[doc] 铅粉制造设备

[doc] 铅粉制造设备 铅粉制造设备 l! ; 从市场需求台数沭分析,在”八五” 莳期2—3年内,我国囤内市场对热封机0 需求量还不是太大,这里扮主要原是 n七五”朔间我国引进的大量热封机尚没 进入更换阶段,而大鄙分Li:小企的产品 蛇更及拔术改造尚不具备条件,从国际 市场上看,我幽韵热埘机产尚没形成一 定市场,而我国又缺乏具有出口能力n0蓄 电池生产::成套,成线受备,因丽,在”八 五”期间,我国;的热封机需求盈预i_}. 在三十臼左右. / ? 铭 错制造设备 沈阳电工专用设备研究所 一 ,铅粉制造原理 铅粉是现代蓄电池用以制造活性物质 的_--7~要原料.所渭锚粉就是含有6O,8O 氧化铅(Pb0)和294o%纯铅(Pb) 的粉状混合物.锚粉制造是蓄电池生产的 第一道工序,铅粉质量的优劣,对铅膏的 制造和极板化成的工艺参数以及对电池的 性能都有很大影响.所以,铅粉制造也是 铅蓄电池生产过程中最关键的工序之一. 铅粉质量指标通常包括气化度,视密度, 吸水率,酸度等.实际上铅粉的质量指标 与铅粉颗粒度的大小有很大关系,铅粉的 颗粒度一般分细粒(O,15m)和粗粒 (10~60lam),铅粉的颗粒度主要取决 于铅粉制造上的不同. 铅粉的制造方法目前主要有两种:一 种是球磨法;一种是气楣氧化法.球磨法 制造铅粉是从球磨机基础发腱起来的,所 不同的是铅粉机中不使用钢球而靠铅球自 磨.因此,可以浼是”磨式球磨机.球磨 法制造铅粉在球磨机的滚筒内加入球形, 块形或圆柱形铅料(以下统称铅球).当 一 46一 刘永强 ——————一 例牛7? 滚筒旋转时,9啦在筒内壁的铅球}jj于离 心力作用随着滚筒一起回转.到达一定高 度后,铅球因自身重力作用丽落下,使铅 球之间发生撞击?磨擦(如图1所示), ,,—一 图??铅球{》L干 这种作用使铅球袭昀粒沿滑动lf!j发生 变形和位移,铅粉&0相互摩擦而发热,使 滚筒内温度升高,使铅的面特别是发生 位移的晶面边缘在一定温发的空气I}|被氧 化,生成一氧化铅.I.;i!u寸放出热链(2Ph {? f ? I—l l ? +022PbO+21o?2KJ/mO1). 筒内温度进一步升高,使氧化反应向更深 一 层进行,随着撞击摩擦和氧化作用使裂 缝逐渐深入.变形位移的结晶层便从铅料 上脱落下来,形成外层设氧化铅包围的金 属铅粉粒,曼9通常所称铅粉.这种制造铅 粉的方法是大多数固家采用的方法,也是 我国目前普遍采用制造方法. 铅粉制造的另一种方法是气相氧化 法.气相氧化法是在熔铅锅内将铅料熔 化,然后将熔铅用惰性气体送入气相氧化 室,剥用浆叶的高速旋转使铅液与空气充 分接触,使纯铅液氧化在搅拌和气流作用 下,在负压气相窒0铅液形成雾状液滴, 并与空气中氧发生更立(2PbO+O一 2PbO+219?2KJ/mo1)形成铅粉并 放出热量,形成j为铅粉在一定压力气流作 用下进入沿粉收集器中.气相氧化法生产 的铅粉颗粒一般认为较盟,但通过在这种 生产设备上船上细粉控制装置和调整工艺 参教可使其颗粒变细,铅粉的粒度可在 O,5p.m,2,16m和8,16m等范围 内调整.实际生产中发现用这种方法制造 铅粉(平均粒度为3,4m)比较细,氧 化度可到70%左右,对起动用蓄电池特 别适用,在美国采用气相氧化法制造铅粉 较为普遍. 