本技術(shù)涉及一種納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

1、近幾十年來(lái)，納米材料和多孔材料是具有特殊結(jié)構(gòu)的功能性材料，在眾多的應(yīng)用領(lǐng)域如光催化、太陽(yáng)能電池、電磁學(xué)、光學(xué)等方面發(fā)揮了獨(dú)特的作用與價(jià)值，吸引了科研工作者的關(guān)注。磷酸錳鐵材料既可以作磷化劑，對(duì)鋼鐵制品起到防銹防腐蝕的效果；也可作離子交換劑、傳感器、吸附劑、磁材料等，是一種非常重要的非金屬無(wú)機(jī)材料。此外，磷酸錳鐵還能作為鋰離子電池中錳鐵系磷酸鹽正極材料的重要前驅(qū)體材料。由于在磷酸錳鐵材料中，錳和鐵具有原子級(jí)別的均勻混合程度，用于制備錳鐵系磷酸鹽正極材料時(shí)，正極材料中的錳鐵金屬元素分布也是原子級(jí)的均勻分布狀態(tài)，有利于提升錳鐵磷酸鹽系鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，改善電壓降和錳溶出現(xiàn)象。

2、中國(guó)專(zhuān)利cn111908442a公開(kāi)了磷酸錳鐵的制備方法，該方法采用二氧化錳、草酸亞鐵和磷酸在還原劑的存在下進(jìn)行反應(yīng)，得到(mn1-xfex)apo4·h2o晶體，再通過(guò)過(guò)濾、洗滌、高溫?zé)Y(jié)得到粒徑約2um左右的無(wú)定形的(mn1-xfex)apo4粉末，該方法制備過(guò)程中需引入還原劑，且反應(yīng)過(guò)程中需要加熱；制備得到的磷酸錳鐵材料顆粒尺寸大，為微米級(jí)，且顆粒致密度高，無(wú)孔結(jié)構(gòu)。

3、現(xiàn)有技術(shù)制備磷酸錳鐵時(shí)，通常采用氧化-沉淀法、還原-沉淀法或水熱法，但是這些制備方法需要的配套生產(chǎn)裝置較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本高、難以產(chǎn)業(yè)化，且通過(guò)這些方法制備得到的磷酸錳鐵的顆粒尺寸通常為微米級(jí)別，顆粒致密度較高，通常為無(wú)孔結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中缺少可用于產(chǎn)業(yè)化制備尺寸在50nm以下且具有多孔結(jié)構(gòu)的磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，易于產(chǎn)業(yè)化，且利用該生產(chǎn)裝置，可以制備出顆粒尺寸在50nm以下且多孔的磷酸錳鐵。

2、為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供以下方案：

3、一種納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，所述生產(chǎn)裝置包括依次連接的混合器、研磨器、過(guò)濾器、干燥器和煅燒爐；所述混合器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物進(jìn)行混合；所述研磨器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物的混合液進(jìn)行研磨并使二者進(jìn)行反應(yīng)；所述過(guò)濾器用于將研磨后得到的漿料進(jìn)行過(guò)濾；所述干燥器用于將漿料過(guò)濾后得到的固體進(jìn)行干燥；所述煅燒爐用于煅燒干燥后的固體。

4、本實(shí)用新型中，上述混合器可以采用化工中常規(guī)的混合器，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)將磷酸水溶液和錳鐵氧化物進(jìn)行充分地混合即可，上述混合器例如可以采用化工中常用的混漿桶。上述研磨器可以采用化工中常規(guī)的研磨器，例如化工中常規(guī)使用的研磨機(jī)，其作用為使得錳鐵氧化物的粒徑變小，同時(shí)促使磷酸與錳鐵氧化物進(jìn)行充分反應(yīng)，生成含有磷酸錳鐵一水合物的漿料。上述過(guò)濾器可以采用化工中常規(guī)的過(guò)濾器，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)將研磨后含有磷酸錳鐵一水合物的漿料進(jìn)行過(guò)濾，將漿料中的固體和液體進(jìn)行分離即可。上述干燥器可以采用化工中常規(guī)的干燥器，例如閃蒸機(jī)等，其作用為對(duì)漿料過(guò)濾后的濾渣固體進(jìn)行干燥，得到磷酸錳鐵一水合物固體。上述煅燒爐的具體結(jié)構(gòu)不做特別限定，可以采用化工中常用的煅燒設(shè)備，例如回轉(zhuǎn)爐等，其作用為煅燒磷酸錳鐵一水合物固體，生成納米級(jí)別的磷酸錳鐵目標(biāo)產(chǎn)物。

