一種制備四堿式硫酸鉛的方法技術

本發明專利技術涉及一種制備四堿式硫酸鉛的方法，包括如下步驟：A.制備反應，將預混合后的鉛料送入反應釜內，邊向反應釜內加入硫酸溶液邊進行內循環式攪拌均勻后，向反應釜內通入壓縮空氣冷卻鉛泥；B.球磨反應，將步驟A中的鉛泥輸送至干燥球磨設備內，同步進行干燥及球磨處理，得到四堿式硫酸鉛產物。本發明專利技術采用將預混合后的鉛料直接與硫酸反應的方法，充分利用濃硫酸放熱反應產生的熱量使反應釜迅速升溫，從而縮短制備反應時間，反應的產物利用壓縮空氣進行快速冷卻，進一步有效抑制4BS結晶顆粒變大，形成的4BS粒度小且均勻可控，有效解決了現有技術中因四堿式硫酸鉛制備反應溫度高且反應時間長導致反應產物結晶顆粒較大且不均勻的技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鉛酸電池材料制備領域，尤其涉及一種制備四堿式硫酸鉛的方法。
技術介紹
日前，在鉛酸蓄電池生產中，為了延長電池循環壽命，通常最有效的措施之一是采用高含量四堿式硫酸鉛的鉛膏，而四堿式硫酸鉛簡寫為4BS，作為晶核的4BS的加入可以控制形成的4BS的數量和晶粒大小，克服了高含量大晶粒4BS極板化成的問題，電池的放電性能優良。中國專利技術專利201310281747.4公開了一種四堿式硫酸鉛的制備方法，包括以下步驟：A.稱取樣品、B.水熱反應、C.球磨處理、D.真空干燥、E.后處理等步驟。本專利技術采用水熱結合球磨法制備4BS，最佳水熱反應溫度為130～160℃，最佳反應時間為4～6小時，該專利技術制備的4BS，其含量均可達到95％以上，且平均粒徑達到10μm以下。雖然上述技術方案，改善了鉛膏晶體結構，使形成的4BS細小均勻，但是其在制備過程中仍存在一些不足，該技術方案通過將球磨處理與真空干燥工序分開單獨進行，眾所周知，四堿式硫酸鉛在制備過程中其加熱溫度越高，結晶顆粒會變大，上述技術方案中由于反應釜內經水熱反應得到的4BS其含水量高，對其進行干燥及球磨處理過程均屬于放熱反應，兩個工序中的溫度均比較高，于干燥和球磨處理分步進行，使得制備時間較長，導致制備得到的四堿式硫酸鉛的粒徑較大且不均勻。除此之外，上述技術方案的整個反應過程中硫酸濃度得到稀釋，使得反應釜內的反應溫度較高，且水熱反應時間較長，進一步導致反應產物的結晶顆粒變大，同時，該技術方案一次制備4BS量有限，不能實現自動化連續式生產，制備效率低。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服上述四堿式硫酸鉛制備方法所存在的缺陷，提供一種制備四堿式硫酸鉛的方法，采用將預混合后的鉛料直接與硫酸反應的方法，充分利用濃硫酸放熱反應產生的熱量使反應釜迅速升溫，從而縮短制備反應時間，反應的產物利用壓縮空氣進行快速冷卻，進一步有效抑制4BS結晶顆粒變大，形成的4BS粒度小且均勻可控，有效解決了現有技術中因四堿式硫酸鉛制備反應溫度高且反應時間長導致反應產物結晶顆粒較大且不均勻的技術問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，包括如下步驟：A.制備反應，將預混合后的鉛料送入反應釜內，邊向反應釜內加入硫酸溶液邊進行內循環式攪拌均勻后，向反應釜內通入壓縮空氣冷卻鉛泥；B.球磨反應，將步驟A中的鉛泥輸送至干燥球磨設備內，同步進行干燥及球磨處理，得到四堿式硫酸鉛產物。本專利技術通過反應釜采用向預混合后的鉛泥中添加濃硫酸溶液的方法制備4BS，利用濃硫酸的放熱反應瞬間產生的熱量使反應釜內的鉛泥迅速升溫，快速得到反應產物四堿式硫酸鉛，整個制備過程，反應釜升溫快，制備時間短，有效抑制了結晶顆粒變大，制備率高，同時，降低了反應釜的加熱能耗，降低成本。作為改進，還包括預混合反應，在步驟A之前，將稱取好的鉛粉原料及去離子水加入攪拌桶內，持續進行內循環式攪拌混合均勻后，通過剪切泵泵入反應釜內。其中，在鉛粉原料預混合處理過程中，可同步開啟剪切泵，使得邊向攪拌桶內加入鉛粉和去離子水的同時同步進行內外循環式剪切攪拌，其作用是一方面與后續的制備反應步驟自動銜接，實現4BS制備過程自動、連續進行，大大縮短預混合處理攪拌反應時間，，提高攪拌均勻性；另一方面是利用剪切泵的物理及化學作用，使攪拌桶內的鉛料快速實現剪切稀釋、水化，大大提高鉛粉原料的水化程度，初步減小鉛料粒徑，利于提高后續4BS的轉化率。本專利技術中，鉛粉原料進行預混合處理的目的是使鉛粉與去離子水先進行充分混合，形成液相分散體系，使得后續制備反應更快速、制備產物更均勻，在很大程度上提高反應效率，縮短制備時間，此外，在制備反應工序之前增設該預混合處理工序，實現制備反應連續性，提高生產效率。作為改進，所述預混合反應中的鉛粉原料在持續進行內循環式攪拌的同時，通過剪切泵同步進行外循環式攪拌混合均勻。作為改進，所述步驟A中向反應釜內加入硫酸溶液的同時，向反應釜內通入部分壓縮空氣，形成若干微小氣泡，使壓縮空氣中的氧氧化鉛粉原料中少量殘留的鉛，使其在攪拌過程中充分與濃硫酸反應生成四堿式硫酸鉛，提高4BS制備純度。