新型筒錐式過濾洗滌設(shè)備在高鎳三元材料及前驅(qū)體生產(chǎn)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

發(fā)布時(shí)間：2022-06-28

新型筒錐式過濾洗滌設(shè)備在高鎳三元材料及前驅(qū)體生產(chǎn)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

隨著鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)商品化鈷酸鋰材料由于成本較高、比容量偏低、毒性大等方面的原因已經(jīng)面臨逐漸被三元材料的替代的趨勢(shì)。層狀結(jié)構(gòu)的三元材料鎳鈷錳酸鋰由于綜合了錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰三種材料的優(yōu)點(diǎn)而具備協(xié)同效應(yīng)，成為具有良好應(yīng)用前景的鋰離子正極材料之一 ；在三元材料中，高鎳三元材料由于鎳含量更高，具有放電容量高，成本低，污染小等優(yōu)點(diǎn)。

三元材料前驅(qū)體的主流工藝流程為：合成、過濾、洗滌、干燥以及三元材料配混料、燒結(jié)、粉碎、除鐵等工序，雙瑞干燥分析現(xiàn)有多種過濾洗滌設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，為滿足三元材料前驅(qū)體生產(chǎn)工藝高品質(zhì)、效率高的要求，終于研制成功了集過濾、洗滌于一體的多功能筒錐式二合一設(shè)備，兼有反應(yīng)、萃取、結(jié)晶、濃縮、干燥、混合、破碎等多項(xiàng)功能，以滿足三元材料及其前驅(qū)體的產(chǎn)業(yè)向智能化、大產(chǎn)能、低能耗、環(huán)境友好方向發(fā)展的需求。

過濾和洗滌設(shè)備的作用是將反應(yīng)得到的前驅(qū)體漿料實(shí)現(xiàn)固液分離，然后采用洗滌液對(duì)得到的前驅(qū)體濾餅進(jìn)行洗滌，去除殘留在濾餅中的硫酸根、氯根、鈉離子等。目前大多數(shù)前驅(qū)體廠家采用過濾洗滌一體化設(shè)備，主要有壓濾機(jī)、離心機(jī)、微孔過濾機(jī)、過濾洗滌“二合一”設(shè)備等。

(1) 壓濾機(jī)

壓濾機(jī)是一種常用的過濾、洗滌設(shè)備。傳統(tǒng)壓濾機(jī)一般需要人工操作整個(gè)壓濾過程，包括進(jìn)料、壓榨、氣吹、卸料，尤其卸料勞動(dòng)強(qiáng)度較大，濾餅難脫，整個(gè)壓濾周期長(zhǎng)，處理量小，脫水和洗滌效果差，并且材質(zhì)通常為鑄鐵，質(zhì)量重，易磨損。近幾年，壓濾機(jī)技術(shù)水平有了較大的提高，全自動(dòng)壓濾機(jī)得到良好的應(yīng)用，整個(gè)壓濾過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，材質(zhì)上選擇不銹鋼或合成材料，結(jié)構(gòu)上擴(kuò)大濾室和增大隔膜設(shè)計(jì)，并且提高了過濾壓力，處理量大，壓濾周期短，脫水效率高，洗滌效果好，能夠滿足三元前驅(qū)體的生產(chǎn)要求。

(2) 離心機(jī)

離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆�；蛞后w混合物中不同組分的機(jī)械。離心機(jī)的核心部件是轉(zhuǎn)鼓，其圍繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，通常由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。固液混合物進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動(dòng)與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下固液分離，固體顆粒被攔截在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，液體從離心機(jī)排出。常用的離心機(jī)類型有三足式離心機(jī)、平板式離心機(jī)、臥式螺旋離心機(jī)、碟片式分離機(jī)、管式分離機(jī)等，其中三足式離心機(jī)和平板式離心機(jī)適用于三元前驅(qū)體生產(chǎn)。

在生產(chǎn)中采用PGZ平板式全自動(dòng)下部卸料離心機(jī)對(duì)鎳鈷超細(xì)粉體材料進(jìn)行過濾和洗滌，每批次可以處理大約240kg鎳鈷超細(xì)粉體材料濾餅，洗滌6次后，產(chǎn)品中的Na＜0.01%、SO2＜0.4%、Cl＜0.05%，能夠滿足洗滌工藝要求，并且金屬回收率在99.7%以上，生產(chǎn)效率較高。

(3) 微孔過濾機(jī)

