一种三元前驱体生产废水快速降温装置的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种三元前驱体生产废水快速降温装置。


背景技术：

2.三元前驱体即镍钴锰氢氧化物，化学式为ni
x
coymn
(1-x-y)
(oh)2，是生产三元正极材料的重要上游材料，通过与锂源（ncm333、ncm523、ncm622用碳酸锂，ncm811、nca用氢氧化锂）混合后烧结制得三元正极成品。三元正极材料是制作锂电池的关键性材料之一，其终端下游包括新能源汽车、储能、电动工具以及3c电子产品等。
3.三元前驱体实际应用到规模化的生产上，基本采用共沉淀湿法工艺，主要原料包含硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合金属盐溶液、氢氧化钠碱液和氨水络合剂溶液。生产流程主要包括前处理、反应和后处理。在后处理阶段包括陈化、过滤、洗涤、干燥、筛分工序，最终制得三元前驱体，再用于制备三元正极材料。
4.其中，必须使用80~85℃的高温纯水进行洗涤，每吨三元前驱体产品需要10吨高温纯水进行洗涤，所以洗涤过程会产生大量的高温废水。高温废水处理有一个环节要进行膜浓缩，膜浓缩的膜元件不耐高温，温度要降低到50摄氏度以下，如果降温不及时就没法处理。若采用自然冷却的方式处理高温废水，就需要有足够大的储存罐，但是工厂空间有限，储存罐体积有限，储存罐满了就会影响生产。所以，高温废水进膜浓缩前必须降温以达到膜元件能够承受的温度，才能保证保持连续生产。而自然冷却的降温方式速度太慢，效率低；若引入新的冷却设备，因废水量大，设备贵，则会导致投入成本较高。
5.有鉴于此，针对生产三元前驱体过程中洗涤工序产生的高温废水如何设计一种降温效率高、投入成本低的降温装置是本实用新型研究的课题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种三元前驱体生产废水快速降温装置，其目的是要解决针对生产三元前驱体的洗涤工序产生的高温废水，没有既能快速降温又能保证投入成本少的技术问题。
7.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.一种三元前驱体生产废水快速降温装置，所述装置包括进水结构和冷却结构，所述进水结构包括一水管，该水管的进口与用于积蓄废水的水池连通，且水管上设有一水泵。
9.所述冷却结构对应位于所述水池的上方，包括锥形罩、轴承座以及转动轴。
10.所述锥形罩的小径端朝上且开口，连接所述水管的出口；所述锥形罩的大径端朝下且开口，正对所述水池设置；所述锥形罩的轴线竖直设置，所述轴承座与锥形罩同轴设置，且轴承座对应所述锥形罩大径端的几何中心设置；所述轴承座通过定位杆连接在所述锥形罩上。
11.所述转动轴穿过所述轴承座，两者同轴转动连接；所述转动轴的上端连设一锥形
导流体；所述锥形导流体转动设置于所述锥形罩内，两者同轴并间隙配合，构成两者之间通过间隙形成一锥形流道；所述锥形导流体的小径端闭合，所述锥形流道的上端作为废水的进液口与水管连通，下端作为废水的出液口正对水池设置。
12.所述锥形导流体的外表面凸设有螺旋状导流板，且导流板与所述锥形罩的内表面间隙配合；所述转动轴的下端同轴连设一风扇，该风扇的径向尺寸小于所述锥形导流体大径端的径向尺寸。
13.上述技术方案中的有关内容解释如下：
14.1.上述方案中，废水降温过程为：水池中的高温废水经由水泵加压，抽取进入水管，带水压的废水从水管的出口流出，从锥形导流体和锥形罩形成的锥形流道的上端流入，冲击锥形导流体上的导流板，进水的压力作用在导流板上，导流板带动锥形导流体绕轴线转动，继而带动转动轴转动，从而带动转动轴下方的风扇转动。废水再从锥形流道的下端流出，重新流入废水池，再循环冷却。将进水的压力转化为风扇转动的动力，风扇的转动加快了空气对流，使水池中的废水降温速度加快。废水冲击到锥形导流体的外表面，且废水流入水池的过程中，落水与空气的接触面积增大，提高了换热降温的效果。
15.2.上述方案中，所述转动轴穿过所述轴承座，两者同轴转动连接。转动轴与轴承座转动定位连接是现有技术，本技术方案未作过多赘述，轴承座内部有轴承，对转动轴起支撑定位的作用。
16.3.上述方案中，所述锥形导流体转动设置于所述锥形罩内，两者同轴并间隙配合，构成两者之间通过间隙形成一锥形流道，所述锥形导流体的小径端闭合，所述锥形流道的上端作为废水的进液口与水管连通，下端作为废水的出液口正对水池设置。为保证进液压力，使风扇顺利旋转，锥形流道的宽度根据进液流量进行选择。
17.4.上述方案中，风扇转动的动力来自进水的压力，带水压的废水从水管的出口流出，冲击到锥形导流体的小径端，废水从锥形流道的上端流入，冲击锥形导流体上的导流板，进水的压力作用在导流板上，导流板带动锥形导流体绕轴线转动，继而带动转动轴转动，从而带动转动轴下方的风扇转动。
18.5.上述方案中，所述锥形导流体的外表面凸设有螺旋状导流板。导流板设置成螺旋状，目的为使导流板和水流呈一定的角度，水流可以带动导流板转动。导流板螺旋方向为自上而下。
