一种电池材料生产用反应釜系统

技术领域

本发明属于电池的生产技术领域，涉及一种电池材料生产用反应釜系统。

背景技术

磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料，而磷酸铁则是磷酸铁锂的生产材料。目前常见的用于生产磷酸铁的原材料通常是硫酸亚铁、磷酸二氢铵和双氧水，在生产磷酸铁的时候，需要将三者在反应釜中进行搅拌反应，从而生成碱式磷酸铁，之后经过洗涤、脱水等一系列操作后，即可获得满足条件的磷酸铁。

目前，在实际生产的过程中，会首先将硫酸亚铁溶解后(下称混合物一)导入到反应釜内，之后将磷酸二氢铵溶解后先与双氧水混合，之后将该混合物(下称混合物二)导入到反应釜中，之后搅拌进行反应。其中混合物一与混合物二中物料的瞬时浓度不同的时候，所获得的一次颗粒的粒径的大小是不同的，具体而言就是物料瞬时浓度较大的时候，产品的一次颗粒的粒径会变小；反之当混合物一与混合物二中物料的瞬时浓度较小的时候，产品的一次颗粒的粒径会变大；同时由于一次颗粒的大和小均各自具有其独特的优势，因此不同的电池产品对一次颗粒的大和小也具备有不同的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池材料生产用反应釜系统，旨在达到生产不同大小的一次颗粒的目的。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种电池材料生产用反应釜系统，包括：

釜体，所述釜体的顶部竖直连通设置有进料管；

呈中空状的调节腔体，所述调节腔体的内壁活动设置有调节板体，所述调节板体将所述调节腔体的内腔分隔为第一腔室和第二腔室；

调节机构，所述调节机构用于调节所述调节板体的位置；

预混腔体，所述预混腔体的底部连通设置有传导管，所述传导管的底部与所述进料管的顶部相通；

第一入料管、第二入料管、第一传料管和第二传料管，所述第一入料管的底部和所述第一传料管的顶部分别与所述第一腔室的顶部和底部相通，所述第二入料管的底部和所述第二传料管的顶部分别与所述第二腔室的顶部和底部相通，所述第一传料管和所述第二传料管的底部均与所述预混腔体相通，所述第一入料管、所述第二入料管、所述第一传料管以及所述第二传料管上均设置有控制阀；

支撑板，所述支撑板的底部与所述釜体连接，侧部与所述调节腔体和所述预混腔体连接。

本发明进一步设置为，所述调节机构包括呈水平状的调节杆，所述调节杆的一端与所述调节板体的中部连接，所述调节杆的中部活动穿过所述调节腔体的一端；

所述调节腔体的内腔水平设置有若干个防转杆，所述调节板体活动套接于所述防转杆，且穿过所述调节板体的所述防转杆部分的的外壁贴合于所述调节板体；

所述调节腔体的端部转动连接设置有调节圈，所述调节杆的外壁与所述调节圈螺纹配合。

本发明进一步设置为，所述调节腔体的内壁设置有筒形的防漏筒，所述防漏筒由柔性材料制成，所述防漏筒的两端分别与所述调节腔体的内壁和所述调节板体连接，位于所述调节腔体内的所述调节杆部分位于所述防漏筒内。

本发明进一步设置为，所述调节板体的外壁设置有环形的稳定圈，所述稳定圈的厚度大于所述调节板体的厚度，且所述稳定圈的外壁活动贴合于所述调节腔体的内壁。

本发明进一步设置为，所述预混腔体内设置有倒U字形的导流管，所述导流管的一端与所述传导管的顶部相通，另一端与所述预混腔体的内腔的底部之间具有设定间隙。

本发明进一步设置为，所述预混腔体的底部设置有开口向上呈罩状的集中部，所述集中部的开口与所述预混腔体的内腔相通，所述导流管远离所述传导管的一端位于所述集中部的开口中。

本发明进一步设置为，所述预混腔体的底部连通设置有反洗管，所述反洗管上设置有一控制阀。

本发明进一步设置为，所述进料管的内壁上竖直设置有螺旋状的混合螺旋片。

本发明进一步设置为，所述釜体的内壁设置有螺旋状的混合管，贯穿所述混合管的两端开设有混合通道，所述混合通道的顶部与所述进料管的底部相通；

所述混合通道包括有横截面均呈J字形的第一通道部和第二通道部，所述第一通道部和所述第二通道部均设置有若干个，且所述第一通道部与所述第二通道部呈交错状分布；

所述第一通道部包括有第一直通道部和第一弯通道部，所述第一直通道部的横截面呈直线状，所述第一弯通道部的横截面呈圆弧形；所述第二通道部包括有第二直通道部和第二弯通道部，所述第二直通道部的横截面呈直线状，所述第二弯通道部的横截面呈圆弧形，且所述第一弯通道部和所述第二弯通道部的横截面的开口均朝向物料流下方向的上游；

