一种网罩式搅拌器的反应釜的制作方法

本发明涉及高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的生产技术领域，特别涉及一种用于生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的网罩式搅拌器的反应釜。

背景技术：

近年来，为了能逐步解决制约当前经济发展的能源短缺、温室气体及大气污染这三大问题，在全世界掀起了一个发展新能源产业的高潮，一些发达国家相继出台了一系列鼓励政策刺激新能源汽车的发展。锂离子电池作为一种绿色储能二次电池，由于具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无环境污染等优点。近十年在技术、生产、市场上获得了快速发展，已经形成了一个大的新能源产业，越来越受到各方面的重视。锂离子电池的关键部分是正极材料，目前锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、磷酸亚铁锂，其中镍钴锰酸锂三元材料具有钴酸锂良好的导电性和循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的安全性能，而锰酸锂的安全性好，原料来源广，成本低，制造工艺简单可靠，据行业预测，镍钴锰酸锂三元系和锰酸锂相结合的方式将是全球动力电池市场的主流趋势。

目前，以锰矿石为原料生产的电解二氧化锰及普通的金属氧化法生产的四氧化三锰的杂质含量均满足不了高端动力电池企业的要求。必须要通过技术创新，研发出高纯、高密度四氧化三锰，并以此为原料，生产高纯、高密度动力型锰酸锂来满足动力电池的要求。随着高纯mn3o4制备limn2o4电池的研究，mn3o4将进入全新的锂离子动力电池的广泛应用阶段。高纯碳酸锰是制造动力电池用高密度四氧化三锰的前驱体主要原料。以高纯金属锰为原料，通过酸浸、除杂、碳酸化，生成锰的碳酸盐，再经过一定条件的干燥焙烧来生成高纯、高密度的四氧化三锰。

在工业生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰过程中，原料间需要进行化学和物理反应，而反应釜则是一种生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰容器。反应釜中对生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质，进行搅拌。传统的搅拌方法通常是采用叶片式搅拌，在搅拌过程中，搅拌的原料运动轨迹距离短，交合的不均匀，直接影响反应的速率，导致反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小，反应效率低等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种网罩式搅拌器的反应釜，用以解决现有技术采用叶片式搅拌，在搅拌过程中，搅拌的原料运动轨迹距离短，交合不均匀，直接影响反应的速率，导致反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小，反应效率低的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种网罩式搅拌器的反应釜，包括反应釜支架，安装在所述反应釜支架上的反应釜釜体，设置在所述反应釜釜体内的盘管式加热器以及设置在所述反应釜釜体底部的排料阀，其特征在于：

所述反应釜釜体上设置有温度传感器和ph值传感器，所述温度传感器用于检测所述反应釜釜体内的温度，所述ph值传感器用于检测所述反应釜釜体内的ph值；

所述反应釜釜体上设置有电机，所述电机的输出轴通过联轴器与设置在所述反应釜釜体内的网罩式搅拌器连接；

所述反应釜釜体内腔下方设置有原料喷射模块，用于给所述反应釜提供原料。

优选地，所述网罩式搅拌器包括搅拌器轴，所述搅拌器轴一端穿过带座轴承与所述联轴器连接，所述带座轴承设置在所述反应釜釜体上，所述搅拌器轴另一端与设置在所述应釜釜体内腔下方的底部轴承连接，所述搅拌器轴上设置有基板，所述基板上固定有网罩一端，所述网罩另一端通过横杆与所述搅拌器轴连接。

进一步，所述搅拌器轴主要由上部轴和下部轴构成，所述上部轴一端采用焊接或螺丝连接在所述基板中心，另一端与所述联轴器连接，所述下部轴一端与所述横杆焊接，另一端与所述底部轴承连接；所述网罩包括两个以上直径不同的网罩层，所述网罩层一端以同心圆方式排列焊接在所述基板上，所述最外层的网罩层另一端焊接有至少两根以上的所述横杆；所述网罩层为带有网孔的空心圆柱形；所述网罩上的相邻两层网罩层之间的网孔相互交错排列。

更进一步，所述基板为不设有孔的金属板；所述最外层的网罩层底部为喇叭状，所述喇叭状开口面的夹角角度在120~160度之间；所述喇叭状最大直径处与所述盘管式加热器的最小直线距离在5~10mm之间；所述网罩层上的网孔直径在15~25mm之间，每个网孔间距在20~30mm之间；所述网罩层材料厚度为2~3.5mm之间；所述横杆分别设置3根，相邻两根横杆之间的夹角相差120度。

