粉体材料喷雾热解(Spray Pyrolysis)系统业务手册
实验级 · 小试级 · 中试级
喷雾热解(Spray Pyrolysis)系统业务手册
—— 让高性能电池材料从“一滴溶液”到“一吨粉末”一步到位
一、公司定位
赛特瑞专注高温热工装备多年,总部位于洛阳国家高新区,可提供“工艺-设备-尾气”交钥匙服务。
喷雾热解系统是一个集成了流体输送、雾化、反应、收集和控制的复杂装置。其核心设计目标是确保前驱体溶液能被高效、均匀地转化为具有特定形貌和化学成分的粉末产品。
二、产品线速览
级别 | 型号 | 产能 | 加热方式 | 典型粒径 | 应用领域 | 交货期 |
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实验级 STR-SP-L | 3–30 g h⁻¹ | 电阻丝/ SiC 管式炉 | 0.2–5 µm | 锂电/钠电正极、固态电解质、催化剂 | 现货 8 周 | |
小试级 STR-SP-P | 0.1–2 kg h⁻¹ | 管式炉 | 1–8 µm | 高镍 NCM、LFP、LLZO、YAG 荧光粉 | 10–15 周 | |
中试级 STR-SP-K | 5–50 kg h⁻¹ | 管式炉 | 2–15 µm | 动力电池、3C 电池、高端陶瓷粉 | 30–50 周 |
三、系统构成与赛特瑞特色
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雾化单元
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二流体/超声/离心三模式可选,喷嘴材质 316L 或哈氏 C276,耐 Cl⁻ 腐蚀。
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实验级标配 1.7 MHz 超声喷头,液滴 SMD 3–7 µm,CV<5 %。
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高温炉体
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温区长度 400–2400 mm 可选,恒温区偏差 ≤±3 ℃。
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收集与尾气
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两级碱洗+SCR 脱硝,NOx≤50 mg m⁻³,满足 GB 31573-2015。
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控制软件
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自主开发 STR-SP V3.0,支持 20 段工艺曲线、PID 串级、氧分压闭环、手机 APP 远程监控。
四、三级系统详细参数
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实验级 STR-SP-L
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炉管 φ80×1000 mm,最高 1200 ℃,升温速率 0–20 ℃ min⁻¹。
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前驱液罐 250 mL,双泵头蠕动泵,脉动 <1 %。
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标配激光粒度在线接口,可实时监测 D10/D50/D90。
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整机 0.8 m×0.6 m×1.3 m,台式,220 V 供电,适合通风橱内使用。
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小试级 STR-SP-P
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炉管 φ100×1500 mm,0.5 rpm–5 rpm 无级调速,倾角 ±3 °可调。
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二流体喷嘴气压 0.1–0.4 MPa,液滴 10–30 µm,产能 1 kg h⁻¹(NCM523)。
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内置二级旋风+静电收集,换桶时间 <30 s,连续运行 72 h 无结垢。
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中试级 STR-SP-K
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炉管 φ250×6000 mm,最高 1000 ℃,停留时间 5–30 min 可调。
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电加热,吨粉能耗 180 kWh t⁻¹,较纯电下降 28 %。
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全自动包装线:吨袋+真空热合,残留粉尘 <5 mg m⁻³。
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五、工艺支持与合作模式(待开放)
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免费小试:客户寄送 500 mL 前驱液,赛特瑞 48 h 内反馈粒度+SEM+XRD 报告。
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联合开发:签订“工艺包”协议,赛特瑞承诺 30 天内打通目标粒径/比表/振实密度指标。
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融资租赁:中试级设备可 3 年分期,首付 30 %,缓解一次性资本开支。
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产能共享:洛阳基地 200 kg day⁻¹ 公共中试线对外开放,按公斤计费,适合初创公司。
一、喷雾热解工艺介绍
喷雾热解(Spray Pyrolysis, SP)=“雾化+干燥+热解”一步完成,是一条连续的“液→气→固”粉体制备路线。核心特征:
原料以分子级均匀溶液进入系统,无需沉淀、过滤、洗涤;
数秒内完成溶剂蒸发、盐分解、成核、生长,得到中空/实心微球;
换配方只需换溶液,切换时间<30 min,特别适合小批量多品种功能粉体。
二、喷雾热解原理(单液滴视角)
雾化:前驱体溶液被雾化成 1–50 μm 液滴;
干燥:液滴表面溶剂蒸发,形成过饱和壳层;
热解:壳层金属盐分解→氧化物/复合物成核;
成型:内部气体逸出产生空心,或致密化形成实心球;
收集:旋风/静电/布袋多级收粉,尾气经洗涤后排放
三、喷雾热解设备组成(模块化设计)
模块 | 功能 | 可选形式 | 关键参数 |
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①溶液供给 | 精确计量、过滤、脱气 | 蠕动泵/齿轮泵/注射泵 | 流量 0.1–500 mL min⁻¹,脉动<1 % |
