本发明属于氧化亚硅生产设备，涉及一种用于氧化亚硅或核心掺杂的氧化亚硅粉体的生产方法与装置。
背景技术：
1、锂离子电池作为新兴的移动储能器件成为便携式电子设备电动汽车等关键组成部分。随着社会需求的更新，锂离子电池的容量和长寿命要求不断增长。现有低锂离子电池负极材料大多以石墨负极材料为主，而其比容量仅为375mahg-1，远远满足不了市场对新型锂电池的需要。
2、氧化亚硅以较高的比容量和循环寿命作为市场需求的负极材料一直式研究的重点。尽管其比容量满足要求，但是其首次库伦效率低、能耗大、生产效率低下等问题造成其使用仍有限制。针对首次库伦效率低和循环寿命的传统的解决办法是在氧化亚硅中添加预锂剂进行预锂化，从而增加首次库伦效率。或者采用氧化钛等对氧化亚硅参杂以延长其循环寿命。但是这些解决办法成本高昂，或者合成工艺繁琐，原料反复加热加工能耗大。氧化亚硅制备的工艺条件较为苛刻，需要1200℃～1500℃和0.01～0.001的真空条件，间歇式生产要将炉体不断的升值高温减压再降温取料造成巨大的能耗损失。而高温低压也使得传统的设备设计因高温下磨损无法满足连续生产要求。大部分氧化亚硅生产设备仅以一腔或者两腔的形式，生产时将加热腔室原料加热减压使之气化溢出，冷却腔内冷却结块。这种结块巨大且硬度高，需要专业的颚式破碎机进行粗破，再经研磨才能进一步处理。整体生产流程间断，需要冷却降温重新加入原料再抽取真空继续生产，成品也需冷却降温后取出。这大大影响了生产效率。而刮粉法在冷却腔或者收集器上进行刮取，造成刮取器磨损，产成品杂质多，也不适宜连续生产。
3、中国专利(cn113620301a)提出了一种生产氧化亚硅的方法和装置。该专利将含硅物质如/氧化硅、硅单质、含硅气体(液体)、不完全氧化的硅等含硅物干燥成固体硅粉，通过进一步氧化(包括不完全氧化)、还原或添加二氧化硅达到接近生成氧化亚硅的理想配比，然后通过在有利于氧化亚硅溢出的条件下如高温形成氧化亚硅气体，再将气体凝结成棒状、板状或颗粒状或粉状氧化亚硅。该方法在氧化亚硅气体凝结时会冷凝与设备冷处形成块体，造成设备堵塞或产粉量不足，进而不能够长期连续生产。
4、中国专利(cn109888246a)提出了一种具有梯度结构的氧化亚硅复合负极材料，由内至外依次分布的二氧化硅层、氧化亚硅材料层和碳包覆层构成的核壳结构。具有一定的使用寿命和比容量，然而生产工艺为冷凝于收集器上，再破碎并再冷凝于收集器上反复多次，生产工艺繁琐、首次效率并未有较大改善，无法连续生产。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了提供一种用于氧化亚硅或核心掺杂的氧化亚硅粉体的生产方法与装置，以实现对氧化亚硅、特别是核心掺杂的氧化亚硅粉体的高效、连续生产制备等。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本发明的技术方案之一提供了一种用于氧化亚硅或核心掺杂的氧化亚硅粉体的生产工艺，包括以下步骤：
4、(1)将用于产生氧化亚硅的反应物料置于加热腔内，加热产生氧化亚硅蒸汽；
5、(2)当氧化亚硅蒸汽产生量足够时，其溢出至冷凝造粒腔内，同时将形核剂从氧化亚硅蒸汽上方布撒并由重力落下；
6、(3)在形核剂下落过程中，使得氧化亚硅蒸汽冷凝于形核剂表面，并形成由氧化亚硅壳层包覆形核剂内核的氧化亚硅粉体。
7、进一步的，步骤(1)中，所述反应物料为氧化亚硅，或用于反应生成氧化亚硅蒸汽的含硅物料。
8、进一步的，步骤(1)中，加热温度为1000℃～1500℃。
9、进一步的，步骤(1)中，加热腔内的真空度保持在0.001pa～100pa。
10、进一步的，步骤(2)中，形核剂在布撒前的温度控制在-40℃至1000℃。
11、进一步的，步骤(2)中，所述形核剂为金属、碱金属、金属混合物、金属氧化物、非金属氧化物或氮化物等。
12、更进一步的，步骤(2)中，所述形核剂为二氧化硅、硅、氧化亚硅、二氧化钛、锂金属、含锂化合物或锂氧化物等。具体的，当形核剂为氧化亚硅时，所生成粉体即为单纯的氧化亚硅粉体，而当形核剂为其他冷凝核心时，即为具有核心掺杂的氧化亚硅粉体。
