本发明涉及煅烧炉技术，尤其涉及一种气氛隔离的连续式煅烧炉及其用途。
背景技术：
传统的热分解煅烧方式包括平炉、回转窑、推板窑等炉窑。
这些炉窑的缺点是物料没有强制性翻动，需要人工翻动、或者静态煅烧，气氛的扩散缓慢，煅烧产能低下。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对传统的热分解煅烧设备存在煅烧产能低下的问题，提出一种气氛隔离的连续式煅烧炉，该煅烧炉的结构简单、合理、紧凑，填充率高，适用于多种煅烧反应。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气氛隔离的连续式煅烧炉，包括进料系统、螺旋输送式煅烧炉、气固分离器和冷却螺旋出料机；
所述螺旋输送式煅烧炉包括炉管、设置在炉管内的转轴、设置在转轴上的第一螺旋叶片、与转轴相连的驱动电机和包覆在炉管外的加温结构；
所述炉管的进料端与进料系统连通，所述炉管的出料端通过气固分离器与冷却螺旋出料机连通；
所述冷却螺旋出料机包括与炉管连通的出料管，所述出料管临近炉管的一端套设有冷却水套，所述出料管临近炉管一端的转轴上设置有第二螺旋叶片(所述第一螺旋叶片与第二螺旋叶片连接)，所述出料管远离炉管一端的转轴上设置有第三螺旋叶片，所述第三螺旋叶片用于阻挡物料，保护轴端密封；所述第一螺旋叶片与第二螺旋叶片同向，所述第三螺旋叶片反向；所述第二螺旋叶片与第三螺旋叶片间设置有无旋片区；所述无旋片区下方设置有物料出口，所述物料出口与料仓连通。
进一步地，所述进料系统包括气氛隔离(进料控制部件型式为叶轮给料机，间隙较小，同时利用物料配合进行气氛隔离)和进料控制部件(和气氛隔离相同)，实现进料的均匀连续、产量可控。所述进料系统包括但不限于叶轮进料机。
进一步地，所述炉管顶部隆起，炉管顶部与螺旋叶片的间距为10-30mm，优选为20mm，大于炉管其他部分(侧面和底部)与螺旋叶片的间距，使炉管内的气氛有充足的空间流动，便于气体的收集与排出。
进一步地，所述炉管为横截面为圆形的钢管或横截面为上方下圆式的钢管。
进一步地，所述螺旋输送式煅烧炉在尾端做了短切处理(螺旋断切处理，无螺旋片，长度为200mm)，防止物料在管内堆积，可以更方便的出料。
进一步地，所述加温结构为电加热，底部为硬质砖和硅酸铝纤维模块。
进一步地，所述进料系统与加温结构间的炉管上设置有第一排气口，所述第一排气口与收尘系统相连，并由阀门控制，实现炉管内的压力控制。
进一步地，所述无旋片区上方设置有第二排气口，所述第二排气口与收尘系统相连，并由阀门控制，实现炉管内的压力控制。
进一步地，所述加温结构与临近进料端的排气口间的炉管上设置有视镜，用于观测。
进一步地，所述气固分离器为行星给料器(进料与出料不经过圆心的行星给料器)，物料在螺旋叶片的作用下，在一定的压力下进入气固分离器，并挤压星形给料器的转盘，使其旋转，从下出口离开，进入冷却螺旋出料机中。当炉管中的物料不够、压力不足时，行星给料器的转盘静置，并将其上的立管中的物料截留，由此实现炉管内气氛与固体粉料分离。
进一步地，所述螺旋输送式煅烧炉为分段加热炉，分为3-6个加热区间。
本发明的另一个目的还公开了一种气氛隔离的连续式煅烧炉在以下领域的用途：
用于偏钒酸铵、钼酸铵的高温分解煅烧，获得低价钒氧化物、钼氧化物，如三氧化二钒、四氧化二钒、二氧化钼、钼粉；
或用于离子型电池材料的煅烧合成，例如锂离子电池、钠离子电池电极材料的合成；
或用于磷酸铁锂(lfp)的煅烧，获得高品质的磷酸铁锂；
或用于氟磷酸钒锂的煅烧合成。
本发明气氛隔离的连续式煅烧炉及其用途，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明进料系统，包括气氛隔离和进料控制部件，实现进料的均匀连续、产量可控；