②雾化器 | 把溶液变成单分散液滴 | 二流体/超声/离心/静电 | 粒径 3–50 µm,CV<5 % |
③反应炉 | 提供 300–1600 °C 热场 | 管式炉/回转窑/火焰喷雾 | 恒温区±3 °C,停留 1 s–30 min |
④收集 | 固气分离 | 旋风+静电+布袋三级 | 收率≥98 %,0.1 µm 可截留 |
⑤尾气 | 达标排放 | 碱洗+SCR+活性炭 | NOx≤50 mg m⁻³,Cl⁻≤5 mg m⁻³ |
⑥控制 | 工艺闭环 | PLC+触摸屏+远程APP | 20 段曲线,氧分压闭环 |
喷雾热解法制备氢氧化镧
喷雾热解
把溶液喷成雾,再让雾滴在高温炉里瞬间完成化学反应
喷雾热解(Spray Pyrolysis, SP)是一步法“液-气-固”连续成粉技术,喷雾热解已覆盖“能源-稀土-催化-电子-生物”五大领域,
喷雾热解法已工业化或中试验证的材料参考
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电池材料
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正极:高镍 NCM、NCA、无钴 NM、磷酸铁锂 LFP、富锂锰基、磷酸锰铁锂 LMFP
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负极:硅-碳复合、SiOx@C、SnO₂@C、Li₄Ti₅O₁₂
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固态电解质:LLZO(Li₇La₃Zr₂O₁₂)、NASICON 型 LATP、硫化物 LGPS
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稀土功能材料
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氧化物:CeO₂、La₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃
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氢氧化物:La(OH)₃、Ce(OH)₄(见第 3 节)
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荧光粉:YAG:Ce、BaMgAl₁₀O₁₇:Eu、量子点 ZnS:Mn
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催化与环保
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汽车尾气:三效催化剂 Ce-Zr-La-O、Cu-SSZ-13 分子筛
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VOCs 催化燃烧:Mn-Co-O、Cu-Ce-O 空心球
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光催化:TiO₂@C、BiVO₄、g-C₃N₄ 复合微球
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电子/超导/陶瓷
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高温超导:YBa₂Cu₃O₇-δ 纳米粉
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MLCC 陶瓷:BaTiO₃、SrTiO₃ 亚微米球
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半导体:ITO、AZO、FTO 透明导电粉末
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生物医学
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生物陶瓷:羟基磷灰石 HA、β-TCP
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药物缓释:PLGA@HA 复合微球
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前驱体配方
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LaCl₃·7H₂O 400 g/L + H₂O₂ 5 wt %(助剂,降低反应温度)
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溶剂:去离子水,pH 2.5–3.0(抑制 La³⁺ 水解沉淀)
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喷雾热解参数(单液滴→碎片状 La(OH)₃)
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雾化:二流体喷嘴,气压 0.4 MPa,液滴 SMD 25 µm
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温度:600 °C(炉温)>热力学起始 288 °C,确保转化率 99.96 %
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停留时间:6–8 s
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载气:压缩空气,氧分压 10 %,抑制 Cl⁻ 腐蚀
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产物指标
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相纯度:La(OH)₃ 无 La₂O₃ 杂峰(XRD)
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形貌:碎片状,厚度 50–80 nm,BET 45 m² g⁻¹
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Cl⁻ 残留:<0.05 %(离子色谱)
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收率:≥ 98 %(旋风+静电双级收集)
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下游应用
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PVC 环保热稳定剂:替代铅盐,抑制初期着色,电绝缘性提升 30 %
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氧化镧前驱体:600 °C 煅烧 2 h 直接得高比表 La₂O₃(>30 m² g⁻¹)
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三元催化剂:La(OH)₃ → La₂O₃ 储氧组分,起燃温度降低 25 °C