作為改進，所述步驟A中投加硫酸時，開啟剪切泵，對反應釜內的鉛泥同步進行內外循環式攪拌，攪拌均勻后，關閉加熱系統和剪切泵。通過在預混合反應步驟和制備反應步驟中增設外循環式剪切攪拌，一方面大大縮短預混合處理和制備反應工序中的攪拌混合時間，優化制備工藝，制備時間短，生產效率高；另一方面是利用剪切泵的原理，提高鉛泥水化程度，使得到的4BS產物更加穩定，粒徑更小。作為改進，在關閉加熱系統和剪切泵之前，對反應釜內的鉛泥同步進行內外循環式攪拌反應后并進行保溫一段時間，反應釜繼續保持內外循環式攪拌均勻。作為改進，所述步驟A中的鉛泥在進行步驟B之前先進行壓濾處理得到廢水和濾餅。本專利技術中經反應釜制備出的4BS鉛泥在進行干燥球磨之前對其先進行初步壓濾，使其充分擠干，去除多余廢水，得到含水率僅為15％～30％的濾餅，大大縮短后續制成干燥時間，抑制晶粒變大，同時節能環保，增強球磨效果。作為改進，所述濾餅通過螺旋輸送方式輸送至干燥球磨設備內進行球磨處理。作為改進，所述步驟B中的反應產物采用布袋除塵方式進行收集，并進行分袋包裝儲存。作為改進，所述鉛粉原料為鉛酸蓄電池生產用鉛粉、氧化鉛、硫酸鉛中的一種或多種。作為改進，所述鉛粉原料、去離子水和硫酸溶液的質量比為1:2.5:0.0673。本專利技術的有益效果在于：(1)本專利技術制備方法將鉛粉原料在送入反應釜之前增設預混合處理工序，將4BS制備過程分兩個工序進行，縮短反應釜制備過程攪拌時間，充分利用濃硫酸放熱反應產生的熱量使反應釜迅速升溫，從而進一步縮短加熱時間，提高反應效率，有效抑制4BS結晶顆粒變大，加熱完成后通入大量壓縮空氣對反應釜進行快速冷卻，進一步抑制結晶顆粒變大，制備率高，節能環保；(2)預混合處理工序及制備處理工序中均增設外循環剪切攪拌，利用剪切泵的物理及化學作用，在剪切攪拌過程中快速剝離鉛核上殘留的PbO，進一步提高4BS制備率，大大縮短預混合處理和制備反應工序中的攪拌混合時間，制備時間短，得到的4BS產物更加穩定；(3)制備處理部分得到的反應產物經壓濾處理去除多余的廢水后再進行干燥球磨處理，既簡化了廢水和廢氣的凈化處理工序，且4BS易于干燥，促進球磨效果，進一步抑制4BS結晶顆粒變大，使得到的4BS粒度更小且均勻；總之，通過本專利技術的制備方法得到的4BS平均粒徑達到2μm以下，純度達到96％以上，有效縮短極板固化時間，提高蓄電池循環壽命等綜合性能。附圖說明為了更清楚的說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術制備過程的流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明。實施例下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。本專利技術中，若非特指，所采用的原料均可從市場購得或使本領域常用的，下述實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，包括如下步驟：A.制備反應，將預混合后的鉛料送入反應釜內，邊向反應釜內加入硫酸溶液邊進行攪拌均勻后，向反應釜內通入壓縮空氣冷卻鉛泥；B.球磨反應，將步驟A中的鉛泥輸送至干燥球磨設備內，同步進行干燥及球磨處理，得到四堿式硫酸鉛產物。

【技術特征摘要】
1.一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，包括如下步驟：A.制備反應，將預混合后的鉛料送入反應釜內，邊向反應釜內加入硫酸溶液邊進行攪拌均勻后，向反應釜內通入壓縮空氣冷卻鉛泥；B.球磨反應，將步驟A中的鉛泥輸送至干燥球磨設備內，同步進行干燥及球磨處理，得到四堿式硫酸鉛產物。2.如權利要求1所述的一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，還包括預混合反應，在步驟A之前，將稱取好的鉛粉原料及去離子水加入攪拌桶內，持續進行內循環式攪拌混合均勻后，通過剪切泵泵入反應釜內。3.如權利要求2所述的一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，所述預混合反應中的鉛粉原料在持續進行內循環式攪拌的同時，通過剪切泵同步進行外循環式攪拌混合均勻。4.如權利要求1所述的一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其特征在于，所述步驟A中向反應釜內加入硫酸溶液的同時，向反應釜內通入部分壓縮空氣。5.如權利要求1或4所述的一種制備四堿式硫酸鉛的方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢順榮，法俊卿，錢夢飛，
申請(專利權)人：浙江兜蘭智能設備股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33