13、进一步的，步骤(2)中，所述形核剂的粒径为0.1nm～100μm，优选的，其粒径范围可以为5nm～5μm。
14、本发明的技术方案之二提供了一种用于氧化亚硅或核心掺杂的氧化亚硅粉体的生产装置，其用于实施上述任一生产工艺，包括：
15、备料机构，其包括备料腔、安装在备料腔中并用于转移物料反应框架的抓取组件，在物料反应框架上安置有用于盛装反应物料的反应盘；
16、反应机构，其包括与所述备料腔下方相连通的反应腔，以及安装在所述反应腔底部并用于安置所述物料反应框架的回转盘，所述反应腔与备料腔之间还设有可开闭的转料气密门；
17、冷凝造粒机构，其包括位于所述反应腔旁并与其连通的冷凝造粒腔，以及安装在冷凝造粒腔顶部并用于安装形核剂物料的形核剂罐体，所述形核剂罐体底部出料管与所述冷凝造粒腔相连通。
18、进一步的，所述抓取组件为设置在备料腔顶部的卷扬抓钩系统，其用于钩住物料反应框架在备料腔与反应腔之间转移。
19、进一步的，所述反应腔内还设有呈倾斜状态并可转动的回转盘，反应时，各组物料反应框架沿周向等间距放置在回转盘上。优选的，回转盘的倾斜角度为5～15°即可。这样，当多组物料反应框架置于回转盘上时，总是更重的物料反应框架位于低点，通过此方式可以实现重力筛选反应盘，无需开炉人工分辨反应盘内料是否反应完。具体过程为：反应一段时间后，反应最完全的装有反应盘的物料反应框架升至最高点，此时便可将其取出，并将装有新的反应盘的物料反应框架放入反应盘上，由于新的物料反应框架因装有更多反应物料，具有更大质量，有下降趋势，致使转盘旋转，新装入的物料反应框架降至相对低点，同时，反应相对更完全反应的较轻的物料框架随转盘旋转至高点，方便下一次取出。依此进行可以连续生产不停炉。回转盘设计简单，磨损部位只有轴心部位，采用耐高温轴承或耐高温润滑材质相对滑动。
20、进一步的，所述反应腔与备料腔之间还设有隔温腔，所述隔温腔与备料腔之间设置所述转料气密门，所述隔温腔与所述反应腔之间设有可开闭的隔温门。
21、进一步的，所述形核剂罐体的底部出料管还伸入所述冷凝造粒腔内，在所述底部出料管上设有用于均匀布撒的布料网，所述底部出料管上还设有布料振动器。
22、进一步的，所述冷凝造粒腔的底部还连接设置一出料罐。
23、更进一步的，所述出料罐与冷凝造粒腔之间还设有可开闭的出料气密门。
24、进一步的，所述备料腔、反应腔、冷凝造粒腔、形核剂罐体上还分别设有独立的用于控制其内部气压的真空与气体置换机构。
25、进一步的，所述反应腔内还设有加热元件，所述冷凝造粒腔与形核剂罐体处还分别设有控温组件。
26、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
27、(1)工艺简单可操作性强，配合多种冷凝核心可连续生产高性能氧化亚硅粉体、多种参杂氧化亚硅粉体生产的粉体可用于高性能锂离子电池负极材料。
28、(2)生产成本低，原料简单，可使用多种硅源、二氧化硅，可使用多种冷凝核心，对核心形貌无特殊要求。
29、(3)工艺批次产量大，开炉升温一次可长久生产。环境友好，反应环境密闭，无水污染和空气污染。生产环境安全，自动化水平高，工人不直接接触原料、产品。
30、(4)设备结构简单，易于维护，设备炉内高温区无精密易损机械，全设备无连续磨损器件，产成品纯度高无磨削屑；
31、(5)可以在完全密闭和真空或气氛下的环境下进行氧化亚硅蒸汽的反应，无需停炉加料或停炉更换易损配件，提高了生产效率，降低了能耗；
32、(6)所生产的氧化亚硅或核心掺杂的氧化亚硅粉体，初步解决了目前氧化亚硅掺杂和预锂的困难，形成的核心掺杂氧化亚硅粉体，其掺杂核心可以为各种元素掺杂，包含锂金属锂、锂金属氧化物、锂盐等，可以直接在制备氧化亚硅时同步进行预锂。或者当冷凝核心替换为二氧化硅或者氧化亚硅时提供较低的内部核心应力的氧化亚硅粉体进而提升其作为锂离子电池负极材料时的循环寿命。而当冷凝核心替换为纯硅时将提供氧化亚硅包覆纯硅粉体。以上粉体可以进行碳包覆，成为锂离子电池负极材料。