專利名稱：一種制備球形氫氧化鎳的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備球形氫氧化鎳的裝置，尤其涉及一整套研究與制備二次電池正極材料球形氫氧化鎳的小型化設(shè)備。
背景技術(shù)：
二次電池在エ業(yè)和生活中的應(yīng)用方興未艾，業(yè)界對二次電池正極材料的研究亦是熱火朝天，其研究對象集中在化學(xué)反應(yīng)配方和エ藝革新上，研究其反應(yīng)設(shè)備的很少。然而，各種文獻(xiàn)和期刊報導(dǎo)的對于同一個エ藝因素或材料因素的研究結(jié)論大相徑庭，有誤導(dǎo)生產(chǎn)之嫌。究其緣由，是因為各位研究者使用的實驗設(shè)備不一致，沒有統(tǒng)ー的標(biāo)準(zhǔn)，正是由于設(shè)備的差異化導(dǎo)致了實驗結(jié)果的重復(fù)性差和一致性差，難以對放大生產(chǎn)的エ藝進(jìn)行指導(dǎo)。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點是針對二次電池正極材料反應(yīng)過程及后續(xù)的單元操作，所使用的實驗器材沒有統(tǒng)ー標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致實驗結(jié)果的重復(fù)性及一致性差，難以對生產(chǎn)エ藝進(jìn)行指導(dǎo)；其次，實驗室進(jìn)行二次電池正極材料制備的小型實驗設(shè)備和放大生產(chǎn)的設(shè)備結(jié)構(gòu)上有較大的差別，致使二者在傳熱、傳質(zhì)、動量傳量和反應(yīng)過程等的存在差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在參照現(xiàn)有的成熟的生產(chǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的設(shè)計一整套小型制備球形氫氧化鎳的設(shè)備，減小了實驗到生產(chǎn)的“放大效應(yīng)”的影響；嚴(yán)格控制了原物料處理、化學(xué)反應(yīng)過程和后處理等流程，保證了實驗結(jié)果的精確性、重復(fù)性和一致性良好。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種制備球形氫氧化鎳的裝置，由預(yù)處理裝置、與預(yù)處理裝置連接的反應(yīng)裝置、與反應(yīng)裝置連接的收料裝置組成。預(yù)處理裝置通過進(jìn)行反應(yīng)原物料的預(yù)處理，保證原物料的純度、溫度、流量等因素的穩(wěn)定，以符合實驗要求。反應(yīng)裝置對化合反應(yīng)的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測與控制；收料裝置對反應(yīng)生成物進(jìn)行陳化和洗滌。進(jìn)ー步，所述的預(yù)處理裝置包括硫酸鎳儲罐及與之連接的鎳平衡桶、濃氨水儲罐及與之連接的氨水平衡桶、燒堿儲罐及與之連接的燒堿平衡桶。所述的反應(yīng)裝置包括有反應(yīng)釜。所述的收料裝置包括收料攪拌釜和洗滌處理器。收料攪拌釜的功能是陳化作用，讓球形氫氧化鎳的結(jié)晶更大。單層釜體，內(nèi)置電熱偶，單層折葉式攪拌器。陳化好的物料流向洗滌處理器。其結(jié)構(gòu)上部是圓柱體，下部是錐形體，中間是濾網(wǎng)和濾紙濾布，這樣可以保證物料的收率。反應(yīng)釜是化學(xué)反應(yīng)的場所，其采用水浴加熱或內(nèi)置四氟聚こ烯包覆的電熱偶；內(nèi)置三層攪拌器，其下層葉輪是折葉式的，其中層葉輪是推進(jìn)式的，其上層葉輪是直葉式的，主用功用是混合物料，為氫氧化鎳創(chuàng)造一個結(jié)晶成球的物理環(huán)境。反應(yīng)釜設(shè)有PH自動測量儀器，PH自動測量儀器采用梅特勒牌pH電極，將電極安裝在可以伸縮的氣缸上，通過測量程序來控制氣缸的伸縮。當(dāng)氣缸伸出吋，PH電極插入反應(yīng)釜內(nèi)，測量pH值；當(dāng)氣缸收縮時，pH電極退出反應(yīng)釜,用自來水清洗電極。進(jìn)ー步的，所述的硫酸鎳儲罐與鎳平衡桶之間、濃氨水儲罐與氨水平衡桶之間、燒堿儲罐與燒堿平衡桶之間均依次設(shè)有球閥和電磁閥。硫酸鎳儲罐及與之連通的鎳平衡桶，鎳平衡桶內(nèi)置溫控保證恒溫，使用球閥控制鎳平衡桶的液面恒定在固定高度，電磁閥的功用是防止浮球失效和硫酸鎳儲罐滲漏。燒堿儲罐及與之連通的燒堿平衡桶，燒堿平衡桶內(nèi)置溫控保證恒溫，使用球閥控制燒堿平衡桶的液面恒定在固定高度，電磁閥的功用是防止浮球失效和燒堿儲罐滲漏。濃氨水儲罐及與之連通的氨水平衡桶，氨水平衡桶內(nèi)置球閥控制氨水平衡桶的液面恒定在固定高度，電磁閥的功用是防止浮球失效和濃氨水儲罐滲漏。進(jìn)ー步的,所述的反應(yīng)爸與鎳平衡桶之間依次設(shè)有鎳計量泵和鎳流量計,反應(yīng)爸與氨水平衡桶之間依次設(shè)有氨水計量泵和氨水流量計，反應(yīng)釜與燒堿平衡桶之間依次設(shè)有燒堿計量泵和燒堿流量計；燒堿平衡桶與收料攪拌器之間還設(shè)有另ー燒堿計量泵和另ー燒堿流量計。