一种制备活性二氧化锰的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种制备活性二氧化锰的系统及方法，属于锌锰干电池领域，本发明专利技术系统采用的高粘度搅拌装置，在转动轴由下至上依次设有锚式搅拌桨、螺带式搅拌桨，锚式搅拌桨、纵向支撑杆、横向支撑杆构成搅拌器的框体，螺带式搅拌桨置于框体范围内，螺带式叶片固定于纵向支撑杆上，本发明专利技术结构简单，腐蚀性强，维修方便，适用高粘度搅拌，使得混合料受力均匀，确保产品的均匀性与稳定性。本发明专利技术工艺具有流程短的优势，生产工艺简单，成本低廉，通过浓硫酸处理来改变天然二氧化锰的晶型，提高天然二氧化锰的放电活性。锰的放电活性。锰的放电活性。

【技术实现步骤摘要】
一种制备活性二氧化锰的系统及方法


[0001]本专利技术属于锌锰干电池领域，涉及一种制备活性二氧化锰的系统及方法。

技术介绍

[0002]锌锰干电池产品中所使用的正极活性物质为二氧化锰。目前用于电池工业的二氧化锰主要包含天然二氧化锰(NMD)和电解二氧化锰(EMD)两种。天然二氧化锰具有价格低廉的优点，但是其放电性能很差，只能勉强应用于普通电池，不能满足高品质锌锰干电池的性能要求；而电解二氧化锰虽然具有很好的放电性能，但价格昂贵，为天然二氧化锰的5～7倍，致使产品成本高昂。
[0003]锌锰干电池行业是一个薄利行业，它不仅要满足用户提出的日益苛刻的性能要求，而且要参与激烈的国际、国内市场竞争，因此，保证电池产品的质量，不断降低生产成本，提高效益成为干电池生产的重中之重。
[0004]虽然全球锰矿资源较为丰富，在氧化型锰矿资源中，只有极小部份为放电锰，且资源基本处于枯竭状态；大部份为活性差、不宜放电使用的化工锰，可用于制备电解锰的原料。由于多年来锰矿不断开采，放电锰的品位和性能大幅度下降，为了保证电池产品的质量，电池生产厂只有不断提高电解锰的用量，大幅增加原材料成本。为了保证电池产品的质量，降低生产成本，提高竞争力，同时为全球高品质干电池产品提供物美价廉的原材料，并且充分利用现有的锰矿资源，亟需开发一种低成本、高性能的锌锰干电池活性材料。
[0005]搅拌反应器是一种重要的化工设备，广泛用于石油化工、生物化工、精细化工、医药食品等工业领域。现有的搅拌设备，结构复杂，维修不方便，功耗大。在进行高粘度搅拌时，混合料受力不均匀，不仅增加了生产投入成本，也影响了产品均匀性和稳定性。
[0006]专利ZL01107583.X公开了一种干电池用天然二氧化锰活化方法，将二氧化锰(含量为45
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70％)粉碎至180
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250目的矿粉，以固液比1:2
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3Kg/L的比例，加入工业级盐酸，在60
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80℃温度及PVC衬里带搅拌桨的反应器中，溶出二氧化锰中的杂质，将溶出杂质后的物质进行过滤，将滤出沉积物加入到15
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18％的硫酸溶液中，加入原矿的百分比为8
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16％硫酸锰，在90
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100℃温度下，搅拌反应3
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5小时，再加入原矿的百分比为4
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8％氯酸钠，继续搅拌反应3
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5小时，溶出三价锰与无电化学活性的四价锰，转化为活性二氧化锰，将反应物过滤、洗涤，再用碳酸氢钠中和至其pH为6
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8，最后过滤、烘干，得到含量为65
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85％的二氧化锰产品。但是其制备工艺复杂，生产周期较长，需要加入多种化学试剂，导致生产成本较高，制备的活性二氧化锰放电性能无法满足高品质锌锰干电池的要求；同时，由于反应体系中含氯化物，极易腐蚀设备。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种制备活性二氧化锰的系统及方法，在搅拌设备中加入浓硫酸、天然二氧化锰进行高粘度搅拌，来改变天然二氧化锰的晶型，制备得到高放电活性的活性二氧化锰，具有工艺简单、搅拌反应充分、生产成本低的优势。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种制备活性二氧化锰的系统，包括磨矿机、颗粒分级机、高粘度搅拌装置、第一抽滤器、中和桶、第二抽滤器和干燥箱；
[0010]所述磨矿机的出料口与颗粒分级机的进料口连接，磨矿后的粉料经颗粒分级机，粗料返回磨矿机再磨，合格粉料进入高粘度搅拌装置；