2)本发明螺旋输送式煅烧炉的工作原理与螺旋输送机相同，依靠螺旋的旋转，使物料在炉管内沿着轴线移动，移动速度受旋转转速的影响；
3)本发明螺旋输送式煅烧炉在尾端做了短切处理，防止物料在管内堆积，可以更方便的出料，在高温区两端，靠近高温区的位置，留有出气管，出气管与收尘系统相连，并由阀门控制，实现炉内的压力控制。
4)本发明螺旋输送式煅烧炉的炉管顶部与螺旋间距较大，使炉内气氛可以自由的移动，用于气体的收集与排出。
5)本发明气固分离器，是一个进料与出料不经过圆心的行星给料器，具有阻尼；物料在螺旋输送机的作用下，在一定的压力下进入气固分离器，并挤压星形转盘，使其旋转，从下出口离开，进入冷却螺旋中。当螺旋输送中的物料不够、压力不足时，气固分离器中的星形转盘静置，并将其上的立管中的物料截留，由此实现炉内气氛与固体粉料分离。
6)本发明螺旋输送式煅烧炉的炉管上设置有带冷却夹套，一方面能给高温物料冷却，另一方面能降低下料速度，使其均匀的进入料仓，防止出现气压的剧烈波动，出现大量的粉尘散落；
7)本发明气氛隔离的连续式煅烧炉的通用性佳，可适用于不同领域。
(a)还原性煅烧，例如低价钒氧化物的煅烧合成，需要正压气氛，利用还原气体将钒氧化物还原，使用密封回转窑的缺点是空间利用率低、而且回转窑的密封面大，产量低、气体和粉尘泄漏的风险大。使用螺旋输送式的煅烧炉，密封面只有轴的密封，密封面显著降低，同时由于螺旋的搅拌作用，物料翻动较好，与气氛接触好。同时，回转窑的进料方式决定了它的填充率不可能超过50％，而螺旋式炉桶内的填充率高，理论上可以做到很高的填充率，超过50％。
(b)离子型储能电极材料的煅烧
锂离子电池材料，如硅碳负极的煅烧、lfp的煅烧、lvpf的煅烧；
钠离子电池材料，氟磷酸钒钠、磷酸铁钠等材料的煅烧。
(c)无气氛参与的煅烧过程
如铁粉与三氧化二铁的合成反应fe+fe2o3＝2feo
v2o3+v2o5＝v2o4的合成反应；
附图说明
图1为本发明气氛隔离的连续式煅烧炉的结构示意图；
图2为实施例3磷酸铁锂测试曲线；
图3为实施例5二氧化钼的xrd图；
图4为实施例6氟磷酸钒锂测试曲线；
图5为实施例6氟磷酸钒锂的xrd图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种气氛隔离的连续式煅烧炉，其结构如图1所示，包括进料系统、螺旋输送式煅烧炉、气固分离器和冷却螺旋出料机；
所述螺旋输送式煅烧炉包括炉管、设置在炉管内的转轴、设置在转轴上的第一螺旋叶片、与转轴相连的驱动电机1和包覆在炉管外的加温结构2；所述炉管顶部隆起，炉管顶部与螺旋叶片的间距大于炉管其他部分(侧面和底部)与螺旋叶片的间距，使炉管内的气氛有充足的空间流动，便于气体的收集与排出。所述加温结构为电加热，底部为硬质砖和硅酸铝纤维模块。所述加温结构与临近进料端的排气口间的炉管上设置有视镜11，用于观测内部物料状态。
所述炉管的出料端通过气固分离器与冷却螺旋出料机的出料管连通。所述气固分离器为行星给料器(进料与出料不经过圆心的行星给料器)，物料在螺旋叶片的作用下，在一定的压力下进入气固分离器，并挤压星形给料器的转盘，使其旋转，从下出口离开，进入冷却螺旋中。当炉管中的物料不够、压力不足时，行星给料器的转盘静置，并将其上的立管中的物料截留，由此实现炉管内气氛与固体粉料分离。
所述冷却螺旋出料机包括与炉管连通的出料管，所述出料管临近炉管的一端套设有冷却水套3，所述出料管临近炉管一端的转轴上设置有第二螺旋叶片，所述第一螺旋叶片与第二螺旋叶片连接，所述出料管远离炉管一端的转轴上设置有第三螺旋叶片4，所述第三螺旋叶片用于阻挡物料，保护轴端密封；所述第一螺旋叶片与第二螺旋叶片同向，所述第三螺旋叶片反向；所述第二螺旋叶片与第三螺旋叶片间设置有无旋片区6；所述无旋片区下方设置有物料出口，所述物料出口通过叶轮出料机7与料仓8连通；