二,铅粉制造设备 铅粉机按铅粉制造工艺方法帕不同分 为两种类型:一种是采用球磨法制造铅粉 的设备,有风选式铅粉机和筛式铅粉机; 另一种是采用气相氧化法制造铅粉的设 备,叫作巴顿(BOton)式铅粉机. l,风选式铅粉机,又称为岛泞式铅 粉机,最先是由日本岛津源藏研制出来 的,这种铅粉机一般由园柱形滚筒,正负 压风机,旋风分离器或脉冲布袋过滤器, 铅粉输送系统及电控系统等构成.如图 (2)所示. |l|{一]/\\,’’-, ||/,【,.一I’t||ln’ ,!t! _--- ‘|l|- 『 -- 一,, f『 . 1I-I?,H- 7.正压风杌2.电机5.疲逮机4.滚菏 5.旋风分离器6.脉冲啼袋集粉器7.员压靓. 图c2)岛津式锚笱{jL, 47, 岛津式铅粉机的生产过程是在滚筒内 装入铅球,铅球在滚筒旋转过程巾发生摩 擦和冲击,并在空气中氧化形成铅粉,然 后在稳压气流的作用下进入旋风分离器, 80,9O%的铅粉被收集,少量极细的铅粉 再随气流进入脉冲布袋过滤集粉装置,铅 粉颗粒的大小与空气流量有关,空气流较 大,较大的铅粉颗粒也易被带出.由于岛 津式铅粉机效率高,结构简单,使用方 便,易于维修,铅粉质量质标符合要求, 因此,在我国蓄电池行业中使用的基本都 是岛津式铅粉机.下面对岛津式铅粉机的 参数选定作一具体的说明. 铅粉制造是一个复杂的物理化学过 程.铅粉质量一方面是取决于没备本身的 参数,另一方面取决于铅粉机的工作参 数,正确确定适合实际生产的参数,是使 铅粉机达到高效率,优质,稳定均衡生产 的根本保证. (1)铅粉机滚筒转速的确定 铅粉机的转速在生产过程中是一定 的,确定滚筒转速必须考虑到生产效率和 铅粉的质量.滚筒转速慢时,铅球会因重 力作用上升高度不够,其下落时产生的冲 击力小,铅球间相互撞击的能量少,(如 图3a所示)铅粉机生产效率降低.反之 如果转速太快,由于离心作用,铅球附在 筒壁上不下落,不能产生铅球的撞击作 用,(如图3b所示)也使铅粉和磨碎效 率大大降低,而且,实验证明,转速过 高,滚筒简体振动很大,设备易损坏.一 般把开始发生铅球不下落而随简体一道转 动时的转速称为临界转速,;临界转速(11 临)与滚筒的直径(D)有关,用表 示为n临=43;/D,实践证明,铅粉机 比较适宜的转速n(如图3(c)状态)是临 界转速的75,85左右.用公式表示为 n=33~37/Do (6) ..., ,, ‘ /// 图(3)铅粉祝嚷筒转速与哿诛运动关系 (2)滚筒尺寸的确定 铅粉机的滚筒尺寸确定取决于铅粉生 产效率和实际生产中铅粉机的负荷量.铅 一 48一 (C) 粉机根据生产效率需要保证在规定的时间 内磨出一定量合格的铅粉,因此,滚筒要 保证足够的容积,铅粉机的负荷量,即铅 ? f ? l ? 粉机生产时滚筒内加料量多少.同样的负 荷量时滚筒较小铅料相对较满,摩擦过 强,筒内温发较高,磨出的铅粉过细,氧 化度增高,而且如铅球过满部分铅球会随 滚筒回转超过临界点,到达顶部时,突然 下降冲击,使铅粉中含铅片过多,并可 以使机内温度升高不易控制,而使部分铅 熔化.如果尺寸过大,滚筒内铅料不满, 这样铅球之间滑动引起的摩擦力减少,温 度也不易达到,所得铅粉颗粒较粗,氧化 度低,视密度偏高.