权利要求
1.一种高效化学气相沉积系统，其特征在于，所述沉积系统包括：回转炉、进气组件、气体回收组件，所述回转炉的一端与进气组件连通，另一端通过管道和所述气体回收组件连接;
所述气体回收组件为膜分离器、气体吸附分离装置中的一种或多种;
所述膜分离器包括平板型、圆管型、螺旋卷型或中空纤维型中的一种或多种;
所述气体吸附分离装置包括固定床吸附装置、移动床吸附装置、流动床吸附装置中的一种或多种;
所述气体回收组件为一级或多级串联。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于：所述气体回收组件包括依次串联的多个分离器主体，分离器主体设置有回收气管，所述回收气管分别连通至气体混合器;所述多个分离器主体还设置有废气管，所述废气管连接至后处理装置。
3.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于：在回转炉炉尾端还包括气固分离器，所述气固分离器包含筒体，所述筒体下端与回转炉密封连通，所述筒体上端与气体回收组件用管道连接。
4.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其特征在于：所述筒体形状为直筒、上宽下窄或上窄下宽;
所述筒体内壁上还均匀设有挡板，所述挡板为一个或多个，并且沿筒体内壁交错安装;
在所述气固分离器筒体上设置金属丝网，所述金属丝网安装在筒体上部、中部或者其中两者;
所述气固分离器上端和/或回转炉尾端设置反冲气管;
所述筒体下端与回转炉尾端通过卡扣、铰接或焊接密封连通;
所述筒体外部设有保温层。
5.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于：所述进气组件包含第一进气管、第二进气管、气体混合器、第三进气管，所述第一进气管、第二进气管与气体混合器直接连通，所述第三进气管的一端与气体混合器密闭连接，另一端通过旋转接头固定在回转炉入口处，并延伸至所述回转炉内部。
6.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于：所述回转炉内部设有扬料组件，所述扬料组件设有多个并沿炉管周向分布;
所述回转炉尾端设置反向螺旋推进器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的化学气相沉积系统，其特征在于：还包括原料仓和进料管，所述原料仓通过进料管与回转炉连接。
8.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其特征在于：还包括在所述气固分离器与气体回收组件的连接管道上设置气体检测装置;
还包括在所述气固分离器与气体回收组件的连接管道上设置热量回收装置;
还包括在所述气固分离器上设置样品取样装置。
9.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其特征在于：还包括设置于所述气固分离器外围的振打机构，用于使其产生振动;
设置于回转炉上的倾角调节机，用于调节炉管倾斜角度;
设置于回转炉上的控温装置，用于对炉管进行加热和冷却。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型涉及硅碳
负极材料生产制造设备，尤其涉及一种高效化学气相沉积系统。
背景技术
[0002]随着
新能源汽车、通讯及可便携式设备等对
锂离子电池高容量、高续航能力的需求，锂离子电池发展达到了一个瓶颈。针对负极而言，目前广泛采用的负极材料是以石墨为主的各类
碳材料，已接近理论容量，其很难达到更高的容量要求。
硅烷复合活性材料能够综合硅材料与碳材料各自的优势，原料来源广泛，发挥出更优异的性能。在硅碳材料的制备过程中，化学气相沉积法是具有成本低，技术成熟高等优势，是硅碳材料制备的主流技术。