还进一步，所述网罩层包括外网罩层和中间网罩层，所述外网罩层的直径和高度比所述中间网罩层的直径和高度分别大1倍。

优选地，所述网罩层包括外网罩层、中间网罩层和内网罩层；所述外网罩层的直径比所述中间网罩层的直径大120~200mm；所述外网罩层的高度比所述中间网罩层的高度高200~350mm；所述中间网罩层的直径比所述内网罩层的直径大120~200mm；所述中间网罩层的高度比所述内网罩层的高度高200~350mm。

优选地，所述网罩层为多层时，相邻网罩层之间的间距在60~100毫米之间，相邻网罩层之间的高度差距在200~350毫米之间。

优选地，所述网罩式搅拌器由不锈钢0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一种构成。

优选地，所述盘管式加热器由不锈钢0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一种构成，所述盘管式加热器内流通有导热介质。

优选地，所述导热介质为：水、蒸气、油其中的一种。

本发明采用独特的多层网罩式搅拌器结合盘管式加热器可以使被搅拌的高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质产生轴向、径向运动，加快分子运动速度，增加碰撞机率，从而彻底解决了传统反应釜内部反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小的问题，提高了反应效率。达到工业化规模生产四氧化三锰前驱体高密度碳酸锰的目的。

附图说明

图1是本发明提供的一实施例外观结构示意图；

图2是本发明提供的一实施例反应釜内部结构示意图；

图3是本发明提供的一实施例原材料运动方向示意图；

图4是本发明提供的一实施例网罩式搅拌器结构示意图；

图5是本发明提供的一实施例网罩式搅拌器仰视图；

图6是本发明提供的一实施例网罩式搅拌器剖视图。

其中，1：反应釜支架；2：反应釜釜体；3：温度传感器；4：联轴器；5：电机；6：搅拌器轴；7：ph值传感器；8：盘管式加热器；9：原料喷射模块；10：排料阀；11：带座轴承；12：网罩；13：底部轴承；121：基板；122：网罩层；123：横杆；601：上部轴；602：下部轴；1221：内网罩层；1222：中间网罩层；1223：外网罩层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，一种网罩式搅拌器的反应釜，包括反应釜支架1，安装在所述反应釜支架1上的反应釜釜体2，设置在所述反应釜釜体2内的盘管式加热器8以及设置在所述反应釜釜体2底部的排料阀10，所述反应釜釜体2上设置有温度传感器3和ph值传感器7，所述温度传感器3用于检测所述反应釜釜体2内的温度，所述ph值传感器7用于检测所述反应釜釜体2内的ph值；

所述反应釜釜体2上设置有电机5，所述电机5的输出轴通过联轴器4与设置在所述反应釜釜体2内的网罩式搅拌器连接；

所述反应釜釜体2内腔下方设置有原料喷射模块9，用于给所述反应釜提供原料。

在一个实施例中，优选地，所述网罩式搅拌器包括搅拌器轴6，所述搅拌器轴6一端穿过带座轴承11与所述联轴器4连接，所述带座轴承11设置在所述反应釜釜体2上，所述搅拌器轴6另一端与设置在所述应釜釜体2内腔下方的底部轴承13连接，所述搅拌器轴6上设置有基板121，所述基板121上固定有网罩12一端，所述网罩12另一端通过横杆123与所述搅拌器轴6连接。

根据上述实施例的结构，在另一个实施例中，所述搅拌器轴6主要由上部轴601和下部轴602构成，所述上部轴601一端采用焊接或螺丝连接在所述基板121中心，另一端与所述联轴器4连接，所述下部轴602一端与所述横杆123焊接，另一端与所述底部轴承13连接；所述网罩12包括两个以上直径不同的网罩层122，所述网罩层122一端以同心圆方式排列焊接在所述基板121上，所述最外层的网罩层122另一端焊接有至少两根以上的所述横杆123；所述网罩层122为带有网孔的空心圆柱形；所述网罩12上的相邻两层网罩层122之间的网孔相互交错排列。