所述第二直通道部与相邻上游的所述第一直通道部的中部、相邻上游的所述第一弯通道部的自由端以及相邻下游所述第一直通道部的自由端相通，所述第一直通道部的中部与相邻上游的所述第二弯通道部的自由端以及相邻下游的所述第二直通道部的自由端相通。

本发明进一步设置为，所述混合管在竖直方向上的投影呈环形，处于上下方位的所述混合管部分呈分离状；

被所述第一通道部与所述第二通道部围合的所述混合管部分为围合部，所述围合部的顶部开设有清洗槽，所述清洗槽与所述第一通道部和所述第二通道部均相通；

所述混合管的底部设置有呈罩状的导流罩，所述导流罩的形状呈与所述混合管的形状相适配的螺旋状，所述导流罩与所述混合管的底部之间形成开口朝向所述釜体内壁的清洗出口，贯穿所述围合部和所述混合管的底部开设有清洗通道，所述清洗通道的两端分别与所述清洗槽和所述导流罩的内腔相通；

还包括有清洗管，所述清洗管的出口端位于所述釜体内，所述传导管上设置有一控制阀，所述混合管的底部出口端转动设置有调节柱，贯穿所述调节柱的侧壁开设有L字形的调节通道，所述调节柱包括有第一状态和第二状态；

当所述调节柱处于所述第一状态时，所述调节通道的两端分别与所述混合管和所述釜体内腔相通，所述清洗管的出口端贴合于所述调节柱的外壁；

当所述调节柱处于所述第二状态时，所述调节通道的两端分别与所述清洗管的出口端和所述混合管相通，且所述传导管上的所述控制阀处于关闭状态。

与现有技术相比，本发明提供了一种电池材料生产用反应釜系统，其中本申请的使用场景为磷酸铁的生产过程中，且用于硫酸亚铁溶液(即混合物一)与磷酸二氢铵和双氧水的混合物(即混合物二)进行反应；在反应的时候，将混合物一通过第一入料管导入到第一腔室中，将混合物二导入到第二腔室中；然后关闭第一入料管和第二入料管上的控制阀(优选为电控阀，根据实际情况也可以是手动操作的球阀等，下同)，之后打开第一传料管和第二传料管上的控制阀后，混合物一和混合物二进入到预混腔体中进行预混，然后通过传导管、进料管后进入到釜体内进行进一步的反应；同时釜体顶端中部具有电机、搅拌轴和搅拌叶，用于加速后续反应的进行；其次调节腔体、预混腔体、进料管以及后续的所有结构，均不会与搅拌轴、搅拌叶等产生撞击或碰撞等。

其中调节腔体内的空间是固定的，但是由于调节板体的位置可以调节，这样第一腔室和第二腔室的大小也就可以调节；如此进入到预混腔体中的混合物一和混合物二的比例可以调节到较为合适的比例；同时由于预混腔体的容积较小(混合物一和混合物二分多次通过调节腔体和预混腔体加入到釜体内)，因此进入到预混腔体内的瞬时浓度能够较好的得到控制，这样能够很好的控制一次颗粒的大小为所需的；同时由于预混腔体的容积较小，因此可以使得加入到预混腔体中的混合物一和混合物二能够进行预先混合后再流入到釜体内，这样便进一步的保证了混合物一与混合物二的瞬时浓度是所需的，使得产品的品质更佳。

附图说明

图1是本发明一种电池材料生产用反应釜系统一实施例的结构示意图；

图2是本发明一种电池材料生产用反应釜系统一实施例的剖视图；

图3是图2中A部分的放大图；

图4是图3中A1部分的放大图；

图5是图2中B部分的放大图；

图6是图2中C部分的放大图；

图7是本发明一种电池材料生产用反应釜系统中的混合通道的部分一实施例的示意图；

图8是本发明一种电池材料生产用反应釜系统中混合管部分一实施例的剖视图；

图9是本发明一种电池材料生产用反应釜系统中的调节柱部分一实施例的示意图。

其中，1、釜体；2、进料管；3、调节腔体；4、调节板体；5、第一腔室；6、第二腔室；7、预混腔体；8、传导管；9、第一入料管；10、第二入料管；11、第一传料管；12、第二传料管；13、控制阀；14、支撑板；15、调节杆；16、防转杆；17、调节圈；18、防漏筒；19、稳定圈；20、导流管；21、集中部；22、反洗管；23、混合螺旋片；24、混合管；25、第一通道部；25a、第一直通道部；25b、第一弯通道部；26、第二通道部；26a、第二直通道部；26b、第二弯通道部；27、围合部；28、清洗槽；29、导流罩；30、清洗出口；31、清洗通道；32、清洗管；33、调节柱；34、调节通道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种电池材料生产用反应釜系统作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

