四氧化三钴制备装置的制作方法

1.本公开涉及钴酸锂制备领域，尤其涉及一种四氧化三钴制备装置。


背景技术：

2.四氧化三钴(co3o4)主要用于生产锂电池材料钴酸锂，而钴酸锂是锂电池三元正极材料的重要组成部分；同时四氧化三钴还可用于硬质合金、催化剂、颜料、有色玻璃、陶瓷等方面。
3.目前四氧化三钴有多种方法制备，如固相反应法、液相反应法。其中，液相反应法还囊括了液相沉淀法、水热/溶剂热法、电化学沉积法和溶胶法。
4.尽管业界已经有多种制备方法，但是依然需要在四氧化三钴的制备上改进，以提高制备效率。


技术实现要素：

5.鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种四氧化三钴制备装置，其提高四氧化三钴的制备效率。
6.由此，在一些实施例中，一种四氧化三钴制备装置包括氯化钴溶液储罐、氯化钴溶液泵、雾化喷嘴、蒸发器、加热器、压缩空气供给源、接料缓冲罐、旋风分离器、除尘器以及吸式风机，氯化钴溶液储罐用于存储由水和氯化钴形成的氯化钴溶液；氯化钴溶液泵连接在氯化钴溶液储罐和雾化喷嘴之间，氯化钴溶液泵用于将氯化钴溶液储罐的氯化钴溶液泵送至雾化喷嘴；雾化喷嘴安装在蒸发器的顶部并伸入蒸发器的内腔，雾化喷嘴用于使接收的氯化钴溶液雾化成水雾状并进入雾化喷嘴的顶部；加热器包覆在蒸发器的外周，加热器用于对蒸发器进行加热以使蒸发器的内腔形成高温环境；压缩空气供给源用于将压缩空气提供给蒸发器的顶部以使压缩空气中的氧与水雾状的氯化钴溶液中的氯化钴和水在蒸发器的内腔的高温环境下进行反应以形成四氧化三钴粉末和氯化氢气体；接料缓冲罐连接在蒸发器的底部下方，旋风分离器连接在接料缓冲罐和除尘器之间，除尘器连接在旋风分离器和吸式风机之间；吸式风机用于经由除尘器、旋风分离器以及接料缓冲罐连接于蒸发器以使蒸发器的内腔形成负压；接料缓冲罐用于在吸式风机形成的负压下接收来自蒸发器形成的四氧化三钴粉末和氯化氢气体；旋风分离器用于在吸式风机形成的负压下接收接料缓冲罐的氯化氢气体和位于接料缓冲罐底部的四氧化三钴粉末，以在旋风分离器内将所接收的氯化氢气体和四氧化三钴粉末进行分离，分离出的四氧化三钴粉末收集在旋风分离器的储存罐中，分离出的氯化氢气体以及氯化氢气体携带的部分四氧化三钴粉末在吸式风机形成的负压下向除尘器供给；除尘器用于在吸式风机形成的负压下接收旋风分离器供给的氯化氢气体以及氯化氢气体携带的所述部分四氧化三钴粉末并通过过滤将四氧化三钴粉末与氯化氢气体分离，过滤后的氯化氢气体在吸式风机形成的负压下被吸式风机抽走，过滤出的四氧化三钴粉末收集在除尘器的存储罐中。
7.在一些实施例中，蒸发器为石英玻璃材质。
8.在一些实施例中，加热器为电加热器。
9.在一些实施例中，接料缓冲罐为锥形漏斗。
10.在一些实施例中，接料缓冲罐设置有进气管，进气管设置有过滤器，进气管连通于外部，进气管用于将外部的新鲜的空气在吸式风机形成的负压下进入接料缓冲罐以冷却接料缓冲罐内的四氧化三钴粉末和氯化氢气体。
11.在一些实施例中，接料缓冲罐由不锈钢制成。
12.在一些实施例中，旋风分离器包括沿上下方向依次连接的上圆筒形部、下锥形部、下料阀和储存罐，下料阀用于依据下锥形部积累的四氧化三钴粉末的重量是否达到开启值来控制下锥形部和储存罐之间的通断以及四氧化三钴粉末的下落。
13.在一些实施例中，旋风分离器由不锈钢制成。
14.在一些实施例中，四氧化三钴制备装置还包括冷却水管线，冷却水管线穿过雾化喷嘴，冷却水管线用于冷却雾化喷嘴。
15.在一些实施例中，四氧化三钴制备装置还包括喷淋塔，喷淋塔连接于吸式风机，喷淋塔用于处理吸式风机吸出的氯化氢气体。
16.本公开的有益效果如下：在本公开的四氧化三钴制备装置中，采用雾化喷嘴进行氯化钴溶液雾化，能使得雾化后的氯化钴溶液更好地分散、具有更大的接触面积，与压缩空气提供的高速的氧能进行快速地大面积地混合并反应，提高了四氧化三钴的制备效率。
附图说明
17.图1是根据本公开的四氧化三钴制备装置的示意图。
18.图2是图1的四氧化三钴制备装置的蒸发器、加热器以及雾化喷嘴的部分剖视图。
19.其中，附图标记说明如下：
20.100四氧化三钴制备装置
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17旋风分离器
21.10氯化钴溶液储罐
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171储存罐
22.11氯化钴溶液泵
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172上圆筒形部
