Spray pyrolysis equipment 

Spray Thermal FURNACE,Experimental-grade spray pyrolysis device,Spray thermal decomposition device

喷雾热分解(Spray Pyrolysis)技术速览

STR喷雾热分解装置 · 液相一步法获得高品质氧化物粉末

喷雾热分解设备是一种通过雾化金属盐溶液并瞬间高温分解，实现纳米或微米级粉末合成的高温设备。喷雾热分解装置主要用于金属盐溶液等的超细粉末化。

喷雾热分解将金属盐溶液等在高温炉内加以喷雾，进行高温热分解、反应、合成或焙烧，从而获得金属氧化物粉末的一种工艺

喷雾热分解是一种将金属盐溶液通过雾化后,在高温环境中进行热分解、化学反应或焙烧的工艺,广泛应用于纳米粉体、陶瓷材料及功能材料的制备。

核心工艺

溶液雾化:通过离心式喷嘴或二流体喷嘴将金属盐溶液(如硝酸盐、碳酸盐)雾化成微米级颗粒。

高温分解:雾化的溶液在高温炉内(℃)瞬间完成溶剂蒸发、溶质沉淀、颗粒干燥及热分解等过程。

粉体合成:然后生成金属氧化物粉末(如钛酸钡、氧化铝)或经过烧结形成微米级颗粒。

应用领域

主要用于电池材料(如锂离子电池正极材料)、磁性材料、触媒合成及纳米光学材料等领域,其优势在于可实现多组分均匀混合,避免机械杂质混入,且粉体表面活性高,易于后续加工。

原理

金属盐溶液 → 特殊二流体喷嘴 → 高温区(≤1000 ℃)瞬间完成蒸发/分解/氧化 → 数 μm 级、成分均一的氧化物球形颗粒。

方法特点

粒径:D50 3 – 8 μm(可调)

成分:多元素液相混合 → 原子级均匀,微量掺杂 ≤ 0.1 % 亦可精确分散

纯度:无球磨介质 → 机械异物少 1–2 个数量级

活性:粒子中空、比表面积高 → 烧结温度降低 50 – 150 ℃

一步成相,省去干燥/煅烧/粉碎多道工序

典型用途

电池材料:LCO、NCM、LFP、LLZO 前驱体

磁性材料:Ni-Zn、Mn-Zn 铁氧体

催化剂:汽车尾气、VOCs 分解、燃料电池电极

超导/介电:YBCO、BST、PZT

其他:荧光粉、热障涂层、生物陶瓷

STR喷雾热分解装置特点

1、炉胆材质特殊陶瓷(Al2O3-SiC 复合)或合金材质

2、设计温度1000 ℃，智能控温，PID 自动升温

3、雾化器高温二流体喷嘴,可喷溶液/浆料

4、收粉方式高温旋风 + 脉冲布袋两级,收率 ≥ 96 %

5、尾气处理湿式洗涤 + 中和,达标排放

6、占地实验型 1.5 × 1.5 × 2 m(带脚轮,实验室通过门)

6、电源单相 220 V / 三相 380 V 可选

实验级喷雾热分解装置型号规格：

型号	STR SPF-2	STR SPF-3	STR SPF-4	STR SPF-6
用途级别	研究开发／少量生产用	少量生产用	少量生产用（2筒）	少量生产用（2筒）
原液处理量	0.6～1 L/h	1～3 L/h	1～5L/h	2～6 L/h
原液处理量	0.6 – 1L h⁻¹	1 – 3	1 – 2	2 × 3（合计 6）
常用固含量	10 – 20wt %	10 – 20	10 – 20	10 – 20
雾化物料量	0.06 – 0.20kg h⁻¹	0.1 – 0.3	0.2-0.5	0.60（双筒合计，最大）
炉管材质	Al₂O₃-SiC 复合陶瓷管	Al₂O₃-SiC 复合陶瓷管	Al₂O₃-SiC 复合陶瓷管	Al₂O₃-SiC 复合陶瓷管
温区长度	800mm	1000	1000	2 × 1000（双筒并列）
炉管直径	φ200 mm	φ300 mm	φ200 mm	φ250 mm
最高炉温	1000℃	1000	1000	1000
炉内温度	600～900℃	600～900℃	600～900℃	600～900℃
加热元件	SiC 棒 φ14 mm，6 支	SiC 棒 φ14 mm，9 支	SiC 棒 φ14 mm，12 支	SiC 棒 φ14 mm，每筒 9 支（共 18 支）
测温元件	K 型热电偶，2 点（炉膛+物料区）	K 型热电偶，3 点	K 型热电偶，3 点	K 型热电偶，每筒 3 点（共 6 点）
雾化方式	二流体喷嘴	二流体喷嘴	二流体喷嘴	二流体喷嘴）
制品捕集方式	袋式过滤器	袋式过滤器	袋式过滤器	袋式过滤器
尾气处理方法	湿式除尘器进行中和处理	湿式除尘器进行中和处理	湿式除尘器进行中和处理	湿式除尘器进行中和处理
电源	～12 kW	～18 kW	～32 kW	～55 kW
空气/不活性气体	100 L/min at 0.5 MPa	120 L/min at 0.5 MPa	250 L/min at 0.5 MPa	500 L/min at 0.5 MPa
水	250 L/h at 0.3 MPa	250 L/h at 0.3 MPa	250 L/h at 0.3 MPa	250 L/h at 0.3 MPa
重量	1300 kg（附脚轮）	1500 kg（附脚轮）	1900 kg（附脚轮）	1900 kg（附脚轮）
外形尺寸	W2.5m×L1.7m×H1.9m	W2.5m×L1.7m×H1.9m	W3.4m×L2.5m×H2.5m	W3.4m×L2.9m×H2.5m