显然此时铅粉机的效 率也是低的.因此,滚筒尺寸选择首先要 保证合适的容积.而且在铅粉机使用时, 要保证适宜负荷量.滚筒的容积确定后, 还需选择合适的长径比,铅粉的质量和产 量与滚筒的长径比有着密切的关系.长径 比较小,即直径较大,长度较小,磨出的 铅铅粉较粗,反之,长径比较大,磨出的 铅粉又过细,那么,长径比多少比较合适 呢?从国外的一些资料和国内蓄电池生产 实践得出长径比L:D在1,1.25 之间较为适宜.另外滚筒直径小于800 mm时,铅球的摩擦和冲击力均减弱又由 于长径比的限制,因此,铅粉机生产线中 一 般在一吨以上.通常铅粉机滚筒尺寸设 计稍大,以保证足够的生产能力. (3)温度选择. 铅粉的生产要求在一定的温度范围内 进行以保证设备的正常运转和铅粉的质 量.铅粉机内热量的来源是铅球之间和铅 球与滚筒之间的摩擦热和铅与空气中氧气 发生氧化反应放出的化学热,这是热量除 少量以辐射和传导的形式散于大气中之 外,大部分用以加热机内铅球和铅粉,促 使铅球进—步氧化.一般情况下,铅粉机 在正常负荷下,摩擦热和化学热高于铅球 自身氧化所需要的工艺温度,因此,必须 对铅粉机的温度进行调节.否则,温度过 高,达到铅的熔点,使铅球熔化,就不能 制成铅粉并发生烧机的事故.温度过低, 会降低氧化作用.铅粉机的温度一般是通 过风压和风量的控制及机外采取一些冷却 (如夹层)来使其在一定的范围内调 整.通常筒体外壁强度控制在l60~180.C 范围内较好,这时铅粉氧化度可达 7O,75,温度再低氧化度会降低.另外 环境的温度对铅粉机也有一定影响,铅粉 机温度也应注意季节变化. (4)风量的选择 前面已经提到,铅粉的制造中风机一 方面吹入空气,调整温度使铅粉氧化,另 一 方面对风迭式铅粉机是把制成的铅粉吹 出来,因此鼓风的温度,湿度和风量风压 对铅粉的性能和生产效率有很大影响.一 般情况下,风量大,铅粉的产量高,但随 着风量加大,热量带走过多简体的温度不 易保持,铅粉的氧化度低.又由于风迭式 铅粉机是用气流带走铅粉,风量大时铅 粉的预粒也粗.反之,风量小,简体温度 容易升高,铅粉的颗粒过细.不同的风量 就可生产不同颗粒和氧化度的铅粉. 2,筛式铅粉机,筛式铅粉机分带滚 筒和不带滚筒式两种.带有锥形滚筒的筛 式铅粉机一般称为哈丁式铅粉机,哈丁式 铅粉机一般由锥形滚筒,带有筛网的滚 筒,外罩及电控部分等构成.如图4所 示.哈丁式铅粉机是由岛津式铅粉机派生 出来的,它与岛津式铅粉机的主要区别是 岛津式铅粉机是用风迭式集粉,哈丁式铅 粉机是用筛迭式集粉. 哈丁式铅粉机的工作过程是在锥形滚 筒内加入一定量的铅球,旋转的滚筒同岛 津式铅粉机一样地完成铅粉的球磨和氧化 过程.磨碎的铅粉经锥形出口进入带有筛 一 49, 躺4?黜滚筒参减速杌6. 电机一移’ ‘, 圈(4)晗了式铅粉视 网的滚筒,铅粉通过筒壁的筛网被筛出 来,铅粉颗粒大小由筛孔决定,细而长的 铅粉颓粒也能通过,颗粒直径一般为4, 16m,铅粉多呈鳞片状结构,据一些研究 报导,鳞片状铅粉有利于涂膏式极板强度 增加,尤其是正极板的寿命较好.无锥形 滚筒的筛式铅粉机,多为四,五十年代苏 联研制的,其特点是设备比较简单,造 价便宜及工艺方便等优点.然而生产能 一 5O一 力低,筛网易坏,维修量大,妨碍了它的 使用,目前除苏联外其他国家很少采用. 