纳米晶微球添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米粉体碾磨分散领域，尤其涉及一种纳米晶微球添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米技术是当今科技发展的重要技术领域。纳米科技将创造另一波技术创新和产业革命，其应用领域十分广泛，遍及电子产业、光电产业、医疗生化产业及基础产业等。不论应用领域如何，均需要纳米尺度的材料。如何得到纳米级粉体，已成为目前产、学、研共同研宄的课题。
[0003]电解二氧化锰行业因市场容量小、进入门槛高等各方面因素的影响，受国际国内经济危机影响较小，产品价格相对降幅较少。但随着电池行业的不断发展，尤其是电动自行车的普及，锰酸锂电池正极材料专用二氧化锰发展迅速。随着市场的逐步推动，铅酸电池将逐步退出，锰酸锂电池用二氧化锰将得到迅猛发展，并带动整个电解二氧化锰产品市场的发展。对电解二氧化锰产品提出了更高的质量要求，同行业的竞争也越来越激烈，迫使电解二氧化锰行业对内降耗挖替，研制新的生产工艺，从而衍生出“纳米晶微球法”生产电解二氧化锰。因此，有必要探索合格纳米晶微球添加剂的工业化制备方法来研宄纳米晶微球添加剂达到一定粒径范围的工业化工艺条件。
[0004]近十年来，虽出现几种能制备纳米级粉体的珠磨机，如盘片式珠磨机和棒销式珠磨机，但都有不足之处。由于其研磨腔设计不合理，导致磨介(珠粒)不规则的聚集于研磨腔浆料排出口处，不能充分发挥微珠的全部性能，影响粉体粉碎机分散的效果。
[0005]现有纳米晶微球添加剂制备工艺所采用的珠磨机，都有一个精密的筛网，它的作用是使浆料从筛网中流出，而磨珠粒子被筛网挡住，继续在腔内工作，但珠磨机对筛网的缝隙有要求，其缝隙必须不大于磨介(珠粒)平均直径的一半，由于技术的进步，磨介的粒径越来越小，已有0.015mm的珠粒，则筛网均匀的缝隙只有0.007mm，制造十分困难，使用和维护难度大如果继续有更细微珠粒出现，则筛网结构将无法实现。直至今日止，上述缺陷尚未得到解决。另外，现有纳米晶微球添加剂制备工艺，碾磨时都是单槽(桶)循环碾磨，不能连续投料、连续产出，碾磨合格一槽(桶)，出料才能进行下一桶(槽)碾磨，产量较低，且磨料的粒径分布较宽。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米晶微球添加剂及其制备方法，可以满足粉体碾磨粒径达纳米级的要求，且能连续投料生产，提高产量。
[0007]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种纳米晶微球添加剂的制备方法，包括如下步骤:(1)将预定重量百分比的一种或几种锰氧化物、工业水、分散剂投入搅拌桶进行搅拌30?60分钟，形成均匀的料浆分散体；(2)将所述料浆分散体通过第一泵输送到珠磨机进行碾磨；(3)经所述珠磨机碾磨过的料浆分散体经管路和所述第一泵输送再次进入所述珠磨机进行循环碾磨；(4)重复步骤(3)，直至料浆分散体粒径达到预定范围，停止碾磨；(5)所述达到预定粒径的料浆分散体为纳米晶微球添加剂母液，所述纳米晶微球添加剂母液经稀释、分散配制成纳米晶微球添加剂。
[0008]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤⑴中所制得的料浆分散体重量百分比含量为10% -30%，分散剂浓度为0.1-1.0mg/1。
[0009]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤(2)中珠磨机电机功率为55KW，第一泵功率为4KW，碾磨介质为氧化锆珠，所述氧化锆珠的粒径为0.5mm-2.0mm，填充率为 60% -80% ο
[0010]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤(3)过程如下:所述珠磨机碾磨过的料浆分散体经过第二泵送回所述搅拌槽，再通过所述第一泵进入所述珠磨机进行循环研磨。
[0011]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤(3)过程如下:经所述碾磨筒内离心分离盘分离，磨珠留在所述碾磨筒内继续碾磨，所述料浆由于离心甩力，被送至五级离心分离机进行逐级轻液与重液分离，所述轻液为粒径较小料浆，所述重液为粒径较大料浆，每级分离的所述轻液流至下一级离心分离机，所述重液经所述第一泵返回至所述珠磨机循环碾磨，最后一级离心分离机分离出的轻液即为纳米晶微球添加剂母液。
[0012]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤(3)中循环碾磨的过程，通过控制所述搅拌桶的底阀，珠磨机的进、出料阀门及第一泵冷却水阀门的开度，使整个珠磨系统保持预定的回流比。
[0013]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述步骤(3)中连续磨16?20小时过程中，每4小时取样化验所述纳米晶微球添加剂的粒径，使所述纳米晶微球添加剂粒径50-150纳米达到50%以上。
