本發(fā)明涉及高密度四氧化三錳前驅(qū)體高純碳酸錳的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于生產(chǎn)高密度四氧化三錳前驅(qū)體高純碳酸錳的網(wǎng)罩式攪拌器的反應(yīng)釜。

背景技術(shù)：

近年來，為了能逐步解決制約當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源短缺、溫室氣體及大氣污染這三大問題，在全世界掀起了一個(gè)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的高潮，一些發(fā)達(dá)國家相繼出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)政策刺激新能源汽車的發(fā)展。鋰離子電池作為一種綠色儲(chǔ)能二次電池，由于具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。近十年在技術(shù)、生產(chǎn)、市場(chǎng)上獲得了快速發(fā)展，已經(jīng)形成了一個(gè)大的新能源產(chǎn)業(yè)，越來越受到各方面的重視。鋰離子電池的關(guān)鍵部分是正極材料，目前鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料、磷酸亞鐵鋰，其中鎳鈷錳酸鋰三元材料具有鈷酸鋰良好的導(dǎo)電性和循環(huán)性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的安全性能，而錳酸鋰的安全性好，原料來源廣，成本低，制造工藝簡(jiǎn)單可靠，據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè)，鎳鈷錳酸鋰三元系和錳酸鋰相結(jié)合的方式將是全球動(dòng)力電池市場(chǎng)的主流趨勢(shì)。

目前，以錳礦石為原料生產(chǎn)的電解二氧化錳及普通的金屬氧化法生產(chǎn)的四氧化三錳的雜質(zhì)含量均滿足不了高端動(dòng)力電池企業(yè)的要求。必須要通過技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)出高純、高密度四氧化三錳，并以此為原料，生產(chǎn)高純、高密度動(dòng)力型錳酸鋰來滿足動(dòng)力電池的要求。隨著高純mn3o4制備limn2o4電池的研究，mn3o4將進(jìn)入全新的鋰離子動(dòng)力電池的廣泛應(yīng)用階段。高純碳酸錳是制造動(dòng)力電池用高密度四氧化三錳的前驅(qū)體主要原料。以高純金屬錳為原料，通過酸浸、除雜、碳酸化，生成錳的碳酸鹽，再經(jīng)過一定條件的干燥焙燒來生成高純、高密度的四氧化三錳。

在工業(yè)生產(chǎn)高密度四氧化三錳前驅(qū)體高純碳酸錳過程中，原料間需要進(jìn)行化學(xué)和物理反應(yīng)，而反應(yīng)釜?jiǎng)t是一種生產(chǎn)高密度四氧化三錳前驅(qū)體高純碳酸錳容器。反應(yīng)釜中對(duì)生產(chǎn)高密度四氧化三錳前驅(qū)體高純碳酸錳的原料：氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)，進(jìn)行攪拌。傳統(tǒng)的攪拌方法通常是采用葉片式攪拌，在攪拌過程中，攪拌的原料運(yùn)動(dòng)軌跡距離短，交合的不均勻，直接影響反應(yīng)的速率，導(dǎo)致反應(yīng)過程中產(chǎn)生的碳酸錳晶核數(shù)量少，晶核小，反應(yīng)效率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種網(wǎng)罩式攪拌器的反應(yīng)釜，用以解決現(xiàn)有技術(shù)采用葉片式攪拌，在攪拌過程中，攪拌的原料運(yùn)動(dòng)軌跡距離短，交合不均勻，直接影響反應(yīng)的速率，導(dǎo)致反應(yīng)過程中產(chǎn)生的碳酸錳晶核數(shù)量少，晶核小，反應(yīng)效率低的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種網(wǎng)罩式攪拌器的反應(yīng)釜，包括反應(yīng)釜支架，安裝在所述反應(yīng)釜支架上的反應(yīng)釜釜體，設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體內(nèi)的盤管式加熱器以及設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體底部的排料閥，其特征在于：

所述反應(yīng)釜釜體上設(shè)置有溫度傳感器和ph值傳感器，所述溫度傳感器用于檢測(cè)所述反應(yīng)釜釜體內(nèi)的溫度，所述ph值傳感器用于檢測(cè)所述反應(yīng)釜釜體內(nèi)的ph值；

所述反應(yīng)釜釜體上設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體內(nèi)的網(wǎng)罩式攪拌器連接；

