螺旋网罩式搅拌