所述炉管的进料端与进料系统连通，所述进料系统包括气氛隔离和进料控制部件，实现进料的均匀连续、产量可控。所述进料系统包括但不限于叶轮进料机5。
所述螺旋输送式煅烧炉在尾端做了短切处理(无旋片区)，防止物料在管内堆积，可以更方便的出料。
所述进料系统与加温结构间的炉管上设置有第一排气口9，所述第一排气口9与收尘系统相连，并由阀门控制，实现炉管内的压力控制。所述无旋片区上方设置有第二排气口10，所述第二排气口10与收尘系统相连，并由阀门控制，实现炉管内的压力控制。
本实施例所述气氛隔离的连续式煅烧炉的工作原理：通过进料系统和螺旋输送设备配合，将物料定量输送至螺旋输送式煅烧炉内，利用叶轮给料机并辅助物料进行气氛隔离，并根据工艺需要分段对其进行加热和冷却处理，最终达到使用效果。
实施例2
本实施例公开了一种气氛隔离的连续式煅烧炉，其结构与实施例1相同，具体的参数如下：
驱动电机1，电机功率2.2kw，变频电机，转速可调，最大输送150kg/h，螺旋50mm，叶片厚度4mm，与物料接触部分材质为310；
加温结构2：
(1)长度2000mm，额定加热功率：80kw(1#、2#温区40kw)；
(2)加热温度：550～900℃(自动控温)，温度显示数值要尽量缩小热电偶测量温度与炉管内物料温度的差值；
(3)在每组测温点附近留1个测温孔，要求可直视窑体，规格在
(4)控温组别：2组；
(5)控温精度：±2℃；
(6)加热元件：硅碳棒；
(7)保温要求：炉体保温区表面温度≤室温+35℃，保温材料：底部硬质砖(珍珠岩、轻质粘土、莫来石、堇青石)，顶部、侧面节能纤维模块(高铝质纤维块)；
冷却水套3，外套直径273mm，长度600mm，两端各预留1寸冷水水接口，冷却水流量5-10m3/h；
第三螺旋叶片4，反向螺旋，保护末端轴承密封，长度200mm；
叶轮进料机5、叶轮出料机7，电机功率1.1kw，变频电机，转速可调，与物料接触部分材质为304；
无旋片区6，尺寸无旋片，长度200mm；
料仓8，材质304，尺寸根据实际场地确认；
第一排气口9和第二排气口10，dn25，材质310，安装法兰式高温球阀，配置管道至废水处理装置；
视镜11，dn150，材质310，安装法兰式高温球阀，配视镜。
实施例3
使用实施例1所述气氛隔离的连续式煅烧炉进行磷酸铁锂的煅烧还原
气氛隔离的连续式煅烧炉的参数：4段式螺旋炉，炉管长度：12m，炉管直径40mm高温区5m。
设定四段温度分别为：450、650、650、550摄氏度；
通过控制叶轮进料机5的频率控制进料量，100kg/h，通过控制驱动电机1的频率，来控制物料在炉内的停留时间6h，并通过视镜11，观察物料在炉管中的高度，调整驱动电机1的频率使物料在满足煅烧时间的要求，不超过螺旋叶片的高度，以利于气体从上层收集，通过第二排气口10通入氮气，流量为1m3/h，并打开第一排气口9排气管道排出炉体，通过阀门开度控制炉内微正压为5mm水柱；
所得磷酸铁锂测试曲线如图2所示。
实施例4
使用实施例1所述气氛隔离的连续式煅烧炉进行二氧化钒的煅烧还原
气氛隔离的连续式煅烧炉的参数：4段式螺旋炉，炉管长度：9m，炉管直径60mm高温区6m。
设定四段温度分别为：450、600、600、600摄氏度；
通过控制叶轮进料机5的频率控制偏钒酸铵的进料量120kg/h，通过控制驱动电机1的频率，来控制物料在炉内的停留时间2h，并通过视镜11，观察物料在炉管中的高度，调整驱动电机1的频率使物料在满足煅烧时间的要求，不超过螺旋叶片的高度，以利于气体从上层收集，通过第二排气口10通入氮气，流量为2m3/h，并打开第一排气口9排气管道排出炉体，通过阀门开度控制炉内微正压为8mm水柱。
实施例5
使用实施例1所述气氛隔离的连续式煅烧炉进行二氧化钼及钼粉的煅烧还原
设定6段温度分别为：450、700、750、800、800、600摄氏度；