[0003]回转窑是专用于对粉体材料进行处理的设备，采用滚筒式回转窑结构，通过加热回转运动的耐热钢炉管，对炉管内的物料进行均匀加热。传统的回转窑主要由炉体加热保温系统、炉管、炉管传动装置、给料装置及电气控制部分等组成，用于
硅碳负极材料的回转窑，是一种采用开管法技术的化学气相沉积的回转窑。常用的工艺流程是将反应气体和原料从一端持续进入，通过炉体旋转或气流搅动将物料扬起，使反应气与物料充分接触反应，为保障生产效率，往往调整较大的进气流速，使得反应后出炉的气体中仍存在大量未分解的气体，造成大量的资源浪费，此外，升降温、包覆颗粒的卸料以及包覆炉的清理时间占了50%以上，这些辅助工艺流程严重影响了包覆颗粒的生产效率，延长了包覆颗粒生产全流程所需的时间，制约了制备系统的产能。
[0004]鉴于此，特提出本实用新型方案。
发明内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种高效化学气相沉积系统，利用气固分离器、气体回收组件，回收未分解的硅烷、乙炔等气体，同时能提高设备自动化程度，从而整体上提升生产线的生产效率。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[0007]一种高效化学气相沉积系统，所述沉积系统包括：回转炉、进气组件、气体回收组件，所述回转炉的一端与进气组件连通，另一端通过管道和所述气体回收组件连接。
[0008]在一个或者多个实施方案中，所述气体回收组件为膜分离器、气体吸附分离装置中的一种或多种。
[0009]在一个或者多个实施方案中，所述膜分离器包括平板型、圆管型、螺旋卷型或中空纤维型中的一种或多种。
[0010]在一个或者多个实施方案中，所述气体吸附分离装置包括固定床吸附装置、移动床吸附装置、流动床吸附装置中的一种或多种。
[0011]在一个或者多个实施方案中，所述气体回收组件为一级或多级串联，优选三级串联。
[0012]在一个或者多个实施方案中，所述气体回收组件包括依次串联的多个分离器主体，分离器主体设置有回收气管，所述回收气管分别连通至气体混合器;所述多个分离器主体还设置有废气管，所述废气管连接至后处理装置。
[0013]优选地，所述气体回收组件包括依次连接第一分离器主体、第二分离器主体和/或第三分离器主体，所述第二分离器主体设置第一回收气管，所述第三分离器主体设置第二回收气管，所述第一回收气管、第二回收气管与气体混合器连通，上述分离器主体上端设置废气管，并连接后处理装置。
[0014]通过采用上述技术方案，将尾气中未反应的原料气通过一级或串联的多级分离器逐一分离，并回收至回转炉中循环利用，大大提高了原料气的利用率。
[0015]在一个或者多个实施方案中，在回转炉炉尾端还包括气固分离器，所述气固分离器包含筒体，所述筒体下端与回转炉密封连通，所述筒体上端与气体回收组件用管道连接。
[0016]在一个或者多个实施方案中，所述筒体形状为直筒、上宽下窄或上窄下宽。
[0017]在一个或者多个实施方案中，所述筒体内壁上还均匀设有挡板，所述挡板为一个或多个，并且沿筒体内壁交错安装。
[0018]在一个或者多个实施方案中，在所述气固分离器筒体上设置金属丝网，所述金属丝网安装在筒体上部、中部或者其中两者。
[0019]在一个或者多个实施方案中，所述气固分离器上端和/或回转炉尾端设置反冲气管。
[0020]在一个或者多个实施方案中，所述筒体下端与回转炉尾端通过卡扣、铰接或焊接密封连通。
[0021]在一个或者多个实施方案中，所述筒体外部设有保温层。
[0022]在一个或者多个实施方案中，所述筒体下端与回转炉通过卡扣、铰接或焊接密封连接。
[0023]通过采用上述技术方案，带料尾气经过气固分离器时，筒体内部交错的挡板及金属丝网将颗粒物料拦截在筒体内，在重力作用下回流至回转炉尾内，尾气则进入气体分离器;在回转炉工作间歇，通过反吹气管向气体分离器中送入反吹气，使存留在筒体内壁及挡板上的颗粒物料吹回到回转炉内继续反应。为提高反应效率，优选将炉尾回流或反吹的颗粒物料回到回转炉内进行反应，可通过在炉尾设置反冲气管或反向螺旋推进器，将回流或反吹的颗粒物料移送到回转炉内进行反应，提高物料的使用率。