一种电池材料生产用反应釜系统，如图1至图9所示，包括：

釜体1，所述釜体1的顶部竖直连通设置有进料管2；

呈中空状的调节腔体3，所述调节腔体3的内壁活动设置有调节板体4，所述调节板体4将所述调节腔体3的内腔分隔为第一腔室5和第二腔室6；

调节机构，所述调节机构用于调节所述调节板体4的位置；

预混腔体7，所述预混腔体7的底部连通设置有传导管8，所述传导管8的底部与所述进料管2的顶部相通；

第一入料管9、第二入料管10、第一传料管11和第二传料管12，所述第一入料管9的底部和所述第一传料管11的顶部分别与所述第一腔室5的顶部和底部相通，所述第二入料管10的底部和所述第二传料管12的顶部分别与所述第二腔室6的顶部和底部相通，所述第一传料管11和所述第二传料管12的底部均与所述预混腔体7相通，所述第一入料管9、所述第二入料管10、所述第一传料管11以及所述第二传料管12上均设置有控制阀13；

支撑板14，所述支撑板14的底部与所述釜体1连接，侧部与所述调节腔体3和所述预混腔体7连接。

所述调节机构包括呈水平状的调节杆15，所述调节杆15的一端与所述调节板体4的中部连接，所述调节杆15的中部活动穿过所述调节腔体3的一端；

所述调节腔体3的内腔水平设置有若干个防转杆16，所述调节板体4活动套接于所述防转杆16，且穿过所述调节板体4的所述防转杆16部分的的外壁贴合于所述调节板体4；

所述调节腔体3的端部转动连接设置有调节圈17，所述调节杆15的外壁与所述调节圈17螺纹配合。

所述调节腔体3的内壁设置有筒形的防漏筒18，所述防漏筒18由柔性材料制成，所述防漏筒18的两端分别与所述调节腔体3的内壁和所述调节板体4连接，位于所述调节腔体3内的所述调节杆15部分位于所述防漏筒18内。

所述调节板体4的外壁设置有环形的稳定圈19，所述稳定圈19的厚度大于所述调节板体4的厚度，且所述稳定圈19的外壁活动贴合于所述调节腔体3的内壁。

所述预混腔体7内设置有倒U字形的导流管20，所述导流管20的一端与所述传导管8的顶部相通，另一端与所述预混腔体7的内腔的底部之间具有设定间隙。

所述预混腔体7的底部设置有开口向上呈罩状的集中部21，所述集中部21的开口与所述预混腔体7的内腔相通，所述导流管20远离所述传导管8的一端位于所述集中部21的开口中。

所述预混腔体7的底部连通设置有反洗管22，所述反洗管22上设置有一控制阀13。所述进料管2的内壁上竖直设置有螺旋状的混合螺旋片23。

所述釜体1的内壁设置有螺旋状的混合管24，贯穿所述混合管24的两端开设有混合通道，所述混合通道的顶部与所述进料管2的底部相通；

所述混合通道包括有横截面均呈J字形的第一通道部25和第二通道部26，所述第一通道部25和所述第二通道部26均设置有若干个，且所述第一通道部25与所述第二通道部26呈交错状分布；

所述第一通道部25包括有第一直通道部25a和第一弯通道部25b，所述第一直通道部25a的横截面呈直线状，所述第一弯通道部25b的横截面呈圆弧形；所述第二通道部26包括有第二直通道部26a和第二弯通道部26b，所述第二直通道部26a的横截面呈直线状，所述第二弯通道部26b的横截面呈圆弧形，且所述第一弯通道部25b和所述第二弯通道部26b的横截面的开口均朝向物料流下方向的上游；

所述第二直通道部26a与相邻上游的所述第一直通道部25a的中部、相邻上游的所述第一弯通道部25b的自由端以及相邻下游所述第一直通道部25a的自由端相通，所述第一直通道部25a的中部与相邻上游的所述第二弯通道部26b的自由端以及相邻下游的所述第二直通道部26a的自由端相通。

其中优选为整个混合通道的两端均为第一通道部25，位于顶部的第一直通道部25a(其自由端与进料管2底部相通)的中部与顶部的第二直通道部26a的自由端连通；位于底部的第一直通道部25a中部不与第二直通道部26a连通，但底部的第一弯通道部25b末端处于开放状态。

