21原料噴嘴22 噴頭23原料噴射噴嘴M第一冷卻噴嘴25第二冷卻噴嘴
具體實(shí)施例方式圖1表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的粉體制造裝置1。粉體制造裝置1包括豎立筒狀的粉體生成爐2，該粉體生成爐2具有鏡板狀的上端和縮徑成圓錐狀的下部，并在內(nèi)部形成有隔離的處理空間；圓筒狀的燃燒室3，該燃燒室3配置于粉體生成爐2的上方，并在水平方向上延伸；燃燒廢氣噴嘴4，該燃燒廢氣噴嘴4連接燃燒室3與粉體生成爐2，并從粉體生成爐2的上端朝下方吹入在燃燒室3內(nèi)生成的燃燒廢氣；以及原料噴嘴5，該原料噴嘴5 配置成貫穿燃燒室3并延伸至燃燒廢氣噴嘴4的內(nèi)部，用于從粉體生成爐2的上端朝下方噴射含有粉體原料的生料(slurry)。燃燒室3在一端設(shè)有燃燒器6，并從一端朝向另一端形成水平方向的火焰。燃燒器 6是能以任意比例供給例如天然氣之類(lèi)的燃料與燃燒用空氣的燃燒器，也可以設(shè)置公知的點(diǎn)火裝置及導(dǎo)燃燒嘴。當(dāng)然，燃料也可以是氣體燃料、液體燃料和固體燃料中的任意一種。較為理想的是，通過(guò)使燃燒室3具有能收容燃燒器6形成的火焰而使燃料完全燃燒所需必要最低限度的容積，來(lái)減小燃燒室3。這是由于能將燃燒室3的爐壁的熱損失控制在最低限度內(nèi)。例如，在燃燒器6的燃燒容量(日文燃焼容量)為116kW時(shí)，較為理想的是，本實(shí)施方式的燃燒室3具有內(nèi)徑為130 250mm、長(zhǎng)度為500 IOOOmm的細(xì)長(zhǎng)形狀，更為理想的是，具有內(nèi)徑為150 200mm、長(zhǎng)度為600 800mm的細(xì)長(zhǎng)形狀。燃燒廢氣噴嘴4配置成在燃燒室3的與燃燒器6相反一側(cè)的端部近旁開(kāi)口，并將燃燒廢氣垂直導(dǎo)出，以從噴射裝置5的外側(cè)直線地吹入粉體生成爐2。此外，燃燒廢氣噴嘴 4的流路截面積比燃燒室3的流路截面積小，較為理想的是，其內(nèi)徑為70 120mm，更為理想的是，其內(nèi)徑為90 110mm。藉此，將燃燒廢氣在熱風(fēng)噴嘴4中的流速設(shè)為該燃燒廢氣在燃燒室3的下游側(cè)的流速的1. 5倍至2. 5倍是較為理想的。通過(guò)將燃燒廢氣從流動(dòng)較慢的燃燒室3導(dǎo)出至流路面積較小的燃燒廢氣噴嘴4， 使燃燒廢氣在流入燃燒廢氣噴嘴4時(shí)的流速急劇增高。利用這種流速變化，即使在燃燒室3 內(nèi)燃燒廢氣的溫度存在偏差，由于能將燃燒廢氣的流動(dòng)方向變?yōu)橹苯?，因此，能?duì)燃燒廢氣進(jìn)行攪拌而使其溫度均勻。此外，在燃燒廢氣噴嘴4內(nèi)，燃燒廢氣被整流成流速大致均勻的直線氣流，并被吹入粉體生成爐2。此外，圖2表示原料噴嘴5的詳細(xì)情況。原料噴嘴5包括原料噴射噴嘴8，該原料噴射噴嘴8供給原料生料(slurry)，并在前端設(shè)有噴頭7 ；冷卻噴嘴9，該冷卻噴嘴9配置成圍住原料噴射噴嘴8，用于利用該冷卻噴嘴9與原料噴射噴嘴8的間隙對(duì)從原料噴射噴嘴8噴射出的原料周?chē)┙o冷卻空氣；水冷套管10，該水冷套管10設(shè)于冷卻噴嘴9的外周；以及外層板11，該外層板11隔開(kāi)間隙地配置于水冷套管10的外側(cè)。
在水冷套管10中循環(huán)有冷卻水，并將水冷套管10內(nèi)的冷卻水溫度保持在大約 50°C。由于水冷套管10與外層板11之間的空氣起到隔熱層的作用，因此，盡管暴露在大約 1200°C的燃燒廢氣下的外層板11的背面溫度約為960°C，但水冷套管10與燃燒廢氣之間的熱交換量很少。因此，與沒(méi)有外層板11而使水冷套管10的外表面與燃燒廢氣直接接觸的情形相比，燃燒廢氣被原料噴嘴8奪走的熱量非常小。因此，盡管冷卻噴嘴9內(nèi)供給的是常溫的空氣，但能保持溫度幾乎不上升而被吹入粉體生成爐2。藉此，能提高防止噴射后的原料液滴的水蒸汽爆炸的效果。冷卻空氣覆蓋從原料噴射噴嘴8噴射出的原料，從而防止原料液滴直接暴露于高溫(例如1200°C )的燃燒廢氣下，瞬間升溫而使水分一下子蒸發(fā)，從而破壞顆粒的情況。由于只要稍許延緩原料液滴的溫度上升就能防止顆粒的破壞，因此，為了避免稀釋燃燒廢氣，冷卻空氣少量即可，當(dāng)燃燒廢氣為190m3N/h時(shí)，較為理想的是，冷卻空氣為 5 20m3N/h，更為理想的是，冷卻空氣為10 15m3N/h。此外，由于冷卻空氣只要覆蓋噴射后的原料液滴即可，因此，也可以使冷卻空氣的流速比燃燒廢氣的流速慢，在本實(shí)施方式中，冷卻空氣的流速為燃燒廢氣的流速的40%左右。