所述反應(yīng)釜釜體內(nèi)腔下方設(shè)置有原料噴射模塊，用于給所述反應(yīng)釜提供原料。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)罩式攪拌器包括攪拌器軸，所述攪拌器軸一端穿過帶座軸承與所述聯(lián)軸器連接，所述帶座軸承設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體上，所述攪拌器軸另一端與設(shè)置在所述應(yīng)釜釜體內(nèi)腔下方的底部軸承連接，所述攪拌器軸上設(shè)置有基板，所述基板上固定有網(wǎng)罩一端，所述網(wǎng)罩另一端通過橫桿與所述攪拌器軸連接。

進(jìn)一步，所述攪拌器軸主要由上部軸和下部軸構(gòu)成，所述上部軸一端采用焊接或螺絲連接在所述基板中心，另一端與所述聯(lián)軸器連接，所述下部軸一端與所述橫桿焊接，另一端與所述底部軸承連接；所述網(wǎng)罩包括兩個(gè)以上直徑不同的網(wǎng)罩層，所述網(wǎng)罩層一端以同心圓方式排列焊接在所述基板上，所述最外層的網(wǎng)罩層另一端焊接有至少兩根以上的所述橫桿；所述網(wǎng)罩層為帶有網(wǎng)孔的空心圓柱形；所述網(wǎng)罩上的相鄰兩層網(wǎng)罩層之間的網(wǎng)孔相互交錯(cuò)排列。

更進(jìn)一步，所述基板為不設(shè)有孔的金屬板；所述最外層的網(wǎng)罩層底部為喇叭狀，所述喇叭狀開口面的夾角角度在120~160度之間；所述喇叭狀最大直徑處與所述盤管式加熱器的最小直線距離在5~10mm之間；所述網(wǎng)罩層上的網(wǎng)孔直徑在15~25mm之間，每個(gè)網(wǎng)孔間距在20~30mm之間；所述網(wǎng)罩層材料厚度為2~3.5mm之間；所述橫桿分別設(shè)置3根，相鄰兩根橫桿之間的夾角相差120度。

還進(jìn)一步，所述網(wǎng)罩層包括外網(wǎng)罩層和中間網(wǎng)罩層，所述外網(wǎng)罩層的直徑和高度比所述中間網(wǎng)罩層的直徑和高度分別大1倍。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)罩層包括外網(wǎng)罩層、中間網(wǎng)罩層和內(nèi)網(wǎng)罩層；所述外網(wǎng)罩層的直徑比所述中間網(wǎng)罩層的直徑大120~200mm；所述外網(wǎng)罩層的高度比所述中間網(wǎng)罩層的高度高200~350mm；所述中間網(wǎng)罩層的直徑比所述內(nèi)網(wǎng)罩層的直徑大120~200mm；所述中間網(wǎng)罩層的高度比所述內(nèi)網(wǎng)罩層的高度高200~350mm。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)罩層為多層時(shí)，相鄰網(wǎng)罩層之間的間距在60~100毫米之間，相鄰網(wǎng)罩層之間的高度差距在200~350毫米之間。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)罩式攪拌器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述盤管式加熱器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構(gòu)成，所述盤管式加熱器內(nèi)流通有導(dǎo)熱介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為：水、蒸氣、油其中的一種。

本發(fā)明采用獨(dú)特的多層網(wǎng)罩式攪拌器結(jié)合盤管式加熱器可以使被攪拌的高純碳酸錳的原料：氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生軸向、徑向運(yùn)動(dòng)，加快分子運(yùn)動(dòng)速度，增加碰撞機(jī)率，從而徹底解決了傳統(tǒng)反應(yīng)釜內(nèi)部反應(yīng)過程中產(chǎn)生的碳酸錳晶核數(shù)量少，晶核小的問題，提高了反應(yīng)效率。達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)四氧化三錳前驅(qū)體高密度碳酸錳的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的一實(shí)施例外觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的一實(shí)施例反應(yīng)釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的一實(shí)施例原材料運(yùn)動(dòng)方向示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的一實(shí)施例網(wǎng)罩式攪拌器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的一實(shí)施例網(wǎng)罩式攪拌器仰視圖；