所述混合管24在竖直方向上的投影呈环形，处于上下方位的所述混合管24部分呈分离状；

被所述第一通道部25与所述第二通道部26围合的所述混合管24部分为围合部27，所述围合部27的顶部开设有清洗槽28，所述清洗槽28与所述第一通道部25和所述第二通道部26均相通；

所述混合管24的底部设置有呈罩状的导流罩29，所述导流罩29的形状呈与所述混合管24的形状相适配的螺旋状，所述导流罩29与所述混合管24的底部之间形成开口朝向所述釜体1内壁的清洗出口30，贯穿所述围合部27和所述混合管24的底部开设有清洗通道31，所述清洗通道31的两端分别与所述清洗槽28和所述导流罩29的内腔相通；其中导流罩29的两端也具有端板，使得清洗的水和酸只能从清洗出口30流出，无法从两端流出。

还包括有清洗管32，所述清洗管32的出口端位于所述釜体1内，所述传导管8上设置有一控制阀13，所述混合管24的底部出口端转动设置有调节柱33，贯穿所述调节柱33的侧壁开设有L字形的调节通道34，所述调节柱33包括有第一状态和第二状态；

当所述调节柱33处于所述第一状态时，所述调节通道34的两端分别与所述混合管24和所述釜体1内腔相通，所述清洗管32的出口端贴合于所述调节柱33的外壁；

当所述调节柱33处于所述第二状态时，所述调节通道34的两端分别与所述清洗管32的出口端和所述混合管24相通，且所述传导管8上的所述控制阀13处于关闭状态。

本发明提供的一种电池材料生产用反应釜系统，其中本申请的使用场景为磷酸铁的生产过程中，且用于硫酸亚铁溶液(即混合物一)与磷酸二氢铵和双氧水的混合物(即混合物二)进行反应；在反应的时候，将混合物一通过第一入料管9导入到第一腔室5中，将混合物二导入到第二腔室6中；然后关闭第一入料管9和第二入料管10上的控制阀13(优选为电控阀，根据实际情况也可以是手动操作的球阀等，下同)，之后打开第一传料管11和第二传料管12上的控制阀13后，混合物一和混合物二进入到预混腔体7中进行预混，然后通过传导管8、进料管2后进入到釜体1内进行进一步的反应；同时釜体1顶端中部具有电机、搅拌轴和搅拌叶，用于加速后续反应的进行；其次调节腔体3、预混腔体7、进料管2以及后续的所有结构，均不会与搅拌轴、搅拌叶等产生撞击或碰撞等。

其中调节腔体3内的空间是固定的，但是由于调节板体4的位置可以调节，这样第一腔室5和第二腔室6的大小也就可以调节；如此进入到预混腔体7中的混合物一和混合物二的比例可以调节到较为合适的比例；同时由于预混腔体7的容积较小(混合物一和混合物二分多次通过调节腔体3和预混腔体7加入到釜体1内)，因此进入到预混腔体7内的瞬时浓度能够较好的得到控制，这样能够很好的控制一次颗粒的大小为所需的；同时由于预混腔体7的容积较小，因此可以使得加入到预混腔体7中的混合物一和混合物二能够进行预先混合后再流入到釜体1内，这样便进一步的保证了混合物一与混合物二的瞬时浓度是所需的，使得产品的品质更佳。

在对不同大小的一次颗粒进行生产的时候，只需转动调节圈17，然后调节圈17即可调节调节杆15更进入到调节腔体3内，或部分从调节腔体3出来，如此便可以达到调节第一腔室5和第二腔室6比例的目的；其次由于防转杆16的存在，因此可以较好的保持调节板体4的角度，使得其只能沿着防转杆16长度方向进行滑动；其次稳定圈19也提高了调节板体4的活动稳定性，且稳定圈19厚度较大，能够防止混合物一与混合物二相互流动，保持了调节腔体3内的洁净度，防止碱式磷酸铁的生成。不仅如此，在调节腔体3内具有柔性的防漏筒18(不与混合物一或混合物二反应，且能够耐所处环境)，其能够使得调节板体4可以正常活动，其次还能够防止混合物从调节腔体3出漏出。

