專利名稱：一種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置，尤其涉及ー種既可以制備球形氫氧化鎳，又可以對球形氫氧化鎳進行表面包覆金屬化合物的反應釜裝置。
背景技術：
二次電池已經(jīng)廣泛的應用在エ業(yè)領域和人們的生活上，而鎳氫二次電池作為ー種新興的儲能載體，具有安全、環(huán)保無鎘污染、比容量高等特點，其發(fā)展前景遠大，備受業(yè)界關注。對其研究也比較多。目前，人們對于鎳氫二次電池負極材料儲氫合金研究較多，其比容量高。而對其正極材料氫氧化鎳研究相對較少，其比容量低。因此，鎳氫二次電池的容量取決于正極材料氫氧化鎳的電化學性能。 反應釜是化工領域經(jīng)常使用的設備，生產(chǎn)不同的產(chǎn)品需要不同的反應釜。在制備球形氫氧化鎳的反應釜的設計研究，沒有相關的專利，也鮮有文獻報導。國內(nèi)外的生產(chǎn)企業(yè)大都使用絡合沉淀法制備球形氫氧化鎳，使用的反應設備為通用型的反應釜，在生產(chǎn)球形氫氧化鎳的過程存在較多問題和缺陷。為此，彭美勛、沈湘黔、危亞輝在《硅酸鹽通報》上發(fā)表了《攪拌型式對球形Ni (O H) 2物理性質(zhì)的影響》，主要探討了使用不同攪拌方式得出球形氫氧化鎳的結(jié)晶度，得出結(jié)論下葉輪為透平槳的攪拌器可以使球形氫氧化鎳的振實密度隨攪拌強度呈正相關。因此，下葉輪使用透平槳使釜內(nèi)流體對流方式較為平穩(wěn)(摘自2008年4月《硅酸鹽通報》第27卷第2期)。目前，業(yè)界普遍采用濕法，即絡合沉淀法制備球形氫氧化鎳，使用的是通用型的反應釜，其結(jié)構(gòu)如下頂部是一個傳動裝置和動カ部分；外部是10到20厘米厚的夾層充水或其他液體用來加熱或保溫；其內(nèi)部通常連接了一套ー層或兩層的透平式攪拌槳，反應釜內(nèi)壁上焊接3到4塊擋板，用于攪拌流體。這樣結(jié)構(gòu)的反應釜存在以下缺陷其一，溫度控制不精確，其波動幅度在5攝氏度；其ニ，依靠外部風冷或自然冷卻，導致冷卻速度慢；其三，軸向循環(huán)量小，徑向剪切カ大，不利于較大尺寸的結(jié)晶；其四，攪拌槳尺寸大，容易出現(xiàn)圓柱回轉(zhuǎn)區(qū)，局造成部混合度差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了要克服現(xiàn)有技術的不足，使反應釜內(nèi)物料混合均勻且利于結(jié)晶，制備出電化學性能優(yōu)異的球形氫氧化鎳，經(jīng)過多次實驗和探索，本發(fā)明采用一系列革新的設計，可以使釜內(nèi)物料達到最大限度的混合，即返混狀態(tài)，任意時間點和空間點的濃度是一致的。同時，研究了制備球形氫氧化鎳エ藝和表面包覆金屬化合物エ藝的相似性，提出ー套制備和包覆兩用的方案，提高了設備的利用效率，減少了設備空置率，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置，包括反應釜、發(fā)熱管、反應釜上設有的動カ裝置、動カ裝置驅(qū)動連接反應釜內(nèi)的攪拌裝置、反應釜外套有的夾套，反應釜上部設有溢流ロ，所述的反應釜內(nèi)設有擋板，發(fā)熱管設于擋板上，夾套內(nèi)設有冷卻循環(huán)水。
進ー步的所述的攪拌裝置由攪拌軸、設于攪拌軸上的至少三層攪拌槳結(jié)構(gòu)組成。所述的攪拌槳結(jié)構(gòu)設有三層，三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)為最上層攪拌漿由平葉式的四個相互垂直的葉片組成，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 1-0. 2 ;中間層攪拌槳由推進式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30° — 70°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 1—0. 22 ;最下層攪拌槳由折葉式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30° — 65°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 1-0. 25。攪拌裝置的設計縮小了攪拌槳結(jié)構(gòu)的尺寸，采用三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)，多種型式的葉輪相互配合，在保持水平剪切力的同時，提高反應釜流體徑向的循環(huán)量。這樣，有利于抑制圓柱回旋區(qū)的形成和釜內(nèi)流體返混合。另外，攪拌裝置上下都固定好了位置，可以防止底部葉輪不規(guī)則的振動，保證攪拌流體的流形，防止攪拌軸變形，延長攪拌裝置的使用壽命。進ー步的所述的反應釜高度與內(nèi)徑之比為2:1—5: I。所述的反應釜底部為W形狀，弧度為O. 8 — I. 5。反應釜材料采用不銹鋼或玻璃鋼，或搪瓷內(nèi)村。W形的釜底可以緩解下層的折葉攪拌槳結(jié)構(gòu)對釜底的沖擊力，和減小釜底對攪拌槳的反作用力，進而有利于攪拌狀態(tài)的穩(wěn)定。進ー步的所述的擋板為帶縫的倒梯形擋板，其高度為反應釜高度的O. 6—0. 8，其上底邊長為反應釜內(nèi)徑的O. 1—0. 3，其下底邊長為反應釜內(nèi)徑的O. 1—0. 2，倒梯形擋板的縫寬為反應釜內(nèi)徑的O. 02 — O. I。所述的倒梯形擋板設有6片，每塊均勻分布在圓周上。