[发明专利]螺旋网罩式搅拌器的反应釜

说明书

本发明公开了一种螺旋网罩式搅拌器的反应釜，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，本发明在原有反应釜的基础上对网罩进行了巧妙的改进，将网罩制成外网罩和内网罩，二者独立转动且方向相反，这样能够在外网罩和内网罩的间隙形成涡流，提高原料的交合、反应速度。此外，螺旋状网板可以加速搅拌悬浮、静止在网罩内的原料，使得原料随时都会被网板挤压迫使其运动，从而提高反应效率。反应釜内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。本发明设计合理，结构巧妙，效率高，稳定性好。

技术领域

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螺旋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。

本申请人在2017年研发成功并申请专利的公告号为CN106955653B一种网罩式搅拌器的反应釜，采用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。在这个基础上进行研究和试验后发现，该方案并非是最优的，其原因在于：多层网罩式搅拌器同属一个电动机带动旋转，其内部的对流较少，反应物碰撞几率有限；另外，整个网罩是同时旋转的，反应物被离心力从内层网罩甩出移动到外层网罩时，由于受到空气的阻力，反应物会与被甩出的网孔形成一个角度偏差，网罩上的网孔是相互错开的，正好就进入下一次错开的网孔中，达不到预先设计的与外层网罩碰撞的目的。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种螺旋网罩式搅拌器的反应釜，包括反应釜支架、反应釜釜体、温度传感器、PH值传感器、盘管式加热器、原料喷射模块；反应釜釜体固定设置在所述反应釜支架上，反应釜釜体内设置有盘管式加热器、网罩、原料喷射模块，反应釜釜体上设置有温度传感器和PH值传感器，所述网罩包括外网罩和内网罩；