由于原料生料的蒸發(fā)潛熱只是燃燒廢氣的熱量的百分之幾，因此，燃燒廢氣在使原料液滴的水分全部蒸發(fā)之后還保持在足夠高的溫度。因此，在使由原料液滴干燥而形成的顆粒漂浮在高溫的燃燒廢氣中的狀態(tài)下，接著通過(guò)燃燒廢氣加熱至所需溫度(在本實(shí)施方式中為700 1200°C )，就能進(jìn)行熔融、燒成、發(fā)泡、熱變性等所要求的熱處理。在本實(shí)施方式中，由于燃燒廢氣在粉體制造爐2內(nèi)的很大范圍形成大致均勻的高溫環(huán)境，因此，能減少粉體顆粒的熱過(guò)程的偏差，由此能進(jìn)行均勻的熱處理。此外，由于將粉體在分散漂浮于燃燒廢氣中的狀態(tài)下加熱至高溫，因此，顆粒彼此不干擾，從而使顆粒形狀相同。此外，在本實(shí)施方式中，原料噴嘴5也可以將粉體與空氣一起吹入粉體生成爐2 內(nèi)。此時(shí)，由于無(wú)需擔(dān)心因水蒸汽爆炸而引起粉體顆粒的破壞，因此，能省略冷卻空氣噴嘴 9、水冷套管10及外層板11。接著，圖3表示可代替第一實(shí)施方式的原料噴嘴5使用的本發(fā)明第二實(shí)施方式的原料噴嘴21。本實(shí)施方式的原料噴嘴21包括原料噴射噴嘴23，該原料噴射噴嘴23中供給有原料生料，并在前端設(shè)有噴頭22 ；第一冷卻噴嘴24，該第一冷卻噴嘴M配置成圍住原料噴射噴嘴23，并用于利用該第一冷卻噴嘴M與原料噴射噴嘴23的間隙來(lái)對(duì)從原料噴射噴嘴23噴射出的原料周?chē)┙o冷卻空氣；以及第二冷卻噴嘴25，該第二冷卻噴嘴25配置成進(jìn)一步圍住第一冷卻噴嘴24，并利用該第二冷卻噴嘴25與第一冷卻噴嘴M的間隙來(lái)對(duì)從第一冷卻噴嘴M供給的冷卻空氣的外側(cè)進(jìn)一步供給冷卻空氣。這樣，通過(guò)設(shè)置多重冷卻噴嘴，能形成使溫度逐級(jí)變化的多個(gè)冷卻空氣層。藉此， 利用較少的冷卻空氣，就能防止燃燒室3及燃燒廢氣噴嘴4內(nèi)的原料噴射噴嘴23的溫度上升，并能防止因噴射之后原料液滴瞬間升溫而引起的水蒸汽爆炸。
權(quán)利要求
1.一種粉體制造裝置，其特征在于，包括粉體生成爐，該粉體生成爐在內(nèi)部形成有處理空間；燃燒室，該燃燒室具有燃燒器；燃燒廢氣噴嘴，該燃燒廢氣噴嘴將在所述燃燒室產(chǎn)生的燃燒廢氣導(dǎo)入所述粉體生成爐；以及原料噴嘴，該原料噴嘴配置于所述燃燒廢氣噴嘴中，將原料吹入所述粉體生成爐。
2.如權(quán)利要求1所述的粉體制造裝置，其特征在于，所述燃燒廢氣噴嘴的流路截面積比所述燃燒室的流路截面積小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的粉體制造裝置，其特征在于，所述燃燒室在水平方向上較長(zhǎng)，所述燃燒器從所述燃燒室的水平方向的一端沿水平方向形成火焰，所述燃燒廢氣噴嘴從所述燃燒室的另一端近旁將所述燃燒廢氣垂直導(dǎo)出，并將該燃燒廢氣直線地導(dǎo)入所述粉體生成爐。
4.如權(quán)利要求1所述的粉體制造裝置，其特征在于，所述原料噴嘴包括原料噴射噴嘴，該原料噴射噴嘴噴射所述原料；以及冷卻噴嘴，該冷卻噴嘴配置成圍住所述原料噴射噴嘴，并對(duì)噴射出的所述原料的周?chē)等肜鋮s空氣。
5.如權(quán)利要求4所述的粉體制造裝置，其特征在于，所述冷卻噴嘴由多重管構(gòu)成，并多重地吹入所述冷卻空氣。
6.如權(quán)利要求4或5所述的粉體制造裝置，其特征在于，所述冷卻噴嘴在外側(cè)設(shè)有利用冷卻水進(jìn)行冷卻的套管。
7.如權(quán)利要求6所述的粉體制造裝置，其特征在于，還設(shè)有隔開(kāi)間隙地圍住所述套管的外層板。
全文摘要
一種能使在漂浮狀態(tài)下進(jìn)行熱處理的粉體的熱過(guò)程均勻的粉體制造裝置(1)，其包括在內(nèi)部形成有處理空間的粉體生成爐(2)；具有燃燒器(6)的燃燒室(3)；將在燃燒室(3)產(chǎn)生的燃燒廢氣導(dǎo)入粉體生成爐(2)的燃燒廢氣噴嘴(4)；以及配置于燃燒廢氣噴嘴(4)中，將原料吹入粉體生成爐(2)的原料噴嘴(5)，較為理想的是，燃燒廢氣噴嘴(4)的流路截面積比燃燒室(3)的流路截面積小。
文檔編號(hào)B01J2/04GK102423661SQ201110230339
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者友澤健一 申請(qǐng)人:中外爐工業(yè)株式會(huì)社