微孔過濾機(jī)為新型固液分離設(shè)備，具有運(yùn)行效率高，過濾精度高的特點(diǎn)。微孔過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)是在立式密閉機(jī)體內(nèi)懸掛特種高分子的PE和PA微孔管，濾液通過微孔管排除。

近年來，在超細(xì)粉體生產(chǎn)中的過濾和洗滌工序得到了較好的應(yīng)用。在生產(chǎn)中采用微孔過濾機(jī)對(duì)粒度小、黏性大的超細(xì)碳酸鈷粉體進(jìn)行過濾和洗滌，zui終洗滌用水單耗在4.0t/h，可以使Na含量小于0.005%，并且金屬回收率在99.7%以上，母液中金屬鈷的含量為20mg/L，濾餅含水量約20%。

(4) 過濾、洗滌“二合一”設(shè)備(平板式)

過濾、洗滌“二合一”設(shè)備是在過濾、洗滌、干燥“三合一”設(shè)備的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化后的產(chǎn)品，在一個(gè)密閉容器內(nèi)完成過濾、洗滌二道工序，主要用于醫(yī)藥行業(yè)，解決了易燃、易爆、有毒產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)，特別適應(yīng)洗滌效果要求較高的物料，并且能夠減輕操作過程的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了成品的損耗。該設(shè)備近年來開始在三元前驅(qū)體生產(chǎn)上應(yīng)用。

三元材料前驅(qū)體筒錐式過濾洗滌設(shè)備 工作原理

現(xiàn)有過濾、洗滌“二合一”的結(jié)構(gòu)是平板式，但是在長(zhǎng)期生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)一些缺陷，例如：圓形平底過濾面積小；側(cè)面出料，導(dǎo)致出料干凈；過濾效果不理想，過濾過程中的物料翻動(dòng)小，效率低。

為了克服上述單元設(shè)備組合中存在的問題與不足，同時(shí)滿足三元材料前驅(qū)體生產(chǎn)工藝高品質(zhì)的要求，我公司進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)研發(fā)工作，終于研制成功了集過濾、洗滌于一體的多功能筒錐式過濾洗滌設(shè)備，具有過濾、洗滌主要功能，還兼有反應(yīng)、萃取、結(jié)晶、濃縮、干燥、混合、破碎等多項(xiàng)功能，屬于改進(jìn)型多功能設(shè)備。

多功能筒錐反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī) 工藝流程

(1) 壓濾或真空過濾

打開下部濾液出口，在設(shè)備內(nèi)通入壓縮空氣或氮?dú)獾葰怏w，對(duì)經(jīng)過反應(yīng)的固液混合物進(jìn)行加壓過濾，直到把機(jī)內(nèi)物料壓干。也可在濾液出口抽真空，對(duì)物料進(jìn)行真空過濾，直到把濾液抽干為止。過濾時(shí)可使空心軸和空心螺帶按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(從頂部往下看)，對(duì)物料進(jìn)行提升，并使空心螺帶在旋轉(zhuǎn)時(shí)限制濾餅層的厚度，使物料在薄的濾餅層條件下進(jìn)行過濾，以提高過濾速率。對(duì)于易過濾的物料，過濾時(shí)可不攪拌，直接把物料濾干。

(2) 可多次洗滌過濾

有些物料過濾完以后，還要進(jìn)行多次洗滌。反應(yīng)過濾干燥多功能機(jī)用于對(duì)物料的反復(fù)多次洗滌是理想的設(shè)備。物料在機(jī)內(nèi)壓干后，可在頂部洗滌液入口加入洗滌液, 然后通過空心軸和空心螺帶的攪拌，對(duì)濾餅進(jìn)行均勻再漿，再漿攪拌均勻后再把物料壓干。若洗滌一次不夠，可進(jìn)行多次洗滌，這時(shí)重復(fù)上述步驟多次即可，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。

以上述方法對(duì)物料進(jìn)行洗滌，我們稱之為間歇洗滌法。由于每次是把物料壓干后再加洗滌液進(jìn)行洗滌，因而操作時(shí)雖然開關(guān)閥門次數(shù)多一點(diǎn)，但用的洗滌液較少。該機(jī)也可對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)洗滌，即把洗滌液用泵或其它方法連續(xù)壓入，利用洗滌液的壓力進(jìn)行過濾，空心軸和空心螺帶則不斷地?cái)嚢�，濾液從濾液出口連續(xù)排出，直至達(dá)到洗滌要求為止，zui后再把濾餅壓干。這種連續(xù)洗滌的方法，一般比間歇洗滌用的洗滌液量要多，但操作更方便。