当混合物一和混合物二进入到预混腔体7中之后，关闭第一传料管11和第二传料管12上的控制阀13，在预混的同时，第一入料管9和第二入料管10上的控制阀13打开，新的混合物一和混合物二进入到调节腔体3中，提高加料效率。混合物一和混合物二进入到预混腔体7中之后，此时由于导流管20的存在，在液面高于导流管20顶部之前，混合物一和混合物二还不能从预混腔体7中流出；而是在混合物一和混合物二都加入到预混腔体7中之后，此时的液面高度才高于导流管20的顶部，此时在虹吸现象的作用下，使得混合物能够通过导流管20进入到进料管2中；即当前期的混合物一和混合物二刚进入到预混腔体7中的时候，此时混合物一和混合物二还不会流如到釜体1内，而是等到混合物一和混合物二到达合适比例后再流下，如此保证了流下液体的瞬时浓度，其次混合物一和混合物二在预混腔体7中也能够混合一段时间后再流下，防止对釜体1内的物料造成瞬时浓度的影响。

其中集中部21的存在使得预混腔体7内残留的液体量较少，即使得内部瞬时浓度能够达到较好的数值，也能够减小对后续物料的影响。在一定时间后能够通过反洗管22通入水、酸等对预混腔体7内进行清洗。其中″设定间隙″以及类似的描述词均表示两个结构之间处于未接触的状态，而具体间距的大小能够根据实际情况选用。

当混合料进入到进料管2中后，混合料在重力作用下向下流动，此时混合料在混合螺旋片23的搅动和导向作用下进行流动，从而使得物料的混合效果更佳。当物料通过进料管2进入到混合管24中后，会依次流经第一通道部25、第二通道部26、第一通道部25、第二通道部26如此循环，直到最后从混合管24流入到釜体1内。其中由于混合管24是螺旋向下的，因此混合液可以沿着混合管24向下流动；其次第一通道部25和第二通道部26形成了类似于特斯拉阀的通道，从而使得混合液在向下流动的过程中，也能进一步的相互混合；以混合物从第一直通道部25a向下游流动的过程中为例，此时混合物流入到第一直通道部25a中部的时候，部分混合物直接流入到第二直通道部26a中，而部分混合物流入到第一弯通道部25b，并且受到第一弯通道部25b的导向作用，而与第二直通道部26a中的物料产生冲击作用，如此可以使得不同位置的物料能够更好的进行混合；同样第二直通道部26a内的物料向下游流动的过程中，部分流入到了第一直通道部25a内，而部分流入到了第二弯通道部26b，且第一直通道部25a内的物料会与第二弯通道部26b内的物料产生相互作用，这样混合物在经过第一通道部25和第二通道部26的作用后，可以均匀到很好的程度，不仅可以保证一次颗粒的大小，其次也便于后续反应的进行。

其中第一通道部25和第二通道部26的顶部和底部的高度差较大，这样混合物在流动过程中，能够使得混合物不进入到清洗槽28或进入很少到清洗槽28中，且此时调节通道34能够将混合管24内的物料直接导入到釜体1内。在定期对釜体1内进行清洗的时候，此时由于釜体1内壁的垢为碱式磷酸铁，因此需要先用水对釜体1内壁进行清洗，然后再使用酸洗，最后再使用水洗的方式进行清洗(在釜体1底部具有管道和阀，既用于将物料向下游导出后进行后续的处理，也用于清洗的时候向外排出清洗液)

清洗的时候，首先关闭传导管8上的控制阀13，之后转动调节柱33(转动调节柱33的结构位于釜体1的外部，使用手轮等进行转动)，使得此时调节通道34的两端分别与清洗管32和混合管24的底部相通；然后使用高压水管向清洗管32内注入水，此时水沿着物料流动的方向的反方向流动，在该反方向上的流动阻力很小，因此水可以快速的充满整个混合管24，之后继续加压，水进入到清洗槽28中后，通过清洗通道31流下后，进入到导流罩29中，并在清洗出口30处流出后，作用在釜体1内壁上，实现琳水冲洗；其中由于混合管24在竖直方向上的投影和导流罩29在竖直方向上的投影都是环形的，因此釜体1整个内壁上都能够被清洗到。其次由于导流罩29是螺旋形的，因此虽然清洗槽28是独立且间隔的，但是清洗的水能够较好的作用在整个清洗出口30出后，作用在釜体1内壁上；其次优选为清洗出口30与釜体1内壁间隙很小，因此水流较大的时候也能够自然的作用在釜体1的周测内壁上。

当水洗完成后向清洗管32内注入酸液，通过酸液对釜体1内壁进行清洗，最后再通过水进行清洗，如此便可以充分的起到清洗的作用；不仅如此，由于水、酸和水同样也作用在了混合通道内，因此能够对混合通道的垢进行充分清洗，保持了混合通道内的洁净和畅通。

在还一实施例中，在对内部进行清洗的时候，会打开釜体1顶部的法兰盖，之后使用水枪等进行喷淋冲洗。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。