CN206156767U - 一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铅酸电池材料制备领域，尤其涉及一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，包括预混合处理部分和制备处理部分，所述预混合处理部分包括预混合搅拌桶，该预混合搅拌桶的入口处连通设有内部灌装有铅粉原料的自动加粉装置，该入口的旁边还设有连通预混合搅拌桶内部的输水管道；所述制备处理部分包括反应釜，反应釜的物料进口与预混合搅拌桶的出口相连通，反应釜的上方连通设有硫酸投加装置。本实用新型通过在反应釜之前增设预混合搅拌处理部分，将制备过程中投加的去离子水及硫酸溶液分步进行，搅拌混合效率高，缩短制备反应时间，解决了现有技术中因制备反应时间长、温度高而导致制备反应产物的颗粒变大且不均匀的技术问题。

Description

一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***

技术领域

本实用新型涉及铅酸电池材料制备领域，尤其涉及一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***。

背景技术

日前，在铅酸蓄电池生产中，为了延长电池循环寿命，通常最有效的措施之一是采用高含量四碱式硫酸铅的铅膏，而四碱式硫酸铅简写为4BS，作为晶核的4BS的加入可以控制形成的4BS的数量和晶粒大小，克服了高含量大晶粒4BS极板化成的问题，电池的放电性能优良。

中国发明专利201310281747.4公开了一种四碱式硫酸铅的制备方法，包括以下步骤：A.称取样品、B.水热反应、C.球磨处理、D.真空干燥、E.后处理等步骤。本发明采用水热结合球磨法制备4BS，最佳水热反应温度为130～160℃，最佳反应时间为4～6小时，该发明制备的4BS，其含量均可达到95％以上，且平均粒径达到10μm以下。

虽然上述技术方案，改善了铅膏晶体结构，使形成的4BS细小均匀，但是其在制备过程中仍存在一些不足，该技术方案通过将称取的铅粉及硫酸导入反应釜内，并加入蒸馏水进行水热反应，整个制备反应均在反应釜内进行，利用硫酸的放热反应，使得反应釜内的反应温度较高，同时由于投加过程中硫酸浓度得到稀释，使得水热反应时间较长，从而导致制备反应产物的结晶颗粒变大且不均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，通过在反应釜之前增设预混合搅拌处理部分，将制备过程中投加的去离子水及硫酸溶液分步进行，搅拌混合效率高，缩短制备反应时间，解决了现有技术中因制备反应时间长、温度高而导致制备反应产物的颗粒变大且不均匀的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，包括：

预混合处理部分，所述预混合处理部分包括预混合搅拌桶，该预混合搅拌桶的入口处连通设有内部灌装有铅粉原料的自动加粉装置，该入口的旁边还设有连通预混合搅拌桶内部的输水管道；以及

制备处理部分，所述制备处理部分包括反应釜，该反应釜与预混合搅拌桶均安装于机架上，反应釜的物料进口与预混合搅拌桶的出口相连通，反应釜的上方连通设有硫酸投加装置。

本实用新型通过反应釜采用向预混合后的铅泥中添加浓硫酸溶液的方法制备4BS，利用浓硫酸的放热反应瞬间产生的热量使反应釜内的铅泥迅速升温，快速得到反应产物四碱式硫酸铅，整个制备过程，反应釜升温快，制备时间短，有效抑制了结晶颗粒变大，制备率高，同时，降低了反应釜的加热能耗，降低成本。

其中，铅粉原料先进行预混合处理的目的是使铅粉与去离子水先进行充分混合，形成液相分散体系，使得后续制备反应更快速、制备产物更均匀，在很大程度上提高反应效率，缩短制备时间，此外，在制备处理工序之前增设该预混合处理工序，实现生产工艺连续性，提高生产效率。

作为改进，还包括剪切泵，所述剪切泵的第一进料口通过输送管道a与反应釜的物料出口连通，其第二进料口通过输送管道b与预混合搅拌桶的出口连通，其出料口通过进料管道a与反应釜的物料进口连通。

