導讀：合成的三元材料前驅體漿料的pH值在11左右，屬于堿性漿料。主要的堿性物質為NaOH和氨水，所以濾布需要不被NaOH和氨水腐蝕。三元材料前驅體濾餅的洗滌也在過濾設備上完成，濾餅洗滌過程中，為了提高洗滌效率，有的廠家會用熱水代替常溫純水，水溫在50～60℃左右，所以濾布的最高使用溫度應高于100℃。

過濾洗滌設備主要有壓濾機、離心機、微孔過濾機、過濾濾洗滌“二合一”設備等。

壓濾機是一種常用的過濾、洗滌設備。傳統壓濾機一般需要人工操作整個壓濾過程，包括進料、壓榨、氣吹、卸料，尤其卸料勞動強度較大，濾餅難脫，整個壓濾周期長，處理量小，脫水和洗滌效果差，并且材質通常為鑄鐵，質量重，易磨損。

近幾年，壓濾機技術水平有了較大的提高，全自動壓濾機得到良好的應用，整個壓濾過程實現自動控制，材質上選擇不銹鋼或合成材料，結構上擴大濾室和增大隔膜設計，并且提高了過濾壓力，處理量大，壓濾周期短，脫水效率高，洗滌效果好，能夠滿足三元前驅體的生產要求。

離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體混合物中不同組分的機械。離心機的核心部件是轉鼓，其圍繞本身軸線高速旋轉的圓筒，通常由電機驅動。固液混合物進入轉鼓后，被迅速帶動與轉鼓同速旋轉，在離心力作用下固液分離，固體顆粒被攔截在轉鼓內壁，液體從離心機排出。

常用的離心機類型有三足式離心機、平板式離心機、臥式螺旋離心機、碟片式分離機、管式分離機等，其中三足式離心機和平板式離心機適用于三元前驅體生產。

微孔過濾機為新型固液分離設備，具有運行效率高，過濾精度高的特點。微孔過濾機的結構是在立式密閉機體內懸掛特種高分子的PE和PA微孔管，濾液通過微孔管排除。

近年來，在超細粉體生產中的過濾和洗滌工序得到了較好的應用。張有新等在生產中采用微孔過濾機對粒度小、黏性大的超細碳酸鈷粉體進行過濾和洗滌，最終洗滌用水單耗在4.0t/h，可以使Na含量小于0.005%，并且金屬回收率在99.7%以上，母液中金屬鈷的含量為20mg/L，濾餅含水量約20%。

過濾、洗滌“二合一”設備是在過濾、洗滌、干燥“三合一”設備的基礎上簡化后的產品。在一個密閉容器內完成過濾、洗滌二道工序，主要用于醫藥行業，解決了易燃、易爆、有毒產品的連續生產，特別適應洗滌效果要求較高的物料，并且能夠減輕操作過程的勞動強度，減少了成品的損耗。

該設備近年來開始在三元前驅體生產上應用。

四種前驅體過濾設備的主要優勢和劣勢對比表

洗滌干凈的前驅體濾餅含有10%~50%的水分，需要將其除去以便后續工段使用。干燥是用加熱的方法使固體物料中的水分或其他溶劑汽化，從而除去固體物料中濕分的過程。干燥過程十分復雜，它涉及流體力學、傳熱、傳質三方面基礎理論。

干燥工藝包括干燥時間、干燥溫度和干燥氣氛等的確定。三元材料前驅體為變價金屬的低價化合物，在空氣中會被氧化，且干燥溫度越高氧化程度越嚴重。但由于真空干燥和惰性氣氛保護干燥成本高且干燥效率低，而在空氣氣氛下適當溫度干燥出來的前驅體品質基本能滿足要求，所以一般選擇空氣氣氛干燥。

