大产能连续式生产装备：让金属/陶瓷粉体材料、锂电材料等无惧内卷

发布时间 | 2024-06-27 点击量 | 35

当前“内卷”这个词热度之高，背后反映的其实是人们在学习、工作和生活全方位面临激烈竞争。当把视角聚焦在制造业，由此导致的市场低迷和原材料成本上涨、产品售价下跌，则双向挤压着生产企业的生存发展空间。

湖南天际智慧材料科技有限公司（天际智慧）专注于各种微纳米粉末材料的制备技术研发和生产装备的制造。天际智慧针对客户生产成本高的痛点，为高品质金属（合金）粉体、陶瓷粉体材料、锂电正负极材料等多个行业开发的大产能型气雾化制粉、粉末球化致密化、碳石墨化、材料煅烧/合成装备成为企业提升竞争力的有力保障！

天际智慧核心科技优势

一、大产能气雾化制粉技术

——相比机械粉碎、化学还原等工艺，气雾化制粉在粒度分布均匀、高纯度、高球形度等诸多方面有显著优势，因此在3D打印材料、磁性材料、粉末冶金、热喷涂和电子浆料等金属（合金）高技术领域得到广泛应用。批次大产能和连续化大产能生产是降低粉末生产成本的有效途径，天际智慧为此做出了突出贡献。

1、双炉对浇型大产能真空熔炼气雾化装备（VIGA）

在单炉系统中，当一个熔炉完成浇钢后，需要等待它冷却、清理和重新加料，然后加热熔炼，这段时间内设备无法继续雾化生产。双炉对浇结构允许在一个熔炉浇钢雾化生产的同时，另一个熔炉进行加热熔炼，大幅减少了等待时间。500KG双炉对浇结构大幅减少等待时间、增加产能、提高设备可靠性和灵活性、优化能源使用、减少停机时间以及保持一致的产品质量。

天际智慧自主知识产权的双炉卧式真空熔炼室，进一步优化磁轭设计，确保更均匀的磁场分布，从而提高熔炼效率和合金成分的均匀；优选双中间包在线互换功能，减少人工干预，提高生产效率和安全性；浇钢过程实时监控与故障预测，引进先进的传感器技术和人工智能算法，对关键钢液液位进行实时测量，故而实现自动浇钢及粉末生产过程“一键启动”；自研发的先进高效紧耦合超音速气体雾化器核心关键技术，保证细粉收得率的同时缩短雾化时间。综合所有控制技术，例如在不锈钢和镍基合金粉末生产中达成惊人的4吨/天产能。主要用于制备铜、银、铝、镍、铁、钴基合金和不锈钢等高品质粉末，满足粉末冶金、磁性材料、和3D打印等高端制造业的需求。

2、连续熔炼/多工位熔炼式非真空气雾化装备

普通常见金属（合金）粉体主要用于软磁器件、粉末冶金结构件、钎焊和涂层。非真空连续熔炼或多工位熔炼气雾化大规模、低成本粉末材料生产设备，即便对于高反应活性的铝合金和锌合金等系列，天际智慧的气氛保护系统也可以有效防止其在高温下的氧化，确保粉末生产质量，产品源源不断输出。

3、连续给送原料棒材生产技术-电极感应熔炼气雾化装备（EIGA）

EIGA在熔炼和雾化过程中，原料并未与坩锅和导流管等接触，因此生成的粉末不受污染，粉末材料化学纯度高。该技术装备适于生产钛、锆、高熵合金等高熔点金属粉末。具有专利技术的连续给送原料棒功能系统，两组密封装料箱互为备份工作，每箱一次装原料棒数十支，连续雾化生产粉末材料，单位时间产能比传统类似设备产能约大一倍，没有原料棒生产尾料，节约原材料，生产产品质量的一致性更好。

二、大产能粉末球化致密化技术

高温球形化技术利用高温热源将原料熔化成液态，并经快速冷却重新凝固成球形。相比化学法，由于熔化液滴受表面张力作用，产品颗粒的球形度更高、内部缺陷更少，振实密度、球化率和流动性也均高于原料颗粒。不过该技术作为一项跨学科的高难度工程，其技术关键包括稳定连续的送粉系统、加热装置要求有稳定的温度场、易于调节的温度范围、球形化过程不污染原料等。

天际智慧不仅掌握上述技术关键，开发了燃气火焰球化、射频等离子体球化两种高温球化设备，还采用多工位的结构设计，满足工业化大产能的要求。

1、多工位燃气火焰球化致密化设备

燃气火焰球化装备以气体燃料作为热源，生产工艺简单，具有生产能力大，生产成本低等突出优点，应用于工业化对不规则形状的氧化铝、氧化硅、铁氧体等粉末球化处理具有很大优势。天际智慧自主开发的粉末材料燃气火焰球化装备采用多工位设计，设计产能高达500 kg/h，同时对设备结构优化设计：

在送粉系统采用多种送粉方式，使反应物料在高温火焰中动态分散，可以避免粉体的团聚和长大，保证产品形状规则，其中氧化硅球形度可达95%，氧化铝球形度可达98%。

氧化铝粉体球化前VS球化后

2、多工位等离子体球化致密化设备

天际智慧开发的多工位等离子体球化致密化设备采用射频等离子体作为热源，具有能量密度高、加热强度大、冷却速度快、等离子体弧体积大的特点，可以达到近万度的极限高温，在极短时间内熔化氧化镁、氧化锆、高熵合金及各类难熔金属粉体材料，并在极高的温度梯度下迅速冷却固化或沉积，得到形状规则、球化率大于98%的产品。多工位结构形式能够达到传统结构3-4倍产能。

粉体球化前后对比

值得一提的是，由于该装备的射频电源线圈位于高温等离子区外，因此不会因电极蒸发而污染产品，同时在极高温度下有机杂质的挥发，使得内部的孔隙消除，硬度、纯度都得到了明显提升，在制备和处理高纯度粉体材料方面具有明显的优势和潜力。

射频等离子体球化基本过程图

三、连续式高温石墨化装备

主要机构由进料过渡舱、真空炉体、感应加热系统、充气系统、真空系统、水冷系统、出料过渡舱及电气控制系统等组成。适用于超高温碳材料连续石墨化；具有产能高、能耗低等优势。锂电行业如今也已从快速发展进入到平稳阶段，产能爆发和技术升级也在催化竞争加剧，相比于传统间歇式石墨化方法，连续式高温石墨化在降低生产成本的同时，也提高了产品均匀性和一致性。天际智慧开发的设备优势及特点包括：高温可达2800℃；采用高性能保温材料，保温性能好，降低能耗5%-10%；采用过渡室进出料，保证生产气氛控制稳定；优选余热循环再利用系统，大幅度降低生产能源消耗。

四、连续台车式煅烧生产装备

主要用于二次电池正负极材料和陶瓷电解质材料或其它领域的煅烧分解/合成工艺生产材料，相较于传统推板炉具备连续生产和大批量处理的显著优势，巨大的轨道台车装载量，列车式贯通运行，生产量倍增，加工成本大幅度下降。比如高性能锂电正极材料、陶瓷电解质材料，不仅是传统锂电池向固态电池升级的重要支撑，也随着固态燃料电池（SOFC）产业化进程加速而不断扩大应用，而且在诸如超级电容器、锂空气电池等新兴产业中发挥关键作用。因此连续台车式煅烧生产装备无论对提升传统产品竞争力还是新产品开发，抑或生产降本增效，都可以起到推动作用。