作为改进，所述输送管道a、剪切泵及进料管道a形成外循环剪切单元a。

作为改进，所述进料管道a上连通设有与预混合所述预混合搅拌桶内部连通的进料管道b，该进料管道b的端部设置在预混合搅拌桶的上方。

作为改进，所述输送管道b、剪切泵及进料管道b形成外循环剪切单元b。

作为改进，所述反应釜的上方还设有连通其内部的压缩空气输送管道。

作为改进，所述自动加粉装置的出料口处设有震动泵，以确保铅粉原料能够快速、顺畅地从自动加粉装置中输送至预混合搅拌桶内，提高铅粉原料投加效率。

作为改进，所述预混合搅拌桶与反应釜并排设置，自动加粉装置与硫酸投加装置通过支撑架设置在预混合搅拌桶与反应釜的上方。

作为改进，所述硫酸投加装置的出口设有流量控制阀。

作为改进，所述输送管道a、输送管道b、进料管道a及进料管道b上均设有一个或多个气动阀，实现自动、定量、连续式控制各设备动作，自动化程度高，衔接性好。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型较传统的四碱式硫酸铅的制备***相比，在反应釜之前增设预混合搅拌桶，将铅粉原料与去离子水在该预混合搅拌桶内进行充分搅拌混合后再输送至反应釜内加入硫酸溶液进行制备反应，整个搅拌反应分两步进行，更充分利用硫酸放热反应产生的热量，缩短反应釜加热时间，降低反应温度，在很大程度上抑制了四碱式硫酸铅结晶颗粒变大，使得到的4BS产物平均粒径小且均匀性好；

(2)预混合搅拌桶与反应釜之间增设剪切泵，且预混合搅拌桶和反应釜上均设有连接剪切泵的外循环搅拌单元，提高搅拌均匀性，缩短搅拌时间，且快速剥离铅核上残留的PbO，在很大程度上提高4BS转化率，得到的4BS纯度达到96％以上，同时制备反应中产生的分子间的张力能够得到缓和，使得到的4BS产物更加稳定；

综上所述，本实用新型具有自动化程度高，运行稳定，生产效率高，节能环保，成本低等优点。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或使本领域常用的，下述实施例中的工艺，如无特别说明均为本领域的常规工艺。准确称取铅粉原料，其中，本实用新型中的铅粉原料为铅酸蓄电池生产用铅粉、氧化铅、硫酸铅中的一种或多种，根据铅粉氧化度计算出氧化铅和游离铅的含量，按照氧化铅和游离铅中的铅元素选取浓硫酸溶液。

如图1所示，一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，包括预混合处理部Ⅰ分和制备处理部分Ⅱ，所述预混合处理部分Ⅰ包括预混合搅拌桶1，该预混合搅拌桶1的入口1a处连通设有内部灌装有铅粉原料的自动加粉装置2，该入口1a的旁边还设有连通预混合搅拌桶1内部的输水管道11；所述制备处理部分Ⅱ包括反应釜3，反应釜3的物料进口3a与预混合搅拌桶1的出口1b相连通，反应釜3的上方通过硫酸输送管道与硫酸投加装置31相连接。

具体地，所述预混合搅拌桶1与反应釜3并排设置在机架9上，自动加粉装置2与硫酸投加装置31通过支撑架7设置在预混合搅拌桶1与反应釜3的上方。其中，为提高自动加粉装置2内的铅粉原料顺畅、快速地流出，在该自动加粉装置2的出料口处还设有震动泵21，确保铅粉原料准确、定量加入至搅拌桶内，最大程度上提高4BS的转化率。此外，所述硫酸投加装置31的出口设有流量控制阀311，便于快速、定量控制硫酸溶液投加，确保4BS制备纯度。

值得说明的是，预混合处理部分Ⅰ使得铅粉原料先与去离子水进行充分混合反应，避免传统的制备工艺将去离子水及浓硫酸与铅粉原料同时加入反应釜3导致制备反应时间长，四碱式硫酸铅转化率低的问题，进而大大缩短后续制备时间，四碱式硫酸铅转化率高，有效抑制结晶颗粒变大。

进一步地，所述反应釜3的上方还设有连通其内部的压缩空气输送管道34，需要说明的是，该压缩空气输送管道34上连通一分流管道通入反应釜3的底部，在向反应釜3内投加浓硫酸溶液的同时，向反应釜3的底部通入少量的压缩空气，形成若干微小气泡，使压缩空气中的氧氧化铅粉原料中少量残留的铅，使其在搅拌过程中充分与浓硫酸反应生成四碱式硫酸铅，提高4BS制备纯度。此外，该反应釜3的内部设置有加热***，加完硫酸后，开启该加热***对反应釜3进行辅助加热到100℃后保温，从投加硫酸溶液到反应釜3温度加热到100℃，反应时间在2小时左右，其加热时间短，制备反应快，效率高，有效抑制了结晶颗粒变大情况，得到的四碱式硫酸铅纯度较高，且颗粒细小且均匀。