各平衡桶的功能是保證各溶液液面恒定在固定高度和溫度穩(wěn)定。硫酸鎳和燒堿的進(jìn)料采用有單向閥的往復(fù)泵，濃氨水進(jìn)料采用碳化硅材質(zhì)的柱塞泵和緩沖器來保證計量的精度。流量計采用國標(biāo)的，可以準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)。 進(jìn)ー步的，所述的鎳平衡桶與鎳計量泵之間、鎳計量泵與鎳流量計之間、氨水平衡桶與氨水計量泵之間、氨水計量泵與氨水流量計之間、燒堿平衡桶與燒堿計量泵之間、燒堿計量泵與燒堿流量計之間均設(shè)有球閥。進(jìn)ー步的，所述的收料攪拌器與洗滌處理器之間依次設(shè)有電磁閥、收料泵和球閥，電磁閥與收料泵之間設(shè)有另ー電磁閥，該電磁閥連接有純水；洗滌處理器設(shè)有安全閥和通過壓カ調(diào)節(jié)閥連接壓縮空氣。進(jìn)ー步的，所述的洗滌處理器依次通過電磁閥和球閥連接有熱水罐。所述硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐、洗滌處理器、熱水罐的上部均為圓柱體，底部均為錐形體。錐形體的角度為10 — 30度，硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐和與之對應(yīng)的平衡桶的容積比為 10:1 —10:5。其中反應(yīng)釜內(nèi)還設(shè)有攪拌器和帶縫的倒梯形擋板，反應(yīng)釜的整體尺寸反應(yīng)釜的高度與內(nèi)徑之比為2:1—6:1，反應(yīng)釜外套有夾層，夾層厚度為3 — 10cm。反應(yīng)釜的釜底采用W形，其弧度為0.8 —1.5。反應(yīng)釜材料采用不銹鋼或玻璃鋼，或搪瓷內(nèi)村。攪拌器的結(jié)構(gòu)攪拌器的有三層不同型式的、等距離分布攪拌槳葉，其尺寸從上到下依次變大。最上層攪拌槳葉為平葉式的、四個葉片相互垂直、其葉片長度約為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 1-0. 2 ;中間層攪拌槳葉為折葉式的、四葉的、葉片與攪拌軸的夾角為30— 70度、其葉片長度約為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 10 — O. 22;最下層的攪拌槳葉為推進(jìn)式的、四個葉片、葉片與攪拌軸的夾角為30度一65度、其葉片長度約為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 1—0. 25。攪拌器材料采用316不銹鋼或包塑鋼材。倒梯形擋板一共6片，均勻分布在反應(yīng)釜內(nèi)壁圓周上，倒梯形擋板的高度為反應(yīng)釜高度的O. 6—0. 8 ;倒梯形擋板上底邊長為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 1—0. 3 ;倒梯形擋板下底邊長為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 1—0. 2 ;縫寬為反應(yīng)釜內(nèi)徑的O. 02—0. I。倒梯形擋板材料采用不銹鋼或其他塑鋼。綜上所述，本發(fā)明的制備球形氫氧化鎳的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，規(guī)范了實驗過程，包括原物料的處理、反應(yīng)過程、后處理，從物理角度和化學(xué)単元操作保證了實驗結(jié)果的精確和一致性，對生產(chǎn)エ藝有指導(dǎo)作用。


圖I是本發(fā)明實施案例制備球形氫氧化鎳的裝置的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例所描述的ー種制備球形氫氧化鎳的裝置，如圖I所示，由預(yù)處理裝置、與預(yù)處理裝置連接的反應(yīng)裝置、與反應(yīng)裝置連接的收料裝置組成。所述的預(yù)處理裝置包括硫酸鎳儲罐I及與之連接的鎳平衡桶2、濃氨水儲罐3及與之連接的氨水平衡桶4、燒堿儲罐5及與之連接的燒堿平衡桶6。所述的反應(yīng)裝置包括有反應(yīng)釜7。所述的收料裝置包括收料攪拌釜8和洗滌處理器9。進(jìn)ー步的，所述的硫酸鎳儲罐與鎳平衡桶之間、濃氨水儲罐與氨水平衡桶之間、燒堿儲罐與燒堿平衡桶之間均依次設(shè)有球閥10和電磁閥11。進(jìn)ー步的，所述的反應(yīng)釜與鎳平衡桶之間依次設(shè)有鎳計量泵12和鎳流量計13，反應(yīng)釜與氨水平衡桶之間依次設(shè)有氨水計量泵14和氨水流量計15，反應(yīng)釜與燒堿平衡桶之間依次設(shè)有燒堿計量泵16和燒堿流量計17 ;燒堿平衡桶與收料攪拌器之間還設(shè)有另ー燒堿計量泵和另ー燒堿流量計。進(jìn)ー步地，所述的鎳平衡桶與鎳計量泵之間、鎳計量泵與鎳流量計之間、氨水平衡桶與氨水計量泵之間、氨水計量泵與氨水流量計之間、燒堿平衡桶與燒堿計量泵之間、燒堿計量泵與燒堿流量計之間均設(shè)有球閥。