5、在一些實(shí)施方式中，所述過(guò)濾器還用于將研磨后得到的漿料在過(guò)濾后進(jìn)行清洗。磷酸與錳鐵氧化物進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，通常磷酸會(huì)采用摩爾當(dāng)量比過(guò)量的量，漿料在過(guò)濾后，在過(guò)濾器中進(jìn)一步清洗可以除去過(guò)量的磷酸?；ゎI(lǐng)域常規(guī)使用的過(guò)濾器通常能夠?qū)崿F(xiàn)清洗的功能，例如過(guò)濾器上通常連接有水管，可以從水管中通入水對(duì)物料進(jìn)行清洗。

6、在一些實(shí)施方式中，所述混合器包括機(jī)械攪拌器。機(jī)械攪拌器可以改善磷酸水溶液和錳鐵氧化物的混合效果?？梢圆捎没ゎI(lǐng)域常規(guī)的機(jī)械攪拌設(shè)備。

7、在一些實(shí)施方式中，所述納米磷酸錳鐵的粒徑為50nm以下。在研磨器內(nèi)，將磷酸水溶液和錳鐵氧化物在研磨的同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，可以使得得到的磷酸錳鐵納米顆粒的尺寸變小。

8、在一些實(shí)施方式中，所述研磨器內(nèi)設(shè)置有多個(gè)砂磨珠。

9、在一些實(shí)施方式中，所述砂磨珠的材質(zhì)為氧化鋯。

10、在一些實(shí)施方式中，所述砂磨珠為球形，且直徑為0.1-5.0mm。采用上述砂磨珠，可以改善研磨器內(nèi)二者的研磨效果，有利于減小磷酸錳鐵納米材料的尺寸。

11、在一些實(shí)施方式中，所述研磨器用于將所述混合液中的顆粒研磨至粒徑為100nm以下。

12、在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)裝置還包括設(shè)置在所述混合器與研磨器之間、以及研磨器和過(guò)濾器之間的動(dòng)力泵。采用動(dòng)力泵對(duì)漿料等物料進(jìn)行輸送，可以提高物料輸送速率，提高生產(chǎn)效能。

13、在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)裝置還包括用于將所述過(guò)濾器過(guò)濾后得到的濾液進(jìn)行回收的濾液回收器，所述濾液回收器與過(guò)濾器、混合器分別連接。濾液回收器可以對(duì)漿料中的液體例如磷酸水溶液進(jìn)行回收，回收后在混合器中進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，有利于提高磷酸錳鐵生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

14、在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)裝置還包括設(shè)置在所述過(guò)濾器和濾液回收器之間的動(dòng)力泵，所述過(guò)濾器與動(dòng)力泵之間、動(dòng)力泵與濾液回收器之間、濾液回收器與混合器之間通過(guò)管道連接。采用動(dòng)力泵對(duì)漿料等物料進(jìn)行輸送，可以提高物料輸送速率，提高生產(chǎn)效能。

15、在一些實(shí)施方式中，所述干燥器為閃蒸機(jī)。閃蒸機(jī)可以采用化工中常規(guī)的閃蒸機(jī)。

16、在一些實(shí)施方式中，所述煅燒爐為回轉(zhuǎn)爐?；剞D(zhuǎn)爐可以采用化工中常規(guī)的回轉(zhuǎn)爐。

17、在一些實(shí)施方式中，所述混合器與研磨器之間、研磨器與過(guò)濾器之間、過(guò)濾器與干燥器之間通過(guò)管道連接，所述干燥器與煅燒爐之間通過(guò)粉料傳輸帶連接。漿料或者液體狀態(tài)的物料采用管道輸送，粉體等物料采用粉料傳輸帶進(jìn)行輸送。

18、在一些實(shí)施方式中，所述生產(chǎn)裝置還包括與所述煅燒爐相連接的收料桶，所述收料桶與所述煅燒爐通過(guò)粉料傳輸帶連接。收料桶可以暫時(shí)儲(chǔ)存磷酸錳鐵納米材料產(chǎn)品，待收集到一定量產(chǎn)品之后，再轉(zhuǎn)移該產(chǎn)品。

