磷酸铁锂生产工艺流程

　　磷酸锰铁锂生产包括投料、混料、研磨、喷雾干燥、烧结、粉碎、批混筛分除磁、包装等工序，具体介绍如下。工艺流程说明：

　　(1)投料、混料将无水磷酸铁、碳酸锂、葡萄糖、导电添加剂吨包放置料仓上部，通过料仓上方吨袋解包站内部刀具将吨包下方割破物料下漏至料仓，暂存在料仓。粉状物料经计量后通过密闭式传送机送入预混罐，纯水采用管道计量添加，采用湿法工艺混合物料。浆料制备通过自动计量加料方式将碳酸锂、无水磷酸铁、葡萄糖、导电添加剂、纯水加料至混料釜，混合、均质后将浆料转至研磨罐内。投料混料工序为间歇式，6 批/天，每批投料时间约 2h，该工序年生产时间为3600h。根据原材料成分表可知，无水磷酸铁含水率约为 0.3%，碳酸锂含水率约为 0.134%，葡萄糖含水率约为 9.8%，导电添加剂含水率约为 0.6%，固体物料在料仓下料过程中会产生一定的粉尘。产污环节：产生粉尘，噪声，废包装材料。

　　(2)研磨(粗磨、细磨)上述浆料由泵经管道至粗磨罐中进行初步粗磨，粗磨初始粒度 D50 控制在2~3µm，初步研磨获得的浆料打入细磨罐中，细磨使物料粒径控制在 300nm 左右。湿法研磨过程无粉尘产生。湿法研磨具有均一性和稳定性，经研磨后水基浆料具备良好的流动性，且不含易燃易爆等有机溶剂，研磨过程约 1~4h，研磨工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。产污环节：产生噪声。

　　(3)喷雾干燥将湿法研磨好的浆料通过物料泵打到待喷罐中，通过喷雾干燥的软管泵把浆料从待喷罐输送至喷雾干燥的顶部进行雾化干燥，浆料经雾化盘后被雾化成雾滴，雾滴的水分在干燥塔内与热空气(天然气热风炉加热)接触，在 200~290℃条件下瞬间被蒸发成水蒸气，干燥后的物料经引风机引入补集器，实现了气固分离，未被收集的粉尘(含水蒸气、天然气燃烧废气)经袋式除尘器处理后通过排气筒排放(除尘系统管道设置保温装置，进风口温度为 220~290℃，出风口温度 70~120℃，确保滤袋不会因水蒸气冷凝造成去除效率的下降)，粒度 D50 控制在 20~30µm。喷雾干燥工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。喷雾干燥后的物料含水率约为 1%~2%，得到磷酸锰铁锂前驱体，通过负压气流输送，转入到磷酸锰铁锂前驱体料仓中保存。产污环节：产生水蒸气、粉尘、二氧化硫、氮氧化物，噪声，除尘灰。

　　(4)烧结：喷雾干燥后的物料经密闭式气力输送装置送至辊道窑，电升温辊道窑温度至 100~650℃、再恒温 600~800℃烧结，降温至 100℃以下，每批料烧结晶化时间约 20~24h，反应生成 LiFePO4/C 复合材料，并生成水和二氧化碳，由于原料中有葡萄糖，故隧道窑升温过程中伴有少量有机气体，晶化过程中辊道窑采用氮气气氛保护，氮气由进气端进入炉体，由排风口排出炉体。辊道窑产生混合废气(CO2、水蒸气、氮气、有机废气)。辊道窑采用夹套循环水控温，产生循环冷却水。烧结工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。烧结后的物料含水率约为0.1%。

　　装钵：烧结通过自动装钵机将物料定量①装钵量在 7-9kg(装钵精度≤3%，误差≤250g/钵)，匣钵采用 340*340*180H，密度 1.72 中粗规格匣钵。②装钵结束后还有震钵或表面刮平工序，尽量使钵中粉料表面水平。③划分工序，因为钵中粉料在窑炉中高温烧结后会存在硬块，烧结后的硬块不易从钵中倒出而且不易破碎，因此在粉料装钵后用一个非金属制成的分割架对准钵中的粉料压一下，相当于在钵中粉料的纵向和横向划了几下。虽然粉料仍呈流动状态，但纵向和横向划痕上的粉料松密度变小了，因此在窑炉中煅烧后从钵中倒出来时的结块在有纵向和横向划痕的地方很容易断裂，使大结块容易变成小块料。

　　烧结、冷却：匣钵进入氮气氛保护的窑炉烧结，烧结结束后，再通过外循环线转移到翻钵机，翻钵后入烧结料仓。窑炉内气氛为微正压惰性气体(氮气)，每条窑炉氮气通入量 500Nm3 /h(具体值根据每条窑炉实际情况确定，预计误差≤10%)保证窑炉 O2气氛含量≤30ppm，氧含量过高会导致磷酸锰铁锂发生氧化生成物会附着在颗粒表面，严重影响材料电性能。烧结工艺采用保温温度 650-800℃，保温时长 8-10 小时，升降温速率在 3℃/min 左右。烧成后进入退火段，利用循环冷却水降温至 60~80℃左右出料。