圖6是本發(fā)明提供的一實(shí)施例網(wǎng)罩式攪拌器剖視圖。

其中，1：反應(yīng)釜支架；2：反應(yīng)釜釜體；3：溫度傳感器；4：聯(lián)軸器；5：電機(jī)；6：攪拌器軸；7：ph值傳感器；8：盤管式加熱器；9：原料噴射模塊；10：排料閥；11：帶座軸承；12：網(wǎng)罩；13：底部軸承；121：基板；122：網(wǎng)罩層；123：橫桿；601：上部軸；602：下部軸；1221：內(nèi)網(wǎng)罩層；1222：中間網(wǎng)罩層；1223：外網(wǎng)罩層。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-6所示，一種網(wǎng)罩式攪拌器的反應(yīng)釜，包括反應(yīng)釜支架1，安裝在所述反應(yīng)釜支架1上的反應(yīng)釜釜體2，設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體2內(nèi)的盤管式加熱器8以及設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體2底部的排料閥10，所述反應(yīng)釜釜體2上設(shè)置有溫度傳感器3和ph值傳感器7，所述溫度傳感器3用于檢測(cè)所述反應(yīng)釜釜體2內(nèi)的溫度，所述ph值傳感器7用于檢測(cè)所述反應(yīng)釜釜體2內(nèi)的ph值；

所述反應(yīng)釜釜體2上設(shè)置有電機(jī)5，所述電機(jī)5的輸出軸通過聯(lián)軸器4與設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體2內(nèi)的網(wǎng)罩式攪拌器連接；

所述反應(yīng)釜釜體2內(nèi)腔下方設(shè)置有原料噴射模塊9，用于給所述反應(yīng)釜提供原料。

在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述網(wǎng)罩式攪拌器包括攪拌器軸6，所述攪拌器軸6一端穿過帶座軸承11與所述聯(lián)軸器4連接，所述帶座軸承11設(shè)置在所述反應(yīng)釜釜體2上，所述攪拌器軸6另一端與設(shè)置在所述應(yīng)釜釜體2內(nèi)腔下方的底部軸承13連接，所述攪拌器軸6上設(shè)置有基板121，所述基板121上固定有網(wǎng)罩12一端，所述網(wǎng)罩12另一端通過橫桿123與所述攪拌器軸6連接。

根據(jù)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在另一個(gè)實(shí)施例中，所述攪拌器軸6主要由上部軸601和下部軸602構(gòu)成，所述上部軸601一端采用焊接或螺絲連接在所述基板121中心，另一端與所述聯(lián)軸器4連接，所述下部軸602一端與所述橫桿123焊接，另一端與所述底部軸承13連接；所述網(wǎng)罩12包括兩個(gè)以上直徑不同的網(wǎng)罩層122，所述網(wǎng)罩層122一端以同心圓方式排列焊接在所述基板121上，所述最外層的網(wǎng)罩層122另一端焊接有至少兩根以上的所述橫桿123；所述網(wǎng)罩層122為帶有網(wǎng)孔的空心圓柱形；所述網(wǎng)罩12上的相鄰兩層網(wǎng)罩層122之間的網(wǎng)孔相互交錯(cuò)排列。

所述基板121為不設(shè)有孔的金屬板；所述最外層的網(wǎng)罩層122底部為喇叭狀，所述喇叭狀開口面的夾角角度在120~160度之間；所述喇叭狀最大直徑處與所述盤管式加熱器8的最小直線距離在5~10mm之間；所述網(wǎng)罩層122上的網(wǎng)孔直徑在15~25mm之間，每個(gè)網(wǎng)孔間距在20~30mm之間；所述網(wǎng)罩層122材料厚度為2~3.5mm之間；所述橫桿123分別設(shè)置3根，相鄰兩根橫桿123之間的夾角相差120度。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，可以得出一種帶有兩層網(wǎng)罩層的攪拌器：網(wǎng)罩層122包括外網(wǎng)罩層1223和中間網(wǎng)罩層1222，所述外網(wǎng)罩層1223的直徑和高度比所述中間網(wǎng)罩層1222的直徑和高度分別大1倍。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，還可以得出另一種帶有三層網(wǎng)罩層的攪拌器：網(wǎng)罩層122包括外網(wǎng)罩層1223、中間網(wǎng)罩層1222和內(nèi)網(wǎng)罩層1221；所述外網(wǎng)罩層1223的直徑比所述中間網(wǎng)罩層1222的直徑大120~200mm；所述外網(wǎng)罩層1223的高度比所述中間網(wǎng)罩層1222的高度高200~350mm；所述中間網(wǎng)罩層1222的直徑比所述內(nèi)網(wǎng)罩層1221的直徑大120~200mm；所述中間網(wǎng)罩層1222的高度比所述內(nèi)網(wǎng)罩層1221的高度高200~350mm。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，又可以得出另一種帶有多層網(wǎng)罩層的攪拌器：網(wǎng)罩層122為多層時(shí)，相鄰網(wǎng)罩層之間的間距在60~100毫米之間，相鄰網(wǎng)罩層之間的高度差距在200~350毫米之間。

