匣缽層數和裝料量

在實驗室中得到的最佳煅燒溫度和時間，或者根據材料DSC分析出的溫度，應用在實際生產過程中并不能得到最優的三元材料，因為煅燒量越大，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和匣缽的裝料量。

前面已經介紹過，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，匣缽堆放層數不同，一般有單層雙列、雙層雙列、三層雙列。隨著層數的新增，不同位置物料的實際升溫曲線和設定的升溫曲線有所偏差。匣缽層數除了對溫度有影響，還對煅燒氣氛有影響。擺放層數太多，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，產生的廢氣也不能及時排走，對產品品質產生很大影響。

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

表5、不同匣缽層數煅燒出產品的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對材料產生的影響類似，裝料量越多，處于內部的物料升溫越慢，氧氣的進入和廢氣的排出也越慢，最直接的就是導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品表面游離鋰含量和處于下層匣缽中產品表面游離鋰含量典型值。圖6b為對應的比表面積；圖6c為對應的pH值。從圖中可以看出，當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值都相應新增，但下層匣缽中產品的新增更明顯。

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

以上數據可以看出，匣缽層數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中數據為相同的煅燒爐中，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較多的方法，優于每個匣缽多裝料以降低匣缽層數的方法。因為雖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、不同堆積方式對產品表面游離鋰的影響