所述基板121为不设有孔的金属板；所述最外层的网罩层122底部为喇叭状，所述喇叭状开口面的夹角角度在120~160度之间；所述喇叭状最大直径处与所述盘管式加热器8的最小直线距离在5~10mm之间；所述网罩层122上的网孔直径在15~25mm之间，每个网孔间距在20~30mm之间；所述网罩层122材料厚度为2~3.5mm之间；所述横杆123分别设置3根，相邻两根横杆123之间的夹角相差120度。

根据上述的结构，可以得出一种带有两层网罩层的搅拌器：网罩层122包括外网罩层1223和中间网罩层1222，所述外网罩层1223的直径和高度比所述中间网罩层1222的直径和高度分别大1倍。

根据上述的结构，还可以得出另一种带有三层网罩层的搅拌器：网罩层122包括外网罩层1223、中间网罩层1222和内网罩层1221；所述外网罩层1223的直径比所述中间网罩层1222的直径大120~200mm；所述外网罩层1223的高度比所述中间网罩层1222的高度高200~350mm；所述中间网罩层1222的直径比所述内网罩层1221的直径大120~200mm；所述中间网罩层1222的高度比所述内网罩层1221的高度高200~350mm。

根据上述的结构，又可以得出另一种带有多层网罩层的搅拌器：网罩层122为多层时，相邻网罩层之间的间距在60~100毫米之间，相邻网罩层之间的高度差距在200~350毫米之间。

上述所有的实施例中，所述网罩式搅拌器由不锈钢0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一种构成。所述盘管式加热器8由不锈钢0cr18ni9(304)、1cr18ni9ti(321)、00cr17ni14mo2(316l)中的一种构成，所述盘管式加热器8内流通有导热介质。所述导热介质为：水、蒸气、油其中的一种。

如图3所示，工作时，用于生产高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液从反应釜的下部原料喷射模块9喷出，缓慢的上升，同时导热介质进入盘管式加热,8，对反应釜内部加热，电机5带动网罩12转动，氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质在转动的网罩带动下，缓慢的做圆周运动，同时进行交合，在离心力的左右下，缓慢的从网孔中甩出，而相邻的网罩的孔是错开的，这层网罩的孔对应的是另外一层网罩无孔的区域，当组成的原料从孔中甩出，运动到相邻的另外一层网罩处就会受到阻碍，冲击到无孔的区域而向四周扩散，同时网罩一直再转动，四周扩散的原料又跟着网罩做圆周运动，同时受离心作用，继续从有孔的地方甩出，在多层网罩的情况下，原料按上面的轨迹运动，当原料从最外一层网罩甩出，冲击到盘管式加热器的内壁；盘管式加热器8对原料进行热传递，进行加热，同时，由于最外层网罩的下部为喇叭口形状，下部喇叭口与盘管式加热器的最下部的间距很小，阻力大，大部分原料以盘管式加热器8为轴从上部流出。在上面的运动的过程中，氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质不断的进行轴向、径向运动，从而进行反应产生碳酸锰晶核。当反应釜内部的原料供给达到设置值时，就会停止供给原料。此时内部氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质在网罩式搅拌器的搅拌下，其下部就会形成一个负压区，内部的原料就会以盘管式加热器8为轴从上部流出，下部流入，如此循环，进一步让原料之间产生反应生成碳酸锰晶核。而在网罩12内部，氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质会有上升运动，圆周运动，离心运动，四周扩散运动等运动方式。反应釜内部氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质的多种运动方式，长距离的远动轨迹等因素，大大的增加了原料间的碰撞机率，也让原料更好的交合在一起的，从而大大的提高了原料间的反应效率等优点。网罩层123不同的高度可以把内部上升的原料均匀的分开再交合。当反应到达一定时间，内部合成反应结束后，电机低速转动，沉淀剂从反应釜的下部原料喷射模块9喷出，此过程中产生的碳酸锰晶核在运动中吸附沉淀剂新生晶核及微晶，形成碳酸锰粒子沉入反应釜底部，沉淀的溶液室温下静置陈化，使沉淀聚沉，颗粒变大。陈化时间为9~10小时，再通过2-5、排料阀排出洗涤过滤、干燥，即可获得高纯度的碳酸锰。

本发明采用独特的多层网罩式搅拌器结合盘管式加热器可以使被搅拌的高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质产生轴向、径向运动，加快分子运动速度，增加碰撞机率，从而彻底解决了传统反应釜内部反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小的问题，提高了反应效率。达到工业化规模生产四氧化三锰前驱体高密度碳酸锰的目的。