增配：在线粒径监测。激光衍射粒度仪接口（0.1–10 µm）

雾化气源 压缩空气/氮气，0.1–0.4 MPa，流量5–20 L/min

在含 Cl₂/O₂、850–1000 ℃ 且需要 8 000 h 以上寿命的喷雾热分解炉里，高温电阻丝（Fe-Cr-Al、Ni-Cr）“蚀得快、垂得快、断得快”，综合成本反而高于 SiC 棒。

逐项对比

特殊工况加速失效实例

• 客户 A 用 0Cr21Al6Nb 丝在 880 ℃、Cl₂ 分压 0.3 % 条件下，1 200 h 断 4 根，炉腔短路跳闸；
• 换 SiC 棒后同工况运行 9 200 h 零更换，电阻漂移＜2 %。

结论

 Al₂O₃-SiC 复合陶瓷管优势

工况需求	纯 Al₂O₃	纯 SiC	Al₂O₃-SiC 复合	说明
850–1000 ℃ 氯氧交替	表面 Cr₂O₃ 膜被 Cl₂ 挥发 ，掉渣堵塞	SiC 氧化生成 SiO₂ 保护膜 ，耐蚀	SiO₂ 膜 + Al₂O₃ 骨架 ，腐蚀速率 < 0.1 mm/年	喷雾热解炉实测  0.5–2 % Cl₂
φ250–300 mm  大管抗热震	ΔT 200 ℃ 即裂	优	优	SiC 晶须桥接裂纹 ，热震 ΔT ≥ 400 ℃
10 次/h 启停冲击	寿命 3 个月	寿命 12 个月	寿命 24 个月	客户数据
成本（φ300×1000 mm）	现货 1.2 万	现货 3.5 万	定制 2.0–2.3 万	按 2024Q2 含税价

注意点

• 需要“体积密度 ≥ 3.35 g cm⁻³，常温抗折 ≥ 120 MPa，1000 ℃→室温热震 30 次无裂纹”
• 允许 0.3 % 以内暗裂，超标免费换新；
• 交货时随货提供 100 mm 同批样段，用于用户方热震/腐蚀抽检。

喷雾热分解法：五大“基因优势”

粒径“一次定型”：出炉即得 3–8 μm 窄分布球形颗粒，无需后续筛分。
原子级“配方锁定”：多组分盐溶液先形成均一液相，高温闪态固化，彻底告别成分偏析。
微量掺杂“零梯度”：ppm 级添加剂在液相阶段即均匀到分子级，喷雾后自动复制到每颗粒子。
“无研磨”洁净流程：省去球磨、混合、压片，金属磨屑、油污等异物含量下降 1–2 个数量级。
自带“烧结助推器”：粒子中空/多孔+表面富缺陷，比表面积翻倍，烧结温度直降 50–150 ℃，致密度却更高。

喷雾热分解法优势概述

1)、生成物粒子的粒径为数μm。
2)、生成物粒子的成分均一。
3)、极微量成分可以均匀地被注入原料中并加以分散。
4)、与粉末混合法相比,可以减少机械性异物的混入。
5)、可以得到表面活性高、容易烧结的粉末粒子

喷雾热分解法(Spray Pyrolysis)特点

“把液相均一性直接冻结成固相粉末”——高温一闪,溶液变球形氧化物,无需研磨、无成分偏析、无机械杂质。

1. 粒径

3–8 μm 一步到位,D90 可控;中空球或实心球任选。

2. 成分

原子级混合:多元素盐溶液先“配平”,再瞬间固化 → 纳米/微米级均匀,0.1 % 微量掺杂也不分家。

3. 纯度

无球磨、无坩埚、无金属磨屑;异物含量比机械混合法低 1–2 数量级。

4. 活性

粒子表面缺陷多、比表面积高 → 烧结温度直降 50–150 ℃,节能同时提高密度。

5. 工艺

干燥-分解-氧化-晶化四步在同一秒完成;省去过滤、干燥、煅烧、粉碎、筛分五大单元。

6. 通用

溶液/浆料皆可喷;金属盐、螯合物、溶胶、甚至含纳米悬浮液都能直接进料。

7. 环保

封闭系统 + 湿式尾气洗涤,C-、NOx、SOx 达标排放;无粉尘车间。

8. 放大

单台 0.6 L h-1 实验机到 60 L h-1 工业机线性放大,粒子指标几乎不变。

“液相的均匀性 + 气相的快速传热 = 固相高性能粉末一步到位。”