上述所有的實(shí)施例中，所述網(wǎng)罩式攪拌器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構(gòu)成。所述盤管式加熱器8由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構(gòu)成，所述盤管式加熱器8內(nèi)流通有導(dǎo)熱介質(zhì)。所述導(dǎo)熱介質(zhì)為：水、蒸氣、油其中的一種。

如圖3所示，工作時(shí)，用于生產(chǎn)高純碳酸錳的原料：氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液從反應(yīng)釜的下部原料噴射模塊9噴出，緩慢的上升，同時(shí)導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入盤管式加熱,8，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)部加熱，電機(jī)5帶動(dòng)網(wǎng)罩12轉(zhuǎn)動(dòng)，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)在轉(zhuǎn)動(dòng)的網(wǎng)罩帶動(dòng)下，緩慢的做圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行交合，在離心力的左右下，緩慢的從網(wǎng)孔中甩出，而相鄰的網(wǎng)罩的孔是錯(cuò)開的，這層網(wǎng)罩的孔對(duì)應(yīng)的是另外一層網(wǎng)罩無孔的區(qū)域，當(dāng)組成的原料從孔中甩出，運(yùn)動(dòng)到相鄰的另外一層網(wǎng)罩處就會(huì)受到阻礙，沖擊到無孔的區(qū)域而向四周擴(kuò)散，同時(shí)網(wǎng)罩一直再轉(zhuǎn)動(dòng)，四周擴(kuò)散的原料又跟著網(wǎng)罩做圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受離心作用，繼續(xù)從有孔的地方甩出，在多層網(wǎng)罩的情況下，原料按上面的軌跡運(yùn)動(dòng)，當(dāng)原料從最外一層網(wǎng)罩甩出，沖擊到盤管式加熱器的內(nèi)壁；盤管式加熱器8對(duì)原料進(jìn)行熱傳遞，進(jìn)行加熱，同時(shí)，由于最外層網(wǎng)罩的下部為喇叭口形狀，下部喇叭口與盤管式加熱器的最下部的間距很小，阻力大，大部分原料以盤管式加熱器8為軸從上部流出。在上面的運(yùn)動(dòng)的過程中，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)不斷的進(jìn)行軸向、徑向運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生碳酸錳晶核。當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)部的原料供給達(dá)到設(shè)置值時(shí)，就會(huì)停止供給原料。此時(shí)內(nèi)部氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)在網(wǎng)罩式攪拌器的攪拌下，其下部就會(huì)形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，內(nèi)部的原料就會(huì)以盤管式加熱器8為軸從上部流出，下部流入，如此循環(huán)，進(jìn)一步讓原料之間產(chǎn)生反應(yīng)生成碳酸錳晶核。而在網(wǎng)罩12內(nèi)部，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)會(huì)有上升運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)，離心運(yùn)動(dòng)，四周擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式。反應(yīng)釜內(nèi)部氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)的多種運(yùn)動(dòng)方式，長距離的遠(yuǎn)動(dòng)軌跡等因素，大大的增加了原料間的碰撞機(jī)率，也讓原料更好的交合在一起的，從而大大的提高了原料間的反應(yīng)效率等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)罩層123不同的高度可以把內(nèi)部上升的原料均勻的分開再交合。當(dāng)反應(yīng)到達(dá)一定時(shí)間，內(nèi)部合成反應(yīng)結(jié)束后，電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，沉淀劑從反應(yīng)釜的下部原料噴射模塊9噴出，此過程中產(chǎn)生的碳酸錳晶核在運(yùn)動(dòng)中吸附沉淀劑新生晶核及微晶，形成碳酸錳粒子沉入反應(yīng)釜底部，沉淀的溶液室溫下靜置陳化，使沉淀聚沉，顆粒變大。陳化時(shí)間為9~10小時(shí)，再通過2-5、排料閥排出洗滌過濾、干燥，即可獲得高純度的碳酸錳。

本發(fā)明采用獨(dú)特的多層網(wǎng)罩式攪拌器結(jié)合盤管式加熱器可以使被攪拌的高純碳酸錳的原料：氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生軸向、徑向運(yùn)動(dòng)，加快分子運(yùn)動(dòng)速度，增加碰撞機(jī)率，從而徹底解決了傳統(tǒng)反應(yīng)釜內(nèi)部反應(yīng)過程中產(chǎn)生的碳酸錳晶核數(shù)量少，晶核小的問題，提高了反應(yīng)效率。達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)四氧化三錳前驅(qū)體高密度碳酸錳的目的。