匣缽層數(shù)和裝料量

在實(shí)驗(yàn)室中得到的最佳煅燒溫度和時間，或者根據(jù)材料DSC分析出的溫度，應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過程中并不能得到最優(yōu)的三元材料，因?yàn)殪褵吭酱?，影響因素越多。使用輥道窯煅燒三元材料的過程中，影響最大的是匣缽的層數(shù)和匣缽的裝料量。

前面已經(jīng)介紹過，目前最常用的三元材料輥道窯為雙列輥道窯，不同廠家使用輥道窯煅燒三元材料時，匣缽堆放層數(shù)不同，一般有單層雙列、雙層雙列、三層雙列。隨著層數(shù)的新增，不同位置物料的實(shí)際升溫曲線和設(shè)定的升溫曲線有所偏差。匣缽層數(shù)除了對溫度有影響，還對煅燒氣氛有影響。擺放層數(shù)太多，會造成窯爐中氣體流通受阻，且位于下層的匣缽也不能和空氣充分接觸，不僅不能得到充分的氧氣，產(chǎn)生的廢氣也不能及時排走，對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生很大影響。

綜上所述，層數(shù)不同時，不同層數(shù)之間傳熱速率不同，不同層數(shù)物料周圍的氣氛也不同，物料的反應(yīng)和煅燒條件有一定的差異，導(dǎo)致不同層數(shù)的物料煅燒完畢后的物化性能也不相同，隨著匣缽層數(shù)的增多，上層物料和下層物料的物化性能上也表現(xiàn)出一定的差異，重要表現(xiàn)在材料表面游離鋰含量、材料的pH值和比表面積。表5數(shù)據(jù)為同一窯爐，不同匣缽層數(shù)煅燒出產(chǎn)品的表面游離鋰、pH值、比表面積大小。其中雙層匣缽煅燒的產(chǎn)品又分為上層匣缽產(chǎn)品和下層匣缽產(chǎn)品［圖5a］。三層匣缽煅燒的產(chǎn)品分為上層匣缽產(chǎn)品、中層匣缽產(chǎn)品、下層匣缽產(chǎn)品［圖5b］。從表5中可以看出，隨著匣缽層數(shù)的新增，不論是上層匣缽產(chǎn)品還是下層匣缽產(chǎn)品的碳酸根、pH值、比表面積都有所新增，處于中層和下層的產(chǎn)品新增更明顯。

表5、不同匣缽層數(shù)煅燒出產(chǎn)品的PH值、表面游離鋰和比表面積

圖5、雙層雙列匣缽和雙層三列匣缽放置示意圖

匣缽的裝料量和匣缽層數(shù)對材料產(chǎn)生的影響類似，裝料量越多，處于內(nèi)部的物料升溫越慢，氧氣的進(jìn)入和廢氣的排出也越慢，最直接的就是導(dǎo)致材料表面游離鋰殘余量新增、比表面積新增。圖6a所示為單個匣缽裝料量分別為2kg、3kg、4kg、5kg時，處于上層的匣缽中產(chǎn)品表面游離鋰含量和處于下層匣缽中產(chǎn)品表面游離鋰含量典型值。圖6b為對應(yīng)的比表面積；圖6c為對應(yīng)的pH值。從圖中可以看出，當(dāng)單個匣缽的裝料量為2kg時，上層匣缽的物料和下層匣缽的物料表面碳酸根、比表面積、pH值幾乎相等；隨著單個匣缽裝料量的新增，不論是上層匣缽還是下層匣缽，其表面游離鋰、比表面積、pH值都相應(yīng)新增，但下層匣缽中產(chǎn)品的新增更明顯。

圖6、不同裝缽量對上下層物料的表面碳酸根、比表面積、pH值的影響

以上數(shù)據(jù)可以看出，匣缽層數(shù)的新增或者單個匣缽裝料量的新增都會使材料的表面游離鋰、pH值、比表面積新增。但兩種方式對材料的影響程度并不一樣，表7中數(shù)據(jù)為相同的煅燒爐中，同樣的煅燒量，不同的單缽重量和煅燒層數(shù)對材料表面游離鋰含量影響。從表中可以看出，采用每個匣缽少裝料但匣缽層數(shù)較多的方法，優(yōu)于每個匣缽多裝料以降低匣缽層數(shù)的方法。因?yàn)殡m然匣缽堆疊起來后匣缽之間的空隙很小，但仍然比物料直接堆積起來的情況要好。

表7、不同堆積方式對產(chǎn)品表面游離鋰的影響