一種網罩式攪拌器的反應釜的制作方法

本發明涉及高密度四氧化三錳前驅體高純碳酸錳的生產技術領域，特別涉及一種用于生產高密度四氧化三錳前驅體高純碳酸錳的網罩式攪拌器的反應釜。

背景技術：

近年來，為了能逐步解決制約當前經濟發展的能源短缺、溫室氣體及大氣污染這三大問題，在全世界掀起了一個發展新能源產業的高潮，一些發達國家相繼出臺了一系列鼓勵政策刺激新能源汽車的發展。鋰離子電池作為一種綠色儲能二次電池，由于具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、無環境污染等優點。近十年在技術、生產、市場上獲得了快速發展，已經形成了一個大的新能源產業，越來越受到各方面的重視。鋰離子電池的關鍵部分是正極材料，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電性和循環性能、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，制造工藝簡單可靠，據行業預測，鎳鈷錳酸鋰三元系和錳酸鋰相結合的方式將是全球動力電池市場的主流趨勢。

目前，以錳礦石為原料生產的電解二氧化錳及普通的金屬氧化法生產的四氧化三錳的雜質含量均滿足不了高端動力電池企業的要求。必須要通過技術創新，研發出高純、高密度四氧化三錳，并以此為原料，生產高純、高密度動力型錳酸鋰來滿足動力電池的要求。隨著高純mn3o4制備limn2o4電池的研究，mn3o4將進入全新的鋰離子動力電池的廣泛應用階段。高純碳酸錳是制造動力電池用高密度四氧化三錳的前驅體主要原料。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。

在工業生產高密度四氧化三錳前驅體高純碳酸錳過程中，原料間需要進行化學和物理反應，而反應釜則是一種生產高密度四氧化三錳前驅體高純碳酸錳容器。反應釜中對生產高密度四氧化三錳前驅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物質，進行攪拌。傳統的攪拌方法通常是采用葉片式攪拌，在攪拌過程中，攪拌的原料運動軌跡距離短，交合的不均勻，直接影響反應的速率，導致反應過程中產生的碳酸錳晶核數量少，晶核小，反應效率低等問題。

技術實現要素：

本發明提供一種網罩式攪拌器的反應釜，用以解決現有技術采用葉片式攪拌，在攪拌過程中，攪拌的原料運動軌跡距離短，交合不均勻，直接影響反應的速率，導致反應過程中產生的碳酸錳晶核數量少，晶核小，反應效率低的技術問題。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案實現：

一種網罩式攪拌器的反應釜，包括反應釜支架，安裝在所述反應釜支架上的反應釜釜體，設置在所述反應釜釜體內的盤管式加熱器以及設置在所述反應釜釜體底部的排料閥，其特征在于：

所述反應釜釜體上設置有溫度傳感器和ph值傳感器，所述溫度傳感器用于檢測所述反應釜釜體內的溫度，所述ph值傳感器用于檢測所述反應釜釜體內的ph值；

所述反應釜釜體上設置有電機，所述電機的輸出軸通過聯軸器與設置在所述反應釜釜體內的網罩式攪拌器連接；

所述反應釜釜體內腔下方設置有原料噴射模塊，用于給所述反應釜提供原料。

優選地，所述網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軸器連接，所述帶座軸承設置在所述反應釜釜體上，所述攪拌器軸另一端與設置在所述應釜釜體內腔下方的底部軸承連接，所述攪拌器軸上設置有基板，所述基板上固定有網罩一端，所述網罩另一端通過橫桿與所述攪拌器軸連接。

進一步，所述攪拌器軸主要由上部軸和下部軸構成，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；所述網罩包括兩個以上直徑不同的網罩層，所述網罩層一端以同心圓方式排列焊接在所述基板上，所述最外層的網罩層另一端焊接有至少兩根以上的所述橫桿；所述網罩層為帶有網孔的空心圓柱形；所述網罩上的相鄰兩層網罩層之間的網孔相互交錯排列。

更進一步，所述基板為不設有孔的金屬板；所述最外層的網罩層底部為喇叭狀，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；所述網罩層上的網孔直徑在15~25mm之間，每個網孔間距在20~30mm之間；所述網罩層材料厚度為2~3.5mm之間；所述橫桿分別設置3根，相鄰兩根橫桿之間的夾角相差120度。

還進一步，所述網罩層包括外網罩層和中間網罩層，所述外網罩層的直徑和高度比所述中間網罩層的直徑和高度分別大1倍。

優選地，所述網罩層包括外網罩層、中間網罩層和內網罩層；所述外網罩層的直徑比所述中間網罩層的直徑大120~200mm；所述外網罩層的高度比所述中間網罩層的高度高200~350mm；所述中間網罩層的直徑比所述內網罩層的直徑大120~200mm；所述中間網罩層的高度比所述內網罩層的高度高200~350mm。

優選地，所述網罩層為多層時，相鄰網罩層之間的間距在60~100毫米之間，相鄰網罩層之間的高度差距在200~350毫米之間。

優選地，所述網罩式攪拌器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構成。

優選地，所述盤管式加熱器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構成，所述盤管式加熱器內流通有導熱介質。

優選地，所述導熱介質為：水、蒸氣、油其中的一種。

本發明采用獨特的多層網罩式攪拌器結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物質產生軸向、徑向運動，加快分子運動速度，增加碰撞機率，從而徹底解決了傳統反應釜內部反應過程中產生的碳酸錳晶核數量少，晶核小的問題，提高了反應效率。達到工業化規模生產四氧化三錳前驅體高密度碳酸錳的目的。