倒梯形擋板的設置是為了以消除攪拌槳葉結(jié)構(gòu)高速運行時形成的錐形漩渦，設計了 6片倒梯形的帶縫擋板，其作用是為了増加返混程度，讓物料混合更均勻，而靠近釜壁上的細縫可以流通部分流體，有效抑制了流體中的物料向下沉降堆積，減少了動能損失，提高攪拌效率。進ー步的所述的發(fā)熱管與擋板的高度一致，發(fā)熱管采用外層包覆聚四氟こ烯的電熱偶。傳統(tǒng)的加熱都是通過外部夾套的熱量傳導梯度，是ー種由外向內(nèi)的加熱方式，不利于整體溫度的精確控制；而本發(fā)明是采用6組外層包覆聚四氟こ烯的電熱偶，固定在擋板上，分布均勻，直接在流體內(nèi)部加熱，可以節(jié)約電能和達到精確控制溫度的要求，也不妨礙流體的攪拌混合。進ー步的所述的夾套上部和下部各設有冷卻水ロ。將自來水導入外部夾套循環(huán)流動作為冷卻水，冷卻水吸熱出來后流過蛇形換熱器時，溫度降低，這樣自來水可以循環(huán)利用，節(jié)約了水資源。進ー步的所述的動力裝置由電機、電機輸出端設置的主動皮帶輪、攪拌軸上設置的從動皮帶輪、主動皮帶輪與從動皮帶輪之間的皮帶組成。綜上所述，本發(fā)明的制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置與現(xiàn)有設備相比，創(chuàng)新性的改進了返混和結(jié)晶條件，提高了攪拌效率，節(jié)約水資源、電能；一個反應釜兩種用途，既可以制備球形氫氧化鎳，又可以進行表面包覆，降低了設備閑置率，提高了使用率，進而降低了成本，有利于提高企業(yè)競爭力。



圖I是本發(fā)明實施例I反應釜裝置的示意圖。
具體實施例方式實施例I
本發(fā)明實施例I所描述的ー種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置，如圖I所示，包括反應釜2、發(fā)熱管3、反應釜上設有的動カ裝置、動カ裝置驅(qū)動連接反應釜內(nèi)的攪拌裝置、反應釜外套有的夾套1，反應釜上部設有溢流ロ 11，所述的反應釜內(nèi)設有擋板4，發(fā)熱管設于擋板上，夾套內(nèi)設有冷卻循環(huán)水。進ー步的所述的攪拌裝置由攪拌軸13、設于攪拌軸上的三層攪拌槳結(jié)構(gòu)組成。三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)為最上層攪拌漿7由平葉式的四個相互垂直的葉片組成，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. I ;中間層攪拌槳6由推進式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. I ;最下層攪拌槳5由折葉式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. I。攪拌裝置的設計縮小了攪拌 槳結(jié)構(gòu)的尺寸，采用三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)，多種型式的葉輪相互配合，在保持水平剪切力的同時，提高反應釜流體徑向的循環(huán)量。這樣，有利于抑制圓柱回旋區(qū)的形成和釜內(nèi)流體返混合。另外，攪拌裝置上下都固定好了位置，可以防止底部葉輪不規(guī)則的振動，保證攪拌流體的流形，防止攪拌軸變形，延長攪拌裝置的使用壽命。進ー步的所述的反應釜高度與內(nèi)徑之比為2: I。所述的反應釜底部為W形狀，弧度為O. 8。反應釜材料采用不銹鋼。W形的釜底可以緩解下層的折葉攪拌槳結(jié)構(gòu)對釜底的沖擊カ，和減小釜底對攪拌槳的反作用力，進而有利于攪拌狀態(tài)的穩(wěn)定。進ー步的所述的擋板為帶縫的倒梯形擋板，其高度為反應釜高度的O. 6，其上底邊長為反應爸內(nèi)徑的O. I,其下底邊長為反應爸內(nèi)徑的O. I,倒梯形擋板的縫寬為反應爸內(nèi)徑的O. 02。所述的倒梯形擋板設有6片，每塊均勻分布在圓周上。倒梯形擋板的設置是為了以消除攪拌槳葉結(jié)構(gòu)高速運行時形成的錐形漩渦，設計了 6片倒梯形的帶縫擋板，其作用是為了増加返混程度，讓物料混合更均勻，而靠近釜壁上的細縫可以流通部分流體，有效抑制了流體中的物料向下沉降堆積，減少了動能損失，提高攪拌效率。進ー步的所述的發(fā)熱管與擋板的高度一致，發(fā)熱管采用外層包覆聚四氟こ烯的電熱偶。傳統(tǒng)的加熱都是通過外部夾套的熱量傳導梯度，是ー種由外向內(nèi)的加熱方式，不利于整體溫度的精確控制；而本發(fā)明是采用6組外層包覆聚四氟こ烯的電熱偶，固定在擋板上，分布均勻，直接在流體內(nèi)部加熱，可以節(jié)約電能和達到精確控制溫度的要求，也不妨礙流體的攪拌混合。進ー步的所述的夾套上部和下部各設有冷卻水ロ 12。將自來水導入外部夾套循環(huán)流動作為冷卻水，冷卻水吸熱出來后流過蛇形換熱器時，溫度降低，這樣自來水可以循環(huán)利用，節(jié)約了水資源。進ー步的所述的動力裝置由電機10、電機輸出端設置的主動皮帶輪14、攪拌軸上設置的從動皮帶輪8、主動皮帶輪與從動皮帶輪之間的皮帶9組成。實施例2