[0024]在一个或者多个实施方案中，所述进气组件包含第一进气管、第二进气管、气体混合器、第三进气管，所述第一进气管、第二进气管与气体混合器直接连通，所述第三进气管的一端与气体混合器密闭连接，另一端通过旋转接头固定在回转炉入口处，并延伸至所述回转炉内部。
[0025]在一个或者多个实施方案中，所述回转炉内部设有扬料组件和用于将物料推送至所述扬料件的推送件，所述扬料件设有多个并沿炉管周向分布。
[0026]在一个或者多个实施方案中，所述回转炉尾端设置反向螺旋推进器。
[0027]在一个或者多个实施方案中，还包括原料仓和进料管，所述原料仓通过进料管与回转炉连接。
[0028]在一个或者多个实施方案中，还包括在所述气固分离器与气体回收组件的连接管道上设置气体检测装置。
[0029]在一个或者多个实施方案中，还包括在所述气固分离器与气体回收组件的连接管上设置热量回收装置。
[0030]在一个或者多个实施方案中，还包括在所述气固分离器上设置样品取样装置。
[0031]通过采用上述技术方案，对不含料的尾气进行成分检测，以及时判断炉内反应程度，调整前端工艺指标，提高生产效率。
[0032]在一个或者多个实施方案中，还包括设置于所述气固分离器外围的振打机构，用于使其产生振动。
[0033]在一个或者多个实施方案中，还包括用于调节炉管倾斜角度的倾角调节机构。
[0034]在一个或者多个实施方案中，还包括用于对炉管进行加热和冷却的控温装置。
[0035]本实用新型所使用的进料管及进气管均为耐高温软管;其他管道均为不锈钢管道，连接方式均为不锈钢法兰连接。
[0036]所使用到的金属结构件，除特殊说明，均采用304不锈钢材质制成，强度高、耐腐蚀、易焊接加工。
[0037]综上所述，本实用新型的目的在于设计一种高效化学气相沉积系统，所述沉积系统包括：回转炉、进气组件、气固分离器、气体回收组件，所述气固分离器下端与回转炉体直接连通，气固分离器上端通过管道和所述气体回收组件入口连接。通过在回转炉后端依次设置气固分离器及气体分离器，对尾气所携带的粉料进行有效的拦截，并设置反吹气管和/或反向螺旋推进器，将拦截回收的粉料再次送入回转炉中，以减少物料浪费，提高利用率;所设置的气体分离装置，对尾气中未反应的原料气逐一分离并进行循环回收利用，减少气源浪费，提高原料气的利用率;为充分利用尾气热量，通过在气固分离器及气体分离器之间设置热量回收装置，利用尾气热量对其他物料进行热处理，减少热量浪费，同时降低尾气温度，避免对尾气分离装置造成冲击，利于尾气分离回收;分别在气固分离器出口设置气体检测装置，气固分离器中部设置粉体取样装置，对不含料的尾气进行成分检测及粉体沉积效果检测，以及时判断炉内反应程度，调整前端工艺指标，提高生产效率。整个系统处于密闭状态，操作过程无需开闭回转炉，在保障系统畅通的过程，维持系统内部的高气密性要求，大大提高了设备自动化程度。
[0038]此外，本实用新型结构简单、操作方便、使用范围广。
[0039]本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0040]图1为其中一个实施例的化学气相沉积系统整体结构示意图;
[0041]图2为其中一个实施例的气固分离器放大示意图;
[0042]图3为其中一个实施例的化学气相沉积系统整体结构示意图;
[0043]图4为其中一个实施例的化学气相沉积系统整体结构示意图。
[0044]图中：
[0045]1-原料仓;
[0046]2-进气组件;21-第一进气管;22-第二进气管;23-气体混合器;24-第三进气管;
[0047]3-回转炉;31-扬料组件;32-保温层;33-驱动装置;34-出料口;35-支撑组件;
[0048]4-气固分离器，41-挡板;42-金属丝网;43-保温层;44-出气管;