不同干燥溫度處理后的三元前驅體XRD圖

從圖中可以看出150℃處理后的前驅體XRD譜圖和真空100℃處理的XRD譜圖已有明顯差異，因此前驅體濾餅在空氣中的干燥溫度應小于150℃。當溫度達到400℃時，前驅體會被氧化變成三價氧化物。不同干燥溫度下前驅體的總金屬含量隨著干燥溫度的升高而升高，比表面積在高200℃后突然增大。

不同干燥溫度下前驅體的總金屬含量和比表面積

當確定前驅體的干燥溫度不能高于150℃后，可以根據干燥設備的干燥效率和前驅體水分控制標準為水分含量小于1%，不同干燥設備所需的干燥時間不同。

根據傳導方式的不同，干燥可分為傳導干燥、對流干燥、輻射干燥、介電干燥和聯合干燥。

選擇三元材料前驅體的干燥機至少需要考慮以下幾點：

• 產品的水分含量要求；

• 濾餅的水分含量以及濾餅含水量是否均勻；

• 干燥機生產能力，物料的進給方式；

• 干燥機與三元材料前驅體接觸部分材質需要耐堿性，并且不能帶入金屬雜質或其他雜質；

• 需要達到的干燥溫度等。

三元材料前驅體的干燥可采用熱風循環烘箱、回轉干燥機、盤式干燥機、耙式干燥機、微波干燥機等。

熱風循環烘箱外形像箱子，外壁是絕熱保溫層。

熱風循環烘箱內部結構圖

1腳輪 2熱電偶 3控制面板 4保溫外殼 5風機

 6排氣口 7加熱絲 8料盤 9料盤支架

由風機產生的循環流動的熱風，吹到潮濕物料的表面達到干燥目的，熱空氣反復循環通過物料。

優點：容易裝卸，物料損失小，料盤易清洗。因此，對于需要經常更換產品、價高的成品或小批量物料，廂式干燥器的優點十分顯著。

缺點是：物料得不到分散，干燥不均勻，干燥時間長；裝卸物料耗時、耗人工，勞動強度大，設備利用率低；卸物料時粉塵飛揚，環境污染嚴重；熱效率低，一般在40%左右，每干燥1kg水分約需消耗加熱蒸汽2.5kg。

轉筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉的圓筒體。

優點：生產能力大，可連續操作；適用范圍廣，可用于干燥顆粒狀物料，對于那些附著性大的物料也很有利；易清掃。

缺點：價格較高；安裝、拆卸困難；熱效率低；物料顆粒之間的停留時間差異較大，因此不適合于對溫度有嚴格要求的物料。 

盤式干燥器結構圖

1導熱油箱 2熱油泵 3截止閥 4溫度計 5連續干燥器 6進料口 7排氣口 8刮掃器 9加熱盤 10減速機 11下料口 12支腿

空心加熱盤是該干燥器的主要部件，在其內部以一定排列方式焊有折流隔板或短管，一方面增加了加熱介質在空心盤內的擾動，提高了傳熱效果；另一方面增加了空心盤的剛度并提高了其承載能力。每個加熱盤上均有熱載體的進出口接管。各層加熱盤間保持一定間距，水平固定在框架上。

特點：熱效率高、能耗低、干燥時間短；可調控性好；被干燥物料不易破損；環境整潔等。

注意事項，采用板框壓濾機壓濾的三元材料前驅體濾餅含水率較高，屬于膏狀物料，不能采用盤式干燥器。所以，若干燥器選擇盤式干燥，則前段的過濾洗滌設備需要選擇離心機。

帶式干燥器是一種連續帶真空的高傳導干燥器，根據物料干燥工藝可設置多層干燥帶，溫度在40~180℃，運行速率可調節。

帶式干燥器結構圖

1熱媒進口 2殼體 3擋料板 4傳動軸 5加熱板 

6導帶 7進料口8進料閥 9真空管 10排污口 

11放料閥 12熱煤出口

特點:真空干燥下完成連續進料與出料；產品收率高；產品干燥室不與金屬物接觸，干燥后不損形貌；產品干燥工藝容易優化，可調整性強；能耗低；適合大批量連續自動生產。

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