進(jìn)ー步的，所述的收料攪拌器與洗滌處理器之間依次設(shè)有電磁閥、收料泵18和球閥，電磁閥與收料泵之間設(shè)有另ー電磁閥，該電磁閥連接有純水；洗滌處理器設(shè)有安全閥19和通過壓カ調(diào)節(jié)閥20連接壓縮空氣。所述的洗滌處理器依次通過電磁閥和球閥連接有熱水罐21。進(jìn)ー步的，所述硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐、洗滌處理器、熱水罐的上部均為圓柱體，底部均為錐形體，錐形體的角度為10度和30度之間，硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐和與之對應(yīng)的平衡桶的容積比為10 1—10 :5。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修 飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在干由預(yù)處理裝置、與預(yù)處理裝置連接的反應(yīng)裝置、與反應(yīng)裝置連接的收料裝置組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的預(yù)處理裝置包括硫酸鎳儲罐(I)及與之連接的鎳平衡桶(2)、濃氨水儲罐(3)及與之連接的氨水平衡桶(4 )、燒堿儲罐(5 )及與之連接的燒堿平衡桶(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的反應(yīng)裝置包括有反應(yīng)釜(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的收料裝置包括收料攪拌釜(8 )和洗滌處理器(9 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的硫酸鎳儲罐與鎳平衡桶之間、濃氨水儲罐與氨水平衡桶之間、燒堿儲罐與燒堿平衡桶之間均依次設(shè)有球閥(10)和電磁閥(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的反應(yīng)釜與鎳平衡桶之間依次設(shè)有鎳計量泵(12)和鎳流量計(13)，反應(yīng)釜與氨水平衡桶之間依次設(shè)有氨水計量泵(14)和氨水流量計(15)，反應(yīng)釜與燒堿平衡桶之間依次設(shè)有燒堿計量泵(16)和燒堿流量計(17);燒堿平衡桶與收料攪拌器之間還設(shè)有另ー燒堿計量泵和另ー燒堿流量計。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的鎳平衡桶與鎳計量泵之間、鎳計量泵與鎳流量計之間、氨水平衡桶與氨水計量泵之間、氨水計量泵與氨水流量計之間、燒堿平衡桶與燒堿計量泵之間、燒堿計量泵與燒堿流量計之間均設(shè)有球閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述的收料攪拌器與洗滌處理器之間依次設(shè)有電磁閥、收料泵(18)和球閥，電磁閥與收料泵之間設(shè)有另ー電磁閥，該電磁閥連接有純水；洗滌處理器設(shè)有安全閥(19)和通過壓カ調(diào)節(jié)閥(20)連接壓縮空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在干所述的洗滌處理器依次通過電磁閥和球閥連接有熱水罐(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備球形氫氧化鎳的裝置，其特征在于所述硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐、洗滌處理器、熱水罐的上部均為圓柱體，底部均為錐形體，錐形體的角度為10 — 30度，硫酸鎳儲罐、濃氨水儲罐、燒堿儲罐和與之對應(yīng)的平衡桶的容積比為10:1—10:5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備球形氫氧化鎳的裝置，由預(yù)處理裝置、與預(yù)處理裝置連接的反應(yīng)裝置、與反應(yīng)裝置連接的收料裝置組成。預(yù)處理裝置通過進(jìn)行反應(yīng)原物料的預(yù)處理，保證原物料的純度、溫度、流量等因素的穩(wěn)定，以符合實驗要求；反應(yīng)裝置對化合反應(yīng)的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測與控制；收料裝置對反應(yīng)生成物進(jìn)行陳化和洗滌。該制備球形氫氧化鎳的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，規(guī)范了實驗過程，包括原物料的處理、反應(yīng)過程、后處理，從物理角度和化學(xué)單元操作保證了實驗結(jié)果的精確和一致性，對生產(chǎn)工藝有指導(dǎo)作用。
文檔編號C01G53/04GK102701294SQ201210209120
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者劉澧浦, 李純勇, 田吉平, 袁水源, 譚英偉 申請人:江門市長優(yōu)實業(yè)有限公司