23.12雾化喷嘴
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173下锥形部
24.13蒸发器
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174下料阀
25.131内腔
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18除尘器
26.14加热器
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181存储罐
27.15压缩空气供给源
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19吸式风机
28.16接料缓冲罐
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20冷却水管线
29.161进气管
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21喷淋塔
30.162过滤器
具体实施方式
31.附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
32.参照图1和图2，四氧化三钴制备装置100包括氯化钴溶液储罐10、氯化钴溶液泵
11、雾化喷嘴12、蒸发器13、加热器14、压缩空气供给源15、接料缓冲罐16、旋风分离器17、除尘器18以及吸式风机19。
33.氯化钴溶液储罐10用于存储由水和氯化钴形成的氯化钴溶液。
34.氯化钴溶液泵11连接在氯化钴溶液储罐10和雾化喷嘴12之间，氯化钴溶液泵11用于将氯化钴溶液储罐10的氯化钴溶液泵送至雾化喷嘴12。
35.雾化喷嘴12安装在蒸发器13的顶部并伸入蒸发器13的内腔131，雾化喷嘴12用于使接收的氯化钴溶液雾化成水雾状并进入雾化喷嘴12的顶部。
36.加热器14包覆在蒸发器13的外周，加热器14用于对蒸发器13进行加热以使蒸发器13的内腔131形成高温环境。
37.压缩空气供给源15用于将压缩空气提供给蒸发器13的顶部以使压缩空气中的氧与水雾状的氯化钴溶液中的氯化钴和水在蒸发器13的内腔131的高温环境下进行反应以形成四氧化三钴粉末和氯化氢气体。
38.接料缓冲罐16连接在蒸发器13的底部下方，旋风分离器17连接在接料缓冲罐16和除尘器18之间，除尘器18连接在旋风分离器17和吸式风机19之间。
39.吸式风机19用于经由除尘器18、旋风分离器17以及接料缓冲罐16连接于蒸发器13以使蒸发器13的内腔131形成负压。
40.接料缓冲罐16用于在吸式风机19形成的负压下接收来自蒸发器13形成的四氧化三钴粉末和氯化氢气体。
41.旋风分离器17用于在吸式风机19形成的负压下接收接料缓冲罐16的氯化氢气体和位于接料缓冲罐16底部的四氧化三钴粉末，以在旋风分离器17内将所接收的氯化氢气体和四氧化三钴粉末进行分离，分离出的四氧化三钴粉末收集在旋风分离器17的储存罐171中，分离出的氯化氢气体以及氯化氢气体携带的部分四氧化三钴粉末在吸式风机19形成的负压下向除尘器18供给。
42.除尘器18用于在吸式风机19形成的负压下接收旋风分离器17供给的氯化氢气体以及氯化氢气体携带的所述部分四氧化三钴粉末并通过过滤将四氧化三钴粉末与氯化氢气体分离，过滤后的氯化氢气体在吸式风机19形成的负压下被吸式风机19抽走，过滤出的四氧化三钴粉末收集在除尘器18的存储罐181中。
43.在本公开的四氧化三钴制备装置100中，来自氯化钴溶液储罐10的经由氯化钴溶液泵11泵送的氯化钴溶液进入雾化喷嘴12并在雾化喷嘴12处雾化成水雾状，之后进入蒸发器13的内腔131内，而压缩空气供给源15供给的氧经由蒸发器13的顶部进入蒸发器13的内腔131中，在通过加热器14对蒸发器13加热在蒸发器13的内腔131形成的高温环境下，压缩空气中的氧与水雾状的氯化钴溶液中的氯化钴和水在高温环境下进行反应以形成四氧化三钴粉末和氯化氢气体，反应的化学方程式为：
[0044][0045]
由此制备四氧化三钴粉末。
[0046]
在本公开的四氧化三钴制备装置100中，采用雾化喷嘴12进行氯化钴溶液雾化，能使得雾化后的氯化钴溶液更好地分散、具有更大的接触面积，与压缩空气提供的高速的氧能进行快速地大面积地混合并反应，提高了四氧化三钴的制备效率。
[0047]
在本公开的四氧化三钴制备装置100中，通过接料缓冲罐16、旋风分离器17、除尘器18实现三级收集四氧化三钴粉末，从而提高了四氧化三钴的产率。