[0049]5-气体回收组件;51-第一回收气管;52-第二回收气管;53-废气管;
[0050]5-II-气体回收组件;5-II-1-回收气管;5-II-2-废气管;5-II-3-脱附气进气管;
[0051]6-产品仓;7-气体检测器;8-尾气热量回收装置;9-样品取样器;10-反冲气管;11-反向螺旋推进器。
具体实施方式
[0052]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0053]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0054]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0055]以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型明作进一步详细说明。
[0056]图1示出了本实用新型的一种实施例，本实施例的高效化学气相沉积系统，包括回转炉3、进气组件2、原料仓1、气固分离器4、气体回收组件5，所述气固分离器4下端与回转炉3炉尾直接连通，气固分离器4上端通过管道和所述气体回收组件5入口连接。所述进气组件包括第一进气管21、第二进气管22、气体混合器23、第三进气管24，所述第一进气管21、第二进气管22与气体混合器23直接连通，所述第三进气管21的一端与气体混合器23密闭连接，另一端通过旋转接头固定在回转炉3入口处，并延伸至所述回转炉3内部。所述第一进气管21可用于第一反应工艺气体通入气体混合器23缓冲后进入回转炉3内反应，所述第二进气管22可用于第二反应工艺气体通入气体混合器23缓冲后进入回转炉3内部，或者第一反应工艺气体、第二反应工艺气体分别在气体混合器23内混合后，再通过第三进气管21进入回转炉3内，必要时可在气体混合器23上另行设置惰性气体进气管，在反应开启前或反应结束后通入惰性气体排除回转炉3内的氧气，保证运行过程回转炉3内的无氧环境。
[0057]进一步的，所述回转炉3炉尾与炉体通过动静转轴密封连接，并采用驱动装置33驱动炉体转动，所述驱动装置33采用变频电机、减速机和驱动齿轮组合驱动，使得炉体进行正向旋转或者反向旋转，变频电机可以调节炉的旋转速度，从而产生不同程度的物料流化效果，在其他实施例中驱动机构33也可以采用其他形式，能够驱动炉体的旋转即可。
[0058]进一步的，所述回转炉3内部设有扬料组件31，所述扬料组件31设有多个并沿炉管周向分布。进一步的，原料仓1内的颗粒物料可通过密封的进料导轨进入回转炉3内，或者在原料仓1内采用气体夹带颗粒物料输送至回转炉3内，在其他实施例中也可以采用其他形式，能够将粉体物料输送至回转炉即可。
[0059]进一步的，所述气体回收组件5可以为膜分离器(如图1)或气体吸附分离装置(如图4);所述气体回收组件5为膜分离器时，所述膜分离器为平板型、圆管型、螺旋卷型或中空纤维型中的一种或多种。
[0060]进一步的，所述气体回收组件5为气体吸附分离装置时，如图4所示。
[0061]进一步的，所述气体回收组件5为一级或多级串联，优选三级串联分离器。如图1所示，所述气体回收组件5包括依次连接的第一膜分离器主体、第二膜分离器主体和第三膜分离器主体，所述第二膜分离器主体设置第一回收气管51，所述第三膜分离器主体设置第二回收气管52，所述第一回收气管51、第二回收气管52与气体混合器2连通，上述各分离器主体上端分别设置废气管并连通至废气管53，所述废气管53可直接排空或者连接后处理装置。所述回转炉3内的尾气通过三级膜分离后，分别从第一回收气管51、第二回收气管52回收未反应的原料气，通入气体混合器2缓冲后进入回转炉3内继续反应，可提高原料气的利用率。