附圖說明

圖1是本發明提供的一實施例外觀結構示意圖；

圖2是本發明提供的一實施例反應釜內部結構示意圖；

圖3是本發明提供的一實施例原材料運動方向示意圖；

圖4是本發明提供的一實施例網罩式攪拌器結構示意圖；

圖5是本發明提供的一實施例網罩式攪拌器仰視圖；

圖6是本發明提供的一實施例網罩式攪拌器剖視圖。

其中，1：反應釜支架；2：反應釜釜體；3：溫度傳感器；4：聯軸器；5：電機；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：網罩；13：底部軸承；121：基板；122：網罩層；123：橫桿；601：上部軸；602：下部軸；1221：內網罩層；1222：中間網罩層；1223：外網罩層。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1-6所示，一種網罩式攪拌器的反應釜，包括反應釜支架1，安裝在所述反應釜支架1上的反應釜釜體2，設置在所述反應釜釜體2內的盤管式加熱器8以及設置在所述反應釜釜體2底部的排料閥10，所述反應釜釜體2上設置有溫度傳感器3和ph值傳感器7，所述溫度傳感器3用于檢測所述反應釜釜體2內的溫度，所述ph值傳感器7用于檢測所述反應釜釜體2內的ph值；

所述反應釜釜體2上設置有電機5，所述電機5的輸出軸通過聯軸器4與設置在所述反應釜釜體2內的網罩式攪拌器連接；

所述反應釜釜體2內腔下方設置有原料噴射模塊9，用于給所述反應釜提供原料。

在一個實施例中，優選地，所述網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與所述聯軸器4連接，所述帶座軸承11設置在所述反應釜釜體2上，所述攪拌器軸6另一端與設置在所述應釜釜體2內腔下方的底部軸承13連接，所述攪拌器軸6上設置有基板121，所述基板121上固定有網罩12一端，所述網罩12另一端通過橫桿123與所述攪拌器軸6連接。

根據上述實施例的結構，在另一個實施例中，所述攪拌器軸6主要由上部軸601和下部軸602構成，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；所述網罩12包括兩個以上直徑不同的網罩層122，所述網罩層122一端以同心圓方式排列焊接在所述基板121上，所述最外層的網罩層122另一端焊接有至少兩根以上的所述橫桿123；所述網罩層122為帶有網孔的空心圓柱形；所述網罩12上的相鄰兩層網罩層122之間的網孔相互交錯排列。

所述基板121為不設有孔的金屬板；所述最外層的網罩層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；所述網罩層122上的網孔直徑在15~25mm之間，每個網孔間距在20~30mm之間；所述網罩層122材料厚度為2~3.5mm之間；所述橫桿123分別設置3根，相鄰兩根橫桿123之間的夾角相差120度。

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

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

根據上述的結構，又可以得出另一種帶有多層網罩層的攪拌器：網罩層122為多層時，相鄰網罩層之間的間距在60~100毫米之間，相鄰網罩層之間的高度差距在200~350毫米之間。

上述所有的實施例中，所述網罩式攪拌器由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構成。所述盤管式加熱器8由不銹鋼0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一種構成，所述盤管式加熱器8內流通有導熱介質。所述導熱介質為：水、蒸氣、油其中的一種。

如圖3所示，工作時，用于生產高純碳酸錳的原料：氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液從反應釜的下部原料噴射模塊9噴出，緩慢的上升，同時導熱介質進入盤管式加熱,8，對反應釜內部加熱，電機5帶動網罩12轉動，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應物質在轉動的網罩帶動下，緩慢的做圓周運動，同時進行交合，在離心力的左右下，緩慢的從網孔中甩出，而相鄰的網罩的孔是錯開的，這層網罩的孔對應的是另外一層網罩無孔的區域，當組成的原料從孔中甩出，運動到相鄰的另外一層網罩處就會受到阻礙，沖擊到無孔的區域而向四周擴散，同時網罩一直再轉動，四周擴散的原料又跟著網罩做圓周運動，同時受離心作用，繼續從有孔的地方甩出，在多層網罩的情況下，原料按上面的軌跡運動，當原料從最外一層網罩甩出，沖擊到盤管式加熱器的內壁；盤管式加熱器8對原料進行熱傳遞，進行加熱，同時，由于最外層網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。在上面的運動的過程中，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應物質不斷的進行軸向、徑向運動，從而進行反應產生碳酸錳晶核。當反應釜內部的原料供給達到設置值時，就會停止供給原料。此時內部氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應物質在網罩式攪拌器的攪拌下，其下部就會形成一個負壓區，內部的原料就會以盤管式加熱器8為軸從上部流出，下部流入，如此循環，進一步讓原料之間產生反應生成碳酸錳晶核。而在網罩12內部，氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應物質會有上升運動，圓周運動，離心運動，四周擴散運動等運動方式。反應釜內部氧氣、硫酸錳溶液、氨水溶液組成的反應物質的多種運動方式，長距離的遠動軌跡等因素，大大的增加了原料間的碰撞機率，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效率等優點。網罩層123不同的高度可以把內部上升的原料均勻的分開再交合。當反應到達一定時間，內部合成反應結束后，電機低速轉動，沉淀劑從反應釜的下部原料噴射模塊9噴出，此過程中產生的碳酸錳晶核在運動中吸附沉淀劑新生晶核及微晶，形成碳酸錳粒子沉入反應釜底部，沉淀的溶液室溫下靜置陳化，使沉淀聚沉，顆粒變大。陳化時間為9~10小時，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。

本發明采用獨特的多層網罩式攪拌器結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物質產生軸向、徑向運動，加快分子運動速度，增加碰撞機率，從而徹底解決了傳統反應釜內部反應過程中產生的碳酸錳晶核數量少，晶核小的問題，提高了反應效率。達到工業化規模生產四氧化三錳前驅體高密度碳酸錳的目的。