[0011]所述高粘度搅拌装置的进料口与浓硫酸存储单元连接，高粘度搅拌装置的出料口与所述第一抽滤器的进料口连接，第一抽滤器的出料口与中和桶的进料口连接；
[0012]所述中和桶的出料口与第二抽滤器的进料口连接，第二抽滤器的出料口与与干燥箱的进料口连接；
[0013]所述高粘度搅拌装置包括釜体，釜体的顶部设有电机，电机上连接有转动轴，转动轴向下伸入釜体内部，所述转动轴上由下至上依次设有锚式搅拌桨、螺带式搅拌桨；
[0014]所述锚式搅拌桨固设于转动轴的底端，锚式搅拌桨的两个端面分别与纵向支撑杆连接，两根纵向支撑杆通过横向支撑杆与转动轴固定连接，所述锚式搅拌桨、纵向支撑杆、横向支撑杆构成搅拌器的框体；
[0015]所述螺带式搅拌桨为单螺带式搅拌桨，螺带式搅拌桨置于所述框体范围内，螺带式叶片固定于所述纵向支撑杆上，并自上而下盘旋在转动轴周边。
[0016]进一步，所述高粘度搅拌装置釜体的侧壁内设有夹套，所述夹套与热源连接；热源采用热水、高温蒸汽、导热油中的任意一种，用于对搅拌物料进行加热，且釜体的外部用保温材料进行保温。
[0017]进一步，所述横向支撑杆至少包含1根，优选为2～3根。
[0018]进一步，所述横向支撑杆与转动轴可拆卸连接，例如可通过螺栓连接；纵向支撑杆与横向支撑杆采用焊接的方式连接。
[0019]进一步，所述纵向支撑杆的底端与锚式搅拌桨的端面可拆卸连接。
[0020]更进一步的，所述纵向支撑杆的底端与锚式搅拌桨的端面通过法兰固接。
[0021]进一步，所述高粘度搅拌装置的釜体内壁分布2～3层阻流柱，每层安装2～6 个阻流柱。更进一步，设置3层，每层安装有2个阻流柱。安装阻流柱的作用是使釜体侧壁周边的液体减速，进入搅拌设备的中心进行混合，使得固液物料之间充分接触，混合更加均匀。
[0022]进一步，所述高粘度搅拌装置的顶部设有溶液进料口、粉料进料口。
[0023]进一步，所述高粘度搅拌装置的底部设有出料口。
[0024]进一步，所述中和桶设有搅拌装置，使反应物混合更均匀，提高反应速率。
[0025]进一步，所述干燥箱为鼓风干燥箱或真空干燥箱。
[0026]本专利技术还提供一种制备活性二氧化锰的方法，包括以下步骤：
[0027](1)将天然二氧化锰锰矿送入磨矿机，经颗粒分级机，粗料返回磨矿机再磨，合格粉料进入下道工序；
[0028](2)将浓硫酸、步骤(1)所得合格粉料加入高粘度搅拌装置，在加热条件下进行搅拌，得到酸处理后的混合物；
[0029](3)将酸处理后的混合物送入第一抽滤器，对酸处理后的混合物进行多次漂洗、抽滤，得到抽滤后的混合物；
[0030](4)将步骤(3)所得抽滤后的混合物加入中和桶，对抽滤后的混合物进行中和处
理，直至pH值达到6～7，得到中和后的混合物；
[0031](5)将中和后的混合物送入第二抽滤器，对中和后的混合物进行多次漂洗、抽滤，得到抽滤后的产物，将抽滤后的产物送入干燥箱，进行烘干处理，得到活性二氧化锰产品。
[0032]优选的，步骤(1)中，将天然二氧化锰锰矿磨矿至粉体的中位径(D50) 为5～20μm。
[0033]优选的，步骤(2)中，浓硫酸的质量浓度92.5％～98％，浓硫酸与天然二氧化锰矿粉的质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备活性二氧化锰的系统，其特征在于，包括磨矿机(1)、颗粒分级机(2)、高粘度搅拌装置(3)、第一抽滤器(4)、中和桶(5)、第二抽滤器(6)和干燥箱(7)；所述磨矿机(1)的出料口与颗粒分级机(2)的进料口连接，磨矿后的粉料经颗粒分级机(2)，粗料返回磨矿机(1)再磨，合格粉料进入高粘度搅拌装置(3)；所述高粘度搅拌装置(3)的进料口与浓硫酸存储单元(8)连接，高粘度搅拌装置(3)的出料口与所述第一抽滤器(4)的进料口连接，第一抽滤器(4)的出料口与中和桶(5)的进料口连接；所述中和桶(5)的出料口与第二抽滤器(6)的进料口连接，第二抽滤器(6)的出料口与与干燥箱(7)的进料口连接；所述高粘度搅拌装置(3)包括釜体(301)，釜体的顶部设有电机(302)，电机(302)上连接有转动轴(303)，转动轴(303)向下伸入釜体(301)内部，所述转动轴(303)上由下至上依次设有锚式搅拌桨(304)、螺带式搅拌桨(305)；所述锚式搅拌桨(304)固设于转动轴(303)的底端，锚式搅拌桨的两个端面分别与纵向支撑杆(306)连接，两根纵向支撑杆(306)通过横向支撑杆(307)与转动轴(303)固定连接，所述锚式搅拌桨(304)、纵向支撑杆(306)、横向支撑杆(307)构成搅拌器的框体；所述螺带式搅拌桨(305)为单螺带式搅拌桨，螺带式搅拌桨(305)置于所述框体范围内，螺带式叶片固定于所述纵向支撑杆(306)上，并自上而下盘旋在转动轴(303)周边。2.根据权利要求1所述制备活性二氧化锰的系统，其特征在于，所述高粘度搅拌装置釜体的侧壁内设有夹套(308)，所述夹套与热源连接；热源采用热水、高温蒸汽、导热油中的任意一种。3.根据权利要求1所述制备活性二氧化锰的系统，其特征在于，所述横向支撑杆(307)至少包含1根，优选为2～3根；所述横向支撑杆(307)与转动轴(303)可拆卸连接，例如可通过螺栓连接；纵向支撑杆(306)与横向支撑杆(307)采用焊接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董雄文，申喜元，彭天剑，刘务华，
申请(专利权)人：贵州大龙汇成新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：