19、本實(shí)用新型的有益效果有：

20、本實(shí)用新型的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置可以用一步法來(lái)合成磷酸錳鐵材料，且相應(yīng)的制備方法基本可以由機(jī)械完成，可以降低生產(chǎn)成本，易于產(chǎn)業(yè)化。

21、通過(guò)調(diào)整研磨器內(nèi)砂磨珠的尺寸，可以對(duì)得到的磷酸錳鐵納米顆粒材料的尺寸進(jìn)行控制。

22、利用本實(shí)用新型的生產(chǎn)裝置，可以制備出顆粒尺寸為50nm以下的磷酸錳鐵。

技術(shù)特征：

1.一種納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述生產(chǎn)裝置包括依次連接的混合器、研磨器、過(guò)濾器、干燥器和煅燒爐；所述混合器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物進(jìn)行混合；所述研磨器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物的混合液進(jìn)行研磨并使二者進(jìn)行反應(yīng)；所述過(guò)濾器用于將研磨后得到的漿料進(jìn)行過(guò)濾；所述干燥器用于將漿料過(guò)濾后得到的固體進(jìn)行干燥；所述煅燒爐用于煅燒干燥后的固體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述混合器包括機(jī)械攪拌器；和/或，所述過(guò)濾器還用于將研磨后得到的漿料在過(guò)濾后進(jìn)行清洗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述納米磷酸錳鐵的粒徑為50nm以下。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述研磨器內(nèi)設(shè)置有多個(gè)砂磨珠。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述砂磨珠的材質(zhì)為氧化鋯；和/或，所述砂磨珠為球形，且直徑為0.1-5.0mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述研磨器用于將所述混合液中的顆粒研磨至粒徑為100nm以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述生產(chǎn)裝置還包括設(shè)置在所述混合器與研磨器之間、以及研磨器和過(guò)濾器之間的動(dòng)力泵。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述生產(chǎn)裝置還包括用于將所述過(guò)濾器過(guò)濾后得到的濾液進(jìn)行回收的濾液回收器，所述濾液回收器與過(guò)濾器、混合器分別連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述生產(chǎn)裝置還包括設(shè)置在所述過(guò)濾器和濾液回收器之間的動(dòng)力泵，所述過(guò)濾器與動(dòng)力泵之間、動(dòng)力泵與濾液回收器之間、濾液回收器與混合器之間通過(guò)管道連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述干燥器為閃蒸機(jī)；和/或，所述煅燒爐為回轉(zhuǎn)爐。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述混合器與研磨器之間、研磨器與過(guò)濾器之間、過(guò)濾器與干燥器之間通過(guò)管道連接，所述干燥器與煅燒爐之間通過(guò)粉料傳輸帶連接。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其特征在于：所述生產(chǎn)裝置還包括與所述煅燒爐相連接的收料桶，所述收料桶與所述煅燒爐通過(guò)粉料傳輸帶連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)一種納米磷酸錳鐵的生產(chǎn)裝置，其包括依次連接的混合器、研磨器、過(guò)濾器、干燥器和煅燒爐；所述混合器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物進(jìn)行混合；所述研磨器用于將磷酸水溶液和錳鐵氧化物的混合液進(jìn)行研磨并使二者進(jìn)行反應(yīng)；所述過(guò)濾器用于將研磨后得到的漿料進(jìn)行過(guò)濾；所述干燥器用于將漿料過(guò)濾后得到的固體進(jìn)行干燥；所述煅燒爐用于煅燒干燥后的固體。優(yōu)選地，所述過(guò)濾器還用于將研磨后得到的漿料在過(guò)濾后進(jìn)行清洗；優(yōu)選地，所述研磨器內(nèi)設(shè)置有多個(gè)砂磨珠。該生產(chǎn)裝置可以用一步法來(lái)合成磷酸錳鐵材料，且相應(yīng)的制備方法基本可以由機(jī)械完成，生產(chǎn)成本低，易于產(chǎn)業(yè)化，且能制備得到納米多孔的磷酸錳鐵。

技術(shù)研發(fā)人員：李偉紅,李旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中科致良新能源材料（浙江）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231226
技術(shù)公布日：2025/1/2