气氛隔离的连续式煅烧炉的参数：6段式螺旋炉，炉管长度：18m，炉管直径30mm高温区4m。
通过控制叶轮进料机5的频率控制三氧化钼的进料量，30kg/h，通过控制驱动电机1的频率，来控制物料在炉内的停留时间8h，并通过视镜11，观察物料在炉管中的高度，调整驱动电机1的频率使物料在满足煅烧时间的要求，不超过螺旋叶片的高度，以气氛通入并与物料接触，通过第二排气口10通入氢气，流量为5m3/h，并打开第一排气口9排气管道排出炉体，通过阀门开度控制炉内微正压为8mm水柱；
所得二氧化钼的xrd图如图3所示；进一步的提高氢气流量，提高反应温度，可以还原到金属钼粉
实施例6
使用实施例1所述气氛隔离的连续式煅烧炉合成氟磷酸钒锂
列举详细的参数：4段式螺旋炉，炉管长度：10m，炉管直径40mm高温区m等等等。
设定四段温度分别为：450、650、750、550摄氏度；
通过控制叶轮进料机5的频率控制氟化锂与磷酸钒混合物的进料量，50kg/h，通过控制驱动电机1的频率，来控制物料在炉内的停留时间6h，关闭第一排气口9、打开第二排气口10，并通过阀门控制炉内压力为5m水柱。
所得氟磷酸钒锂测试曲线如图4所示，xrd如图5所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，包括进料系统、螺旋输送式煅烧炉、气固分离器和冷却螺旋出料机；
所述螺旋输送式煅烧炉包括炉管、设置在炉管内的转轴、设置在转轴上的第一螺旋叶片、与转轴相连的驱动电机和包覆在炉管外的加温结构；
所述炉管的进料端与进料系统连通，所述炉管的出料端通过气固分离器与冷却螺旋出料机连通；
所述冷却螺旋出料机包括与炉管连通的出料管，所述出料管临近炉管的一端套设有冷却水套，所述出料管临近炉管一端的转轴上设置有第二螺旋叶片，所述出料管远离炉管一端的转轴上设置有第三螺旋叶片；所述第一螺旋叶片与第二螺旋叶片同向，所述第三螺旋叶片反向；所述第二螺旋叶片与第三螺旋叶片间设置有无旋片区；所述无旋片区下方设置有物料出口。
2.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述进料系统包括气氛隔离和进料控制部件。
3.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于所述炉管顶部隆起，炉管顶部与螺旋叶片的间距大于炉管其他部分与螺旋叶片的间距。
4.根据权利要求1或3所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述炉管为横截面为圆形的钢管或横截面为上方下圆式的钢管。
5.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述螺旋输送式煅烧炉在尾端做了短切处理。
6.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述进料系统与加温结构间的炉管上设置有第一排气口，所述第一排气口与收尘系统相连，并由阀门控制。
7.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述无旋片区上方设置有第二排气口，所述第二排气口与收尘系统相连，并由阀门控制。
8.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述加温结构与临近进料端的排气口间的炉管上设置有视镜。
9.根据权利要求1所述气氛隔离的连续式煅烧炉，其特征在于，所述气固分离器为行星给料器。
10.一种权利要求1-9任意一项所述气氛隔离的连续式煅烧炉在以下领域的用途：
用于偏钒酸铵、钼酸铵的高温分解煅烧，获得低价钒氧化物、钼氧化物；
或用于离子型电池材料的煅烧合成；
或用于磷酸铁锂的煅烧，获得高品质的磷酸铁锂；
或用于氟磷酸钒锂的煅烧合成。
技术总结