一种烧结窑炉及烧结方法与流程

本发明涉及烧结气氛，具体涉及一种烧结窑炉及烧结方法。

背景技术：

1、随着全球能源的紧张，资源可持续发展成为重要的目标，新能源电池因其具有较长的循环寿命而成为电池领域发展的主要趋势，其中，正极材料的高比容量和可持续性是决定着新能源电池性能的主要因素，目前，正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等，而正极材料的制备主要采用煅烧的方式烧结原料，因此，煅烧的工艺参数对正极材料的性能影响极为重要，尤其是在不同烧结阶段，煅烧的氧气浓度控制对产品的性能和质量起着决定性的影响。

2、现有技术通过采用过量的氧气保证烧结过程中氧气浓度达标，但这不仅无法精准控制不同烧结阶段氧气浓度，导致正极材料性能不佳，而且会造成资源浪费。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氧气浓度无法精准控制缺陷，从而提供一种烧结窑炉及烧结方法。

2、为此，一方面，本发明提供一种烧结窑炉，包括氧气输入管道，氧气输入管道包括若干氧气输入端口，各氧气输入端口向烧结窑炉内不同区域通入氧气；空气输入管道，所述空气输入管道包括若干空气输入端口，各空气输入端口向烧结窑炉内不同区域通入空气；排气通道，所述排气通道包括若干排气口，各排气口用于将各区域的气体排出烧结窑炉；在烧结过程中，根据烧结窑炉内各区域氧气浓度与目标氧气浓度曲线相比较，当各区域氧气浓度不符合标准时，通过调节各区域的气体排出流量以及排气通道的排风流量，以使各区域氧气浓度符合标准。

3、在其中一些实施例中，各所述氧气输入端口设置有氧气流量控制机构，各所述空气输入端口设置有空气流量控制机构。

4、在其中一些实施例中，所述烧结窑炉内各区域设置有氧气检测机构。

5、在其中一些实施例中，各区域设置有压力检测机构，为了保证各区域压力值测定的准确性，各压力检测机构通过软管相连接，所述软管上还设置有至少一个消音器，提高压力值测定的准确性。

6、在其中一些实施例中，所述烧结窑炉内各区域均设置有至少一个氧气输入端口和至少一个空气输入端口。

7、在其中一些实施例中，所述烧结窑炉各区域的排气口处设置有排气流量控制机构。

8、在其中一些实施例中，所述烧结窑炉烧结过程中，开启所述区域的氧气输入端口向烧结窑炉通入氧气，或，

9、开启所述区域的空气输入端口向烧结窑炉通入空气。

10、另一方面，本发明提供一种基于上述烧结窑炉的烧结方法，包括如下步骤：

11、s1，根据烧结料的目标特性确定各指标参数；

12、s2，待气氛稳定后，根据各区域的氧气浓度绘制氧气浓度曲线；

13、s3，将氧气浓度曲线与目标氧气浓度曲线相比较，若氧气浓度曲线不符合标准，调节各区域的气体排出流量以及排气通道的排风流量，以使各区域氧气浓度符合标准，将烧结料注入所述烧结窑炉中进行烧结。

14、在其中一些实施例中，步骤s1中，所述指标参数包括氧气输入通道的氧气进气压力、空气输入管道的空气进气压力、各氧气输入端口通入的氧气体积流量、各空气输入端口通入的空气体积流量、各排气口排出的气体体积流量，排气通道排出的气体体积流量以及根据各区域的标准氧气浓度绘制的目标氧气浓度曲线，其中，所述排气通道的排气流量大于各氧气输入端口通入氧气与各空气输入端口通入空气的体积流量的和。

15、优选的，混合气区域的排气流量大于氧气区域的排气流量。

16、优选的，氧气区域的压力值大于混合气区域压力值。

17、本发明实施例中氧气区域指的是氧气浓度较高的区域，混合气区域则是氧气和空气的混合气区域，该区域氧气浓度在一定范围内。

18、在其中一些实施例中，步骤s3中，当前区域所述氧气浓度曲线与所述区域目标氧气浓度曲线的差异小于等于3％，则认定所述区域氧气浓度符合标准，

19、当前区域所述氧气浓度曲线与所述区域目标氧气浓度曲线的差异大于3％，则认定所述区域氧气浓度不符合标准。

20、优选的，通过排气流量的调节仍无法满足氧气浓度的要求，通过氧气通入位置的调整进一步的调节氧气浓度，具体的方法如下：

21、当所述区域氧气浓度不符合标准，切换相邻区域的气体通入类型调整氧气浓度，其中，当所述区域氧气浓度偏低，通过将相邻的通入空气的区域的空气输入端口关闭，开启氧气输入端口，当所述区域氧气浓度偏高，通过将相邻的通入氧气的区域的氧气输入端口关闭，开启空气输入端口。

