[发明专利]一种动力电池正级三元氧化物的生产工艺及生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池制备技术领域，具体是一种利用混合液(氯化镍、氯化钴、氯化锰)、氯化钴、氯化锰的混合溶液制备动力电池正级三元氧化物及回收盐酸的工艺和设备装置。

背景技术

在氯化镍、氯化钴、氯化锰溶液的制备过程中，会产生一定浓度的氯化氢及100g/L～140g/L的镍、钴、锰化物。在制备过程中，氯化氢的比例会逐步降低，当达到饱和状态后，溶解就会停止。为了保持溶解过程的继续进行，应将氯化氢中的氯化镍、钴、锰提取出来，同时将酸液浓度还原。这就需要有一套制备电池级三元氧化物产品及回收盐酸的工艺和设备，将含有上述比例的氯化氢溶液送至制备装置中，生成电池级三元氧化物，同时还得到了浓度约为20％的盐酸，再返回到溶解系统中，重复利用再生酸液。其过程是：将含有一定比例浓度的混合溶液((氯化镍、氯化钴和氯化锰的混合液)、氯化钴、氯化锰)收集在混合溶液储罐中，用三元混合液给料泵经过混合溶液精细过滤器送入预浓缩器中，用气动调节阀自动控制流量，混合溶液通过预浓缩器循环泵送至预浓缩器顶部通过喷嘴进行喷洒，混合溶液与来自焙烧炉的炉气(400～650℃)进行直接热交换，在热交换过程中混合溶液中的部分水份被蒸发掉，混合溶液得到浓缩；浓缩后的混合溶液由预浓缩器循环泵经预浓缩器管道过滤器送至气动给料装置中，再由气动给料装置从焙烧炉顶部经喷杆、双流体气雾式喷嘴或压力式喷嘴喷洒进焙烧炉中。

现有的三元(三元氧化物、氯化钴、氯化锰)生产工艺及装置存在下列缺陷：

1)现有的生产工艺采用的是化学湿法合成，生产工艺流程长，成本较高；

2)在制备过程中产生的含氯废气需用碱来中和，而中和后产生的次氯酸钠对环境造成二次污染；

3)在三元(氯化镍、氯化钴、氯化锰)的结晶过程中密实度达不到电池所需高压需要；

4)由于原生产工艺中有氯离子产生，对机组的设备造成腐蚀；

5)在混合液(氯化镍、氯化钴、氯化锰)的结晶过程后采用开放式蒸汽加热清洗方式，清洗后会产生大量氨氮废水，对环境造成很大污染；

6)给料管路在工作过程中会在管道内形成结晶体，造成管道堵塞，必须定期清洗，管道，清洗维修工作很困难、工作量大，必须将管道拆卸下来并用人工清洗管道，费时、费料、费工。

因此必须对现有的技术加以改进。

发明专利申请200710157229.6公开了一种喷雾焙烧制备四氧化三钴粉末的连续生产工艺及其设备，生产工艺包括溶液收集、过滤、预浓缩、烘干、在焙烧炉的加热区域内溶液分解成四氧化三钴和氯化氢，固体四氧化三钴颗粒以粉末形式回收，焙烧气体进入预浓缩器，于此，高温气体直接与循环酸接触，而冷却和清洗气体进入吸收塔中，循环水吸收气体中的氯化氢形成再生盐酸，气体经排烟液滴分离、洗涤后排放。

通过几年的试运行，发现这种设备及工艺技术存在下述问题：

(1)一些工艺参数不适用于制备电池级三元氧化物，例如：焙烧炉的炉顶负压控制在280MPa，这是不可能实现的；

(2)炉底氧化物出料方式不合理。原有的出料方法是靠空气反吹及物料自然坠落形式，这种方法不适合有色金属氧化物的生产，因为有色金属氧化物反应温度很高，在成品出炉时受氧化物比重、温度、形貌、粘度等等的影响，很容易造成出料口堵塞，要想从根本上解决这一问题必须采用机械方式；

(3)无法满足三种氯化物溶液充分混合的目的；

(4)喷嘴在雾化过程中容易被结晶物堵塞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池正级三元氧化物的生产工艺及生产装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种动力电池正级三元氧化物的生产工艺，包括以下步骤：

(1)用三台计量泵分别将氯化镍溶液、氯化钴溶液、氯化锰溶液通过流量计和溶液管道混合器送至搅拌罐中进行搅拌混合，再通过三元给料循环泵将充分混合后的溶液送至三元液储罐中备用；

(2)用三元给料泵将充分混合溶液经过精细过滤器送入预浓缩器中，并用气动调节阀自动控制流量；

(3)在预浓缩器中混合溶液与来自焙烧炉的炉气进行直接热交换，在热交换过程中混合溶液中的部分水份被蒸发掉，混合溶液得到浓缩；

(4)浓缩后的混合溶液由预浓缩器循环泵经预浓缩器管道过滤器送至气动给料装置中，再由气动给料装置从焙烧炉顶部经喷杆和嘴喷洒进焙烧炉中；