[0048]
在本公开的四氧化三钴制备装置100中，通过采用吸式风机19形成负压，一方面实现上述的三级收集四氧化三钴粉末所需的抽吸输送力，另一方面也实现了对氯化氢气体的抽吸力，在三级收集四氧化三钴粉末之后，氯化氢气体被吸式风机19排出，通向后述的喷淋塔21进行尾气处理，来实现尾气环保排放。
[0049]
在一示例中，蒸发器13为石英玻璃材质。蒸发器13耐高温且耐腐蚀，避免蒸发器13自身的物质因高温和/腐蚀脱落作为杂质引入四氧化三钴粉末。
[0050]
在一示例中，加热器14为电加热器。在一示例中，高温环境的温度为800℃-1000℃。
[0051]
压缩空气供给源15供给的压缩空气的流量与雾化喷嘴12的雾化量匹配，以使提供的反应物正好如前述反应式，当然由于压缩空气供给技术也已成熟，采用压缩空气供给的氧稍过量一些也是可行的。
[0052]
在本公开的四氧化三钴制备装置100中，为了分离四氧化三钴粉末，由吸式风机19提供风压，为了避免风压影响到蒸发器13中的四氧化三钴的制备，因此在蒸发器13的底部连接接料缓冲罐16。由此，参照图1，在一示例中，接料缓冲罐16为锥形漏斗。从蒸发器13反应生成的四氧化三钴粉末先经过接料缓冲罐16并在锥形漏斗内缓冲累积，从而避免四氧化三钴制备装置100内的风压直接影响到蒸发器13。
[0053]
由于接料缓冲罐16的锥形漏斗结构，接料缓冲罐16中的下层的四氧化三钴粉末及氯化氢气体在吸式风机19的形成的负压作用下进入旋风分离器17，接料缓冲罐16中的上层的四氧化三钴粉末则在接料缓冲罐16内部累积下来，这样刚从蒸发器13出来的四氧化三钴粉末及氯化氢气体需要有一定的时间来冷却。由此，在一实施例中，参照图1，接料缓冲罐16设置有进气管161，进气管161设置有过滤器162，进气管161连通于外部，进气管161用于将外部的新鲜的空气在吸式风机19形成的负压下进入接料缓冲罐16以冷却接料缓冲罐16内的四氧化三钴粉末和氯化氢气体(即前述刚从蒸发器13出来的四氧化三钴粉末及氯化氢气体)，进而避免刚从蒸发器13出来的四氧化三钴粉末及氯化氢等气体的高温对下游的设备(接料缓冲罐16、旋风分离器17、除尘器18、吸式风机19以及它们之间的连接管道(未示出))，造成高温受损。过滤器162的使用避免将新鲜的空气中所含的颗粒物作为杂质引入接料缓冲罐16内的四氧化三钴粉末中。
[0054]
接料缓冲罐16由不锈钢制成，但不限于此，接料缓冲罐16可以由具有任何合适性能要求(例如强度、耐腐蚀性等)的材料形成。
[0055]
如图1所示，旋风分离器17包括沿上下方向依次连接的上圆筒形部172、下锥形部173、下料阀174和储存罐171，下料阀174用于依据下锥形部173积累的四氧化三钴粉末的重量是否达到开启值来控制下锥形部173和储存罐171之间的通断以及四氧化三钴粉末的下落。下料阀174通过积累的四氧化三钴粉末的重量来启闭，打开关闭一次，以使旋风分离器17的下料阀174的下方的储存罐171收集积累的四氧化三钴粉末并与旋风分离器17隔离，从而提高了旋风分离器17处的四氧化三钴粉末的收集率。
[0056]
旋风分离器17由不锈钢制成，但不限于此，旋风分离器17可以由具有任何合适性能要求(例如强度、耐腐蚀性等)的材料形成。
[0057]
除尘器18由不锈钢板材制作而成，但不限于此，除尘器18可以由具有任何合适性能要求(例如强度、耐腐蚀性等)的材料形成。在一示例中，除尘器18还受控连通于压缩空气供给源15，以在除尘器18工作前和工作后由压缩空气供给源15提供的压缩空气进行吹扫。
[0058]
采用吸式风机19形成的负压值以抽吸不影响在蒸发器13的内腔131内形成四氧化三钴的反应为准，也就是说，抽吸形成的速度要与四氧化三钴形成的量匹配，避免未来得及反应的水雾状的氯化钴溶液被抽吸到水雾状的氯化钴溶液中。
[0059]
参照图1，在一示例中，四氧化三钴制备装置100还包括冷却水管线20，冷却水管线20穿过雾化喷嘴12，冷却水管线20用于冷却雾化喷嘴12。由于蒸发器13的部位温度很高，为了防止高温损坏雾化喷嘴12，提供冷却水管线20对雾化喷嘴12冷却降温。
[0060]
参照图1，在一示例中，四氧化三钴制备装置100还包括喷淋塔21，喷淋塔21连接于吸式风机19，喷淋塔21用于处理吸式风机19吸出的氯化氢气体。吸出的氯化氢气体经喷淋塔21喷淋处理后，实现尾气环保排放。
[0061]
采用上面详细的说明描述示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。