本實施例2是在實施例I的基礎上進行改變，其具體改變方案如下所述的攪拌槳結(jié)構(gòu)設有三層，三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)為最上層攪拌漿由平葉式的四個相互垂直的葉片組成，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 2 ;中間層攪拌槳由推進式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為70°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 22 ;最下層攪拌槳由折葉式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為65°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 25。所述的反應釜高度與內(nèi)徑之比為5:1。所述的反應釜底部為W形狀，弧度為1.5。所述的擋板為帶縫的倒梯形擋板，其高度為反應爸高度的O. 8,其上底邊長為反應爸內(nèi)徑的O. 3,其下底邊長為反應爸內(nèi)徑的O. 2，倒梯形擋板的縫寬為反應釜內(nèi)徑的O. I。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術內(nèi)容作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(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)明的技術方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置，包括反應釜(2)、發(fā)熱管(3)、反應釜上設有的動カ裝置、動カ裝置驅(qū)動連接反應釜內(nèi)的攪拌裝置、反應釜外套有的夾套(1)，反應釜上部設有溢流ロ(11)，其特征在干所述的反應釜內(nèi)設有擋板(4)，發(fā)熱管設于擋板上，夾套內(nèi)設有冷卻循環(huán)水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在于所述的攪拌裝置由攪拌軸(13)、設于攪拌軸上的至少三層攪拌槳結(jié)構(gòu)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應釜裝置，其特征在于所述的攪拌槳結(jié)構(gòu)設有三層，三層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)為最上層攪拌漿(7)由平葉式的四個相互垂直的葉片組成，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. 1-0. 2 ;中間層攪拌槳(6)由推進式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30° — 70°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O. I—0.22 ;最下層攪拌槳(5)由折葉式的四個葉片組成，葉片與攪拌軸的夾角為30° — 65°，葉片長度與反應釜內(nèi)徑之比為O.I—O. 25 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在于所述的反應釜高度與內(nèi)徑之比為2:1—5:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應釜裝置，其特征在于所述的反應釜底部為W形狀，弧度為 O. 8—1. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在于所述的擋板為帶縫的倒梯形擋板，其高度為反應釜高度的O. 6—0. 8，其上底邊長為反應釜內(nèi)徑的O. 1—0. 3，其下底邊長為反應釜內(nèi)徑的O. 1—0. 2，倒梯形擋板的縫寬為反應釜內(nèi)徑的O. 02—0. I。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應釜裝置，其特征在于所述的倒梯形擋板設有6片，每塊均勻分布在圓周上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在干所述的發(fā)熱管與擋板的高度一致，發(fā)熱管采用外層包覆聚四氟こ烯的電熱偶。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在于所述的夾套上部和下部各設有冷卻水口(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應釜裝置，其特征在于所述的動力裝置由電機(10)、電機輸出端設置的主動皮帶輪(14)、攪拌軸上設置的從動皮帶輪(8)、主動皮帶輪與從動皮帶輪之間的皮帶(9)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備和包覆球形氫氧化鎳的反應釜裝置，包括反應釜、發(fā)熱管、反應釜上設有的動力裝置、動力裝置驅(qū)動連接反應釜內(nèi)的攪拌裝置、反應釜外套有的夾套，反應釜上部設有溢流口，所述的反應釜內(nèi)設有擋板，發(fā)熱管設于擋板上，夾套內(nèi)設有冷卻循環(huán)水。該反應釜裝置與現(xiàn)有設備相比，創(chuàng)新性的改進了返混和結(jié)晶條件，提高了攪拌效率，節(jié)約水資源、電能；一個反應釜兩種用途，既可以制備球形氫氧化鎳，又可以進行表面包覆，降低了設備閑置率，提高了使用率，進而降低了成本，有利于提高企業(yè)競爭力。
文檔編號C01G53/04GK102698697SQ20121020913
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