22、具体而言，在当前区域氧气浓度偏低时，选择当前区域相邻区域中原本向烧结窑炉输入空气的区域，将其空气输入端口关闭，开启其氧气输入端口，以提高当前区域的氧气浓度，在当前区域氧气浓度偏高时，选择当前区域相邻区域中原本向烧结窑炉输入氧气的区域，并将其氧气输入端口关闭，开启其空气输入端口，降低当前区域的氧气浓度。

23、本发明提供的烧结窑炉和基于所述烧结窑炉的烧结方法在烧结正极材料中的应用。

24、本发明技术方案，具有如下优点：

25、1.本发明提供的一种烧结窑炉，包括氧气输入管道，氧气输入管道包括若干氧气输入端口，各氧气输入端口向烧结窑炉内不同区域通入氧气；空气输入管道，所述空气输入管道包括若干空气输入端口，各空气输入端口向烧结窑炉内不同区域通入空气；排气通道，所述排气通道包括若干排气口，各排气口用于将各区域的气体排出烧结窑炉，在烧结过程中，根据烧结窑炉内各区域氧气浓度与目标氧气浓度曲线相比较，当各区域氧气浓度不符合标准时，通过调节各区域的气体排出流量以及排气通道的排风流量，以使各区域氧气浓度符合标准。本发明通过在窑炉上设置能够控制各区域通入氧气体积流量的氧气输入管道、通入空气体积流量的空气输入通道，以及能够控制各区域排气流量的排气通道，通过控制各区域排气流量以及排气通道的排气流量将各区域的氧气浓度控制在标准范围内，精准的控制烧结窑炉的氧气浓度，减少氧气浓度的波动，精准的掌握窑炉烧结状态，提高烧结效率以及烧结目标物的质量，避免资源浪费。

26、2.本发明提供的一种烧结窑炉，所述烧结窑炉内各区域均设置有至少一个氧气输入端口和至少一个空气输入端口。本发明设置的烧结窑炉在不同区域均设有氧气和空气输入端口，可根据具体的烧结要求选择通入空气或氧气。为解决采用排气流量的调节后，各区域氧气浓度仍然不符合标准的情况，可通过将靠近氧气通入区域的空气通入区域切换成通入氧气以提高氧气浓度，也可通过将靠近空气通入区域的氧气通入区域切换成通入空气以降低氧气浓度。需要说明的是，为保证窑炉各区域气氛成分及压力的稳定性，便于不同区域的氧气浓度的调节，所述烧结窑炉的任意烧结区域均可以通入氧气或者空气其中的一种，同一区域不会同时通入氧气或者空气。

27、3.本发明提供一种烧结方法，包括如下步骤，s1，根据烧结料的目标特性确定各指标参数，所述指标参数包括氧气输入通道的氧气进气压力、空气输入管道的空气进气压力、各氧气输入端口通入的氧气体积流量、各空气输入端口通入的空气体积流量、各排气口排出的气体体积流量，排气通道排出的气体体积流量以及根据各区域的标准氧气浓度绘制的目标氧气浓度曲线；s2，待气氛稳定后，根据各区域的氧气浓度绘制氧气浓度曲线；s3，将氧气浓度曲线与目标氧气浓度曲线相比较，若氧气浓度曲线不符合标准，调节各区域的气体排出流量以及排气通道的排风流量，以使各区域氧气浓度符合标准，将烧结料注入上述烧结窑炉中进行烧结。本发明采用上述烧结方法能够精准的控制窑炉内各区域的氧气浓度，对氧气浓度不符合标准的区域进行针对性的调节，尤其是采用排气的方式，调整氧气浓度，不仅能够提高烧结效率，还能够提高烧结目标物的质量。