[0014]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，通过中央控制器控制所述料浆的流速、所述珠磨机的转速，保证磨料的细度；所述中央控制器通过控制物料的流速和所述珠磨机的离心分离盘转速，保证磨珠与料浆的分离；所述中央控制器通过控制物料的流速和所述离心分离机的转速，保证每级轻液与重液的分离，最后保证出料料浆细度合格；通过调节系统内各物料进出量，保证系统物料平衡，使整个系统正常运转。
[0015]上述的纳米晶微球添加剂的制备方法，其中，所述珠磨机包括碾磨筒，所述碾磨筒内设置有主轴，所述主轴上安装有离心分离盘和搅拌叶轮；所述搅拌叶轮的数量为10-15个，所述多个搅拌叶轮和离心分离盘依次套设在所述主轴上，所述离心分离盘位于所述主轴的尾部，所述多个搅拌叶轮等间隔依次固定在所述主轴上，所述搅拌叶轮和主轴的连接倾斜角度为1-15度，所述离心分离盘外侧与碾磨筒内侧之间形成与所述珠磨机的出口相连的出料腔；所述主轴沿轴向设有贯穿的开口槽，所述搅拌叶轮上沿圆周方向开设有不同孔径的圆孔，所述圆孔的孔径沿径向由内往外依次减小，所述离心分离盘的直径大于主轴的直径且小于搅拌叶轮的直径。
[0016]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种纳米晶微球添加剂，由上述制备方法制取。
[0017]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的纳米晶微球添加剂及其制备方法，可对料浆分散体进行循环碾磨和连续投料，采用的纳米珠磨机可无筛网设计，解决了现有珠磨系统无法满足粉体碾磨粒径达纳米级的要求，且不能连续投料生产、产量偏低的技术问题。且本发明制取的纳米晶微球添加剂是一种高效的钛阳极板修饰材料，在电解过程能有效提高钛阳极板的表观表面积。在不用增加生产线，以较小的投资，提高电解二氧化锰产品产量，实现增产目标，各项成本、质量等指标可控。
【附图说明】
[0018]图1为本发明纳米晶微球添加剂的制备工艺流程图；
[0019]图2为本发明实施例中纳米珠磨系统的架构示意图；
[0020]图3为本发明另一实施例中纳米珠磨系统的架构示意图；
[0021]图4为本发明实施例中珠磨机的结构示意图。
[0022]图中:
[0023]I珠磨机 2离心分离机 3中央控制器 4搅拌槽 51第一泵
[0024]52第二泵 6料浆 7水和分散剂 8合格料浆 9管道
[0025]21 一级离心分离机22 二级离心分离机23三级离心分离机
[0026]24四级离心分离机25五级离心分离机
[0027]41搅拌机
[0028]10碾磨筒 11主轴 12离心分离盘13搅拌叶轮14皮带轮
[0029]15轴承箱 16密封件17珠磨机入口 18珠磨机出口
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0031]图1本发明纳米晶微球添加剂的制备工艺流程图。
[0032]本发明提供的纳米晶微球添加剂的制备工艺流程图包括如下步骤:
[0033]步骤SI，将预定重量百分比的一种或几种锰氧化物、工业水、分散剂投入搅拌桶进行搅拌30?60分钟，形成均匀的料浆分散体；所制得的料浆分散体重量百分比含量为10% _30%，分散剂浓度为 0.1-1.0mg/1 ο
[0034]步骤S2，将所述料浆分散体通过第一泵输送到珠磨机进行碾磨；珠磨机电机功率为55KW，第一泵功率为4KW，碾磨介质为氧化锆珠，所述氧化锆珠的粒径为0.5mm-2.0mm，填充率为60% -80%。
[0035]步骤S3，经所述珠磨机碾磨过的料浆分散体经管路和所述第一泵输送再次进入所述珠磨机进行循环碾磨；
[0036]步骤S4，重复步骤S3，直至料浆分散体粒径达到预定范围，停止碾磨；
[0037]步骤S5，所述达到预定粒径的料浆分散体为纳米晶微球添加剂母液，所述纳米晶微球添加剂母液经稀释、分散配制成纳米晶微球添加剂。
[0038]实施例1
[0039]图2为本发明实施例中纳米珠磨系统的架构示意图；图4为本发明实施例中珠磨机的结构示意图。
[0040]请参见图2和图4，本实施例采用的纳米珠磨系统由纳米珠磨机1、高速离心分离机2、中央控制器3、管道9、第一泵51及搅拌槽4组成。
[0041]纳米珠磨机I采用无筛网设计，包括碾磨筒10，碾磨筒10内安装有主轴11、离心分离盘12及10-15片与主轴11呈一定倾斜连接、开有不同孔径圆孔的搅拌叶轮13 ;离心分离盘12套设在碾磨筒10内尾部的主轴11上，代替现有珠磨机的筛网起分离碾磨介质和碾磨物料的作用。离心分离盘12外侧与碾磨筒10内侧之间形成与出口 18相连的出料腔，由于外部泵力作用，已被碾磨料桨与碾磨介质混合物被送入离心分离盘12内进行高速圆周运动。由于密度的不同，研磨介质通过离心分离盘12并通过主轴11上的开口槽返回到研磨筒10的涡流中与进入碾磨筒10的新物料继续碾磨；碾磨料桨也通过离心力分离并通过主轴11上的另一开口槽排出珠磨机I，进入梯度离心分离机2行轻重液分离。
[0042]离心分离机2的数量为多个，本实施例中优选5个，共分五级(21、22、23、24、25)，呈梯度排列。多个离心分离机2依次相连，一级离心分离机21的入口和珠磨机I的出口相连，一级离心分离机21、二级离心分离机22、三级离心分离机23、四级离心分离机24、五级离心分离机25的重液出口与第一泵51的入口相连，重液经第一泵5返回至珠磨机I循环碾磨；一级离心分离机21、二级离心分离机22、三级离心分离机23、四级离心分离机24的轻液出口分别与下一级的离心分离机的