实施例二

图2为本实用新型一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***实施例二的结构示意图；如图2所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：本实施例二还包括剪切泵4，所述剪切泵4的第一进料口41通过输送管道a32与反应釜3的物料出口3b连通，其第二进料口42通过输送管道b12与预混合搅拌桶1的出口1b连通，其出料口43通过进料管道a33与反应釜3的物料进口3a连通。其中，所述输送管道a32、剪切泵4及进料管道a33形成外循环剪切单元a5。

进一步地，所述进料管道a33上连通设有与预混合搅拌桶1内部连通的进料管道b13，该进料管道b13的端部设置在预混合搅拌桶1的上方。其中，所述输送管道b12、剪切泵4及进料管道b13形成外循环剪切单元b6。值得说明的是，外循环剪切单元a5与外循环剪切单元b6之间共用同一剪切泵4及与该剪切泵4的物料出口3b连通的进料管道a33的一部分，简化设备数量及管道排布，占用面积小，成本低。

进一步地，所述输送管道a32、输送管道b12、进料管道a33及进料管道b13上均设有一个或多个气动阀，实现自动、定量、连续式控制各设备动作，自动化程度高，衔接性好。

值得说明的是，通过利用剪切泵4的物理及化学作用，在预混合搅拌桶1和反应釜3上均增设外循环式剪切搅拌单元，使预混合搅拌桶1及反应釜3内的铅泥尽快剪切稀释、水化，大大提高铅粉原料的水化程度，使得反应中产生的分子间的张力能够得到缓和，得到的4BS产物更加稳定，粒径更小；同时快速剥离铅核上残留的PbO，提高四碱式硫酸铅制备率；除此之外，大大缩短预混合处理和制备反应工序中的搅拌混合时间，制备时间短，生产效率高。在其他条件相同的情况下，预混合搅拌桶1及反应釜3增设外循环搅拌单元，使得去离子水及硫酸溶液的使用量节约30％以上。

工作过程如下：

将铅粉原料和去离子水自动、定量加入预混合搅拌桶1内，开启剪切泵4进行内外循环搅拌均匀后，通过剪切泵4将预混合搅拌桶1内的铅泥由进料管道a33送入反应釜3内，边进行内外循环搅拌边加硫酸溶液，加完硫酸溶液后，同时开启内部加热***加热反应釜3并保温，此时，继续保持反应釜3内外循环搅拌剪切均匀后，关闭加热***和剪切泵4，保持内部搅拌继续，并向反应釜3内通入压缩空气冷却铅泥，完成四碱式硫酸铅快速混合反应。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，包括：

预混合处理部分(Ⅰ)，所述预混合处理部分(Ⅰ)包括预混合搅拌桶(1)，该预混合搅拌桶(1)的入口(1a)处连通设有内部灌装有铅粉原料的自动加粉装置(2)，该入口(1a)的旁边还设有连通预混合搅拌桶(1)内部的输水管道(11)；以及

制备处理部分(Ⅱ)，所述制备处理部分(Ⅱ)包括反应釜(3)，反应釜(3)的物料进口(3a)与预混合搅拌桶(1)的出口(1b)相连通，反应釜(3)的上方连通设有硫酸投加装置(31)。

2.如权利要求1所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，还包括剪切泵(4)，所述剪切泵(4)的第一进料口(41)通过输送管道a(32)与反应釜(3)的物料出口(3b)连通，其第二进料口(42)通过输送管道b(12)与预混合搅拌桶(1)的出口(1b)连通，其出料口(43)通过进料管道a(33)与反应釜(3)的物料进口(3a)连通。

3.如权利要求2所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述输送管道a(32)、剪切泵(4)及进料管道a(33)形成外循环剪切单元a(5)。

4.如权利要求2所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述进料管道a(33)上连通设有与预混合所述预混合搅拌桶(1)内部连通的进料管道b(13)，该进料管道b(13)的端部设置在预混合搅拌桶(1)的上方。

5.如权利要求4所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述输送管道b(12)、剪切泵(4)及进料管道b(13)形成外循环剪切单元b(6)。

6.如权利要求1所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述反应釜(3)的上方还设有连通其内部的压缩空气输送管道(34)。

7.如权利要求1所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述自动加粉装置(2)的出料口处设有震动泵(21)。

8.如权利要求1所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述预混合搅拌桶(1)与反应釜(3)并排设置，自动加粉装置(2)与硫酸投加装置(31)通过支撑架(7)设置在预混合搅拌桶(1)与反应釜(3)的上方。

9.如权利要求1所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述硫酸投加装置(31)的出口设有流量控制阀(311)。

10.如权利要求4所述的一种制备四碱式硫酸铅快速混合反应***，其特征在于，所述输送管道a(32)、输送管道b(12)、进料管道a(33)及进料管道b(13)上均设有一个或多个气动阀(8)。