　　碳包覆：在烧结过程中，高温下的碳具有还原性，可作为还原剂使用，铁由三价变为二价。少量的葡萄糖、导电添加剂在惰性的氛围中会碳化形成可导电的碳包覆在材料的表面，提升材料的导电性能。

　　卸钵：物料装在钵中经烧结、冷却后，再由紧密排列的双层钵分隔成单层钵排列，由输送机运送到卸钵设备，将钵中物料卸出。将装有烧成品(含水率约为0.1%)的匣钵推入出料室，然后关闭出料内阀门，打开出料外阀门将磷酸铁锂匣钵原地翻转 180°，单匣钵翻转，烧成品分离翻入炉窑出料室底部的料斗中，通过密闭管道气力输送至后处理工段的气力粉碎除磁等工序中。在高温无氧条件下葡萄糖会发生碳化反应，反应最低温度为 400℃，反应时间为 1～2h。本项目烧结温度为 600~800℃，反应时间约 8~10h，确保大部分葡萄糖可完成碳化。根据数据，99.9%葡萄糖可碳化。少部分葡萄糖分解生成 C2-C5等短链有机物及 CO、CO2、H2O，葡萄糖分解反应非常复杂，无法确定具体反应

　　导电添加剂主要成分为碳、氧，其碳包覆原理与葡萄糖基本相同。烧结废气焚烧：烧结废气主要成分有水蒸气、残碳、极少量葡萄糖分解产生的非甲烷总烃、CO，采用天然气助燃，经焚烧炉直接燃烧法进行处理。焚烧炉炉温设计为 650℃-850℃，废气中的一氧化碳、C2-C5的烃类充分焚烧分解，焚烧后的废气经余热回收后降温至 120℃通过引风机引入配套的袋式除尘器处理后，由25m 高排气筒排放。产污环节：产生粉尘、二氧化硫、氮氧化物、非甲烷总烃、CO、水蒸气，噪声，除尘灰、废钵体、废分子筛。

　　(5)粉碎回转窑烧结之后的物料经过正压输送至缓存料仓，经过 10 目直排筛进入粉进行气流粉碎。本项目气流粉碎采用流化床式气流粉碎机，压缩空气经粉碎室周围的四只拉法尔喷嘴(陶瓷材料)加速形成超音速气流，在粉碎区内，物料在超音速气流中被加速的物料颗粒在喷出气流的交汇点相互对撞粉碎。采用 N2补气方式进行气氛保护(N2压力 0.2-0.3MPa，露点≤-40℃)，通过控制压缩空气压力、进料速度和分级轮(陶瓷材料)转速，得到粒径 D10≥0.3µm，D50=0.8-2µm，D90≤6µm 的粉碎颗粒，再通过气流输送转入到粉碎料仓中。粉碎后的物料被上升气流送至分级区，分级轮高速旋转，合格细粉随气流送入旋风收尘器、布袋除尘器收集(收料率≥99.99%)，未达到细度的粗粉返回粉碎区继续粉碎，粉碎工序保证水分增加量≤100ppm，磁异增量≤20ppb。粉碎工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。产污环节：产生粉尘，噪声。

　　(6)批混筛分除磁将粉碎后的物料经过密闭式气力机输送至批混罐中，物料在批混罐中进行批次混合，混合过程为密闭式，不会产生粉尘。混合后的物料经重力进入到筛分工序，筛分主要是防止大颗粒异物废料，以免造成材料在客户制浆涂布过程中造成的颗粒划痕，筛分过程产生粉尘。超声波振动筛分后，将合格细粉送入下一步除磁包装工序，筛分废料进行收集、分析、处理后合格放进粉碎前缓存料仓，杂质废料做报废处理。批混筛分工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。在筛分后进行除磁，去除产品的磁性杂质。筛分后物料进入密闭除铁容器，经两道电磁除铁(磁场强度：12000 高斯)工序进行除磁，除磁之后产生的高磁物料(废铁)落入包装袋进行包装收集，废铁委外综合回收利用。除磁过程中设备均密闭，无粉尘产生。除磁工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。产污环节：产生除铁杂质。

　　(7)包装经除铁后的物料进入密闭干燥的包装方房，通过包装机采用半吨袋包装。然后手动在包装机挂袋、夹袋，包装机上升到位稳定后除皮。经缓存料仓由加料机构，快速给包装袋粗加料，称重传感器检测送入袋中的物料重量，并经由称重仪表实时显示，当物料重量达到目标值 90%(可调整)左右时，加料机构变频减速，开始细加料;加料机通过仪表反馈数值适时变频微量给料，当包装袋中的物料达到目标值时，细加料停止，关料门关闭，称量完成;吨袋底部设振动装置震动使物料密实;夹袋器释袋，并放置于复检输送平台秤上，复检合格后输送到热合封口机进行脱气、封口，封口后经热合输送机输送到输送外线，包装完成。包装过程中由于落差产生的少量粉尘。包装后的物料经检验合格后进入中间仓库。包装工序为连续生产，该工序年生产时间为 7200h。