3巴顿(B0ton)式铅粉机 巴顿式铅粉机是采用气相氧化法制造 铅粉的设备.是由美国人巴顿研制而成, 一 般由熔铅锅,反应锅,颗粒分离器,旋 风分离器,脉冲布袋集粉器,鼓风机及电 控系统等构成.如图5所示. f 囊 I—I l ? /.控}j葙2’只机.熔错铺4-反应销.颗粒分离器 6.旋风分茴器7.脉冲{;袋集粉器8.风视 图c5)巴顿式铅粉视 巴顿式铅粉机的生产过程是纯铅放入 熔铅锅内熔化后,进入反应锅,在反应锅 中的搅拌浆及负压作用下,熔铅汽化形成 小雾滴,这些小雾滴与空气中的氧气反 生成铅粉并放出热量.巴顿式铅粉机的出 粉方式与岛津式铅粉机相同铅粉由气流作 用经过颗粒离器分离出较粗的影粒,进 入旋风分离器集粉装置和脉冲布袋过滤集 粉器. 巴顿式铅粉机的参数控制主要是控制 反应锅的温受和气流量,只要控制反应锅 的温度基本也可控制铅粉的质量,一般情 况,熔铅镪温度保持在400”-’420.C范耐 内,反应锅温度绿持在330,350.C范围 内,由于反应锅的温度与铅液输入量相关, 而输入反应锅铅液量又与产量有关,亦即. 铅液输入量过多,反应锅温度会过高,因 此,反应锅的强度要求限制丁铅粉机灼产 量,为了提高产量,一般增设拎却装置使 反应锅温度降低,使反应锅不会因铅液 输入量多而温度升程过高. 巴顿铅粉机特点是能耗低,环境污 小工艺参数控制简单,铅粉颗粒较细,氧 化度高,铅粉结构呈球状,许多人认为巴 顿式铅粉机制造铅粉颗粒较粗,需将铅粉 进一步捣碎才更细一些,实践证明,只要合 理控制铅粉机的工艺参数,生产出的铅粉 就比较细.无需再研磨.巴顿式铅粉机目 前只在美国使用较:爵遍.摧不完全统计, 我国目前进口的五台铅粉乳中有四台是巴 顿式铅粉机,国内目前尚无厂家生产(据 说454厂9O年4已对扬州华杨进口蓄电池 有限公司进口的3t巴顿式铅粉机达行了 测绘),有待于对进口的设备进行消化 吸收并国产化.附表I,粉铅机进H情况调 查表,附表2,吲内外铅粉制造现状衰. 一 51— 附表1,铅粉机进口情况调查表. 序价格 号设备名称交货期国别及公司国内使用厂(万美元) 杨州华杨蓄电池有1巴顿式铅粉机(2台)89香港 限公司 2L一2lOO,G型巴顿式美国 铅粉机8736.2LINKLATER重庆蓄电池厂 公司 3M一1500E型铅粉机8925.7美国钢铁动力有限公司张家港市工业 蓄电 池厂 美国 42Ot巴顿式铅粉机LINKLATER南光蓄电池厂 公司 一8t岛津式铅粉机英国氧化物公司沈阳蓄电池厂b 附表2,国内外铅粉制造现状表 序国别铅粉制造现状 号 普遍采用岛滓式铅粉机,铅在铅锅中熔化后,铸成铅球后加入铅粉 1中国机内磨成铅粉,铸球边条再送入熔铅锅重新熔化,产量平均为5一g 吨/天. 普遍采用巴顿式铅粉机和哈丁式铅粉机,直接采用铅锭熔化”吹出 2美国铅粉 ,巴顿式产量2O吨/天,哈丁式产量3O肫/天. 铅锭熔化铸条切成铅块,没有多余回料,采用岛津式铅粉机产量一 3日本般为9—12吨/天,亦采用巴顿式铅粉机 把铅锭切成铅块加入铅粉机内或直接把铅锭加入铅粉机内,普遍采 4英国用哈丁式铅粉机. 将铅熔化铸成2O×2O的铅柱无浇铸废边产量高,占地面积小,采 5西德用全自动控制岛津式铅粉机. , 52一 l|l f ?