[0062]如图2所示，所述气固分离器4包含筒体、均匀设置在筒体内壁上的挡板41、金属丝网42及筒体外部的保温层43，所述筒体下端与回转炉3的炉尾处密封连通，所述筒体上端与气体回收组件5用管道连接。所述筒体形状优选为上宽下窄的筒体;所述挡板41为多个沿筒体内壁交错安装;所述金属丝网42安装在筒体上部。
[0063]所述气固分离器4上端和回转炉3尾端均设置反冲气管10，可为脉冲反冲气管。进一步的，所述回转炉3尾端还可设置反向螺旋推进器11，如图3所示。进一步的，所述筒体下端与回转炉3通过卡扣、铰接或焊接密封连接，在其他实施例中也可以采用其他形式，能够将气固分离器固定在炉尾即可。
[0064]气固分离器4用于初步处理带料尾气，筒体内部交错的挡板41及金属丝网42将颗粒物料拦截在筒体内，在重力作用或者反冲气作用下回流至回转炉3炉尾内，再通过炉尾反冲气或者反向螺旋推进器11送回回转炉3内继续反应，尾气则通过气固分离器4上端管道进入气体回收组件5。
[0065]在图1、图3所示的实施例中，还包括在所述气固分离器4与气体回收组件5的连接管道上设置气体检测装置7和尾气热量回收装置8，气体检测装置7用于检测尾气中的成分，以调整前端工艺和后端气体回收组件的工艺。在气体回收组件5前设置尾气热量回收装置8，可充分利用回转炉3尾气高温热量，同时将尾气温度降下来，避免进入气体回收组件5时对设备造成冲击，影响其分离效果和使用寿命。
[0066]进一步，还包括在所述气固分离器4上设置样品取样装置9，实时监测物料反应效果。
[0067]进一步的，还包括用于使所述气固分离器4产生振动的振动机构;所述振动机构设置在气固分离器4的外围，随着振动机构周期性的敲击，使得气固分离器4产生振动，从而振落分离器内部粘附的物料。
[0068]进一步的，还包括用于对炉管进行加热和冷却的控温装置。控温装置用于为工艺反应提供热量或者冷量，其中提供热量可通过加热元件，加热元件可以是电加热元件、感应加热元件或燃气加热元件中的任何一种。
[0069]本实用新型所使用的进料管及进气管均为耐高温软管;其他管道均为不锈钢管道，连接方式均为不锈钢法兰连接;进气管、进料管、回收管、废气管、回转炉头及炉尾均设置有阀门，用于控制气流或物流。
[0070]所使用到的金属结构件，除特殊说明，均采用不锈钢材质制成，强度高、耐腐蚀、易焊接加工。
[0071]本实用新型高效化学气相沉积系统的其中一个工作状态如下：
[0072]将回转炉3加热到反应温度，颗粒物料通过原料仓1输送到回转炉3中，回转炉3通过驱动装置33的驱动作用进行转动，固定在回转炉3内的扬料组件31将物料扬起，同时开启第一进气管21阀门和第二进气管22阀门通入反应工艺气体，两种气体在气体混合器23中混合后通过第三进气管24进入回转炉3中，气体与扬起的物料进行反应，在扬料组件31的作用下，物料不断被扬起并在炉内推进，夹带物料的尾气通过气固分离器4进行气固分离，尾气中的物料被气固分离器4中的挡板41及金属丝网42阻挡后，因重力作用或反冲气或振打机构作用回流至回转炉3炉尾中，并被反向螺旋推进器11推回回转炉3内继续反应，分离后的尾气则通过尾气热量回收装置8降温，进入三级串联的气体回收组件5中，三级分离后，未分解的反应工艺气体分别通过第一回收气管51和第二回收气管52回到气体混合器23中，重新进入回转炉3内循环利用。反应结束后，关闭进气阀门及进料阀门，开启出料口32阀门，使物料进入产品仓6。
[0073]本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。上述公布的是较佳的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
说明书附图(4)
声明：
“高效化学气相沉积系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
243
编辑：北方有色网
来源：碳一新能源集团有限责任公司, 浙江锂宸新材料科技有限公司, 碳一新能源（杭州）有限责任公司
咨询细节
2026年08月06日 ~ 08日 