19.6.上述方案中，风扇的径向尺寸小于所述锥形导流体大径端的径向尺寸。可以防止落水淋在风扇叶上，影响风扇转动。
20.7.上述方案中，所述水泵为长轴泵。以方便泵轴伸入水池。
21.8.上述方案中，所述锥形罩呈圆锥状。以方便锥形导流体转动。
22.9.上述方案中，所述锥形导流体呈圆锥状。以方便锥形导流体转动，且增大锥形流道面积。
23.10.上述方案中，所述锥形流道呈圆锥状。以方便废水的流动。
24.11.上述方案中，所述锥形导流体的大径端朝下且开口。
25.12.上述方案中，所述转动轴的上端连设于所述锥形导流体的小径端。
26.13.上述方案中，所述定位杆的数量为四根，相邻两定位杆相互垂直。
27.14.上述方案中，所述导流板数量为多个，在所述锥形导流体的外表面上同向设
置，且在水平方向间隔布置。所述导流板呈弧形，相邻的两导流板在所述锥形导流体的外表面上形成弧形流道，且弧形流道的上方窄，下方宽。以方便带水压的废水冲击导流板，带动锥形导流体转动。
28.本实用新型工作原理是：针对三元前驱体生产废水，水池中的高温废水经由水泵加压，抽取进入水管，带水压的废水从水管的出口流出，从锥形导流体和锥形罩形成的锥形流道的上端流入，冲击锥形导流体上的导流板，进水的压力作用在导流板上，导流板带动锥形导流体绕轴线转动，继而带动转动轴转动，从而带动转动轴下方的风扇转动。废水再从锥形流道的下端流出，重新流入废水池，再循环冷却。
29.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
30.1、本实用新型带水压的废水从锥形流道的上端流入，冲击锥形导流体上的导流板，进水的压力作用在导流板上，导流板带动锥形导流体绕轴线转动，继而带动转动轴转动，从而带动转动轴下方的风扇转动。将进水的压力转化为风扇转动的动力，风扇的转动加快了空气对流，使水池中的废水降温速度加快，提高降温效率。
31.2、本实用新型废水冲击到锥形导流体的外表面，且废水流入水池的过程中，落水与空气的接触面积增大，提高了换热降温的效果，提高降温效率。
32.3、本实用新型降温装置简单，投入成本低，且无需人工操作，降低了工人劳动强度。
附图说明
33.附图1为本实用新型实施例快速降温装置冷却结构的主视图；
34.附图2为本实用新型实施例快速降温装置冷却结构的剖视图；
35.附图3为本实用新型实施例快速降温装置冷却结构的仰视图；
36.附图4为本实用新型实施例快速降温装置的结构示意图。
37.以上附图中：1、水管；2、水池；3、水泵；4、锥形罩；5、轴承座；6、定位杆；7、转动轴；8、锥形导流体；9、锥形流道；10、导流板；11、风扇。
具体实施方式
38.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
39.实施例：一种三元前驱体生产废水快速降温装置
40.参见附图1所示，所述装置包括进水结构和冷却结构，所述进水结构包括一水管1，该水管1的进口与用于积蓄废水的水池2连通，且水管1上设有一水泵3。所述水泵3为长轴泵。
41.所述冷却结构对应位于所述水池2的上方，包括锥形罩4、轴承座5以及转动轴7。
42.所述锥形罩4的小径端朝上且开口，连接所述水管1的出口；所述锥形罩4的大径端朝下且开口，正对所述水池2设置；所述锥形罩4的轴线竖直设置，所述轴承座5与锥形罩4同轴设置，且轴承座5对应所述锥形罩4大径端的几何中心设置；所述轴承座5通过定位杆6连接在所述锥形罩4上。所述锥形罩4呈圆锥状。所述定位杆6的数量为四根，相邻两定位杆6相互垂直。
43.所述转动轴7穿过所述轴承座5，两者同轴转动连接；所述转动轴7的上端连设一锥
形导流体8；所述锥形导流体8转动设置于所述锥形罩4内，两者同轴并间隙配合，构成两者之间通过间隙形成一锥形流道9；所述锥形导流体8的小径端闭合，所述锥形流道9的上端作为废水的进液口与水管1连通，下端作为废水的出液口正对水池2设置。所述锥形流道9呈圆锥状。所述锥形导流体8的大径端朝下且开口。所述转动轴7的上端连设于所述锥形导流体8的小径端。
44.所述锥形导流体8的外表面凸设有螺旋状导流板10，且导流板10与所述锥形罩4的内表面间隙配合；所述转动轴7的下端同轴连设一风扇11，该风扇11的径向尺寸小于所述锥形导流体8大径端的径向尺寸。所述锥形导流体8呈圆锥状。所述导流板10数量为多个，在所述锥形导流体8的外表面上同向设置，且在水平方向间隔布置。所述导流板10呈弧形，相邻的两导流板10在所述锥形导流体8的外表面上形成弧形流道，且弧形流道的上方窄，下方宽。
45.针对三元前驱体生产废水，水池2中的高温废水经由水泵3加压，抽取进入水管1，带水压的废水从水管1的出口流出，从锥形导流体8和锥形罩4形成的锥形流道9的上端流入，冲击锥形导流体8上的导流板10，进水的压力作用在导流板10上，导流板10带动锥形导流体8绕轴线转动，继而带动转动轴7转动，从而带动转动轴7下方的风扇11转动。废水再从锥形流道9的下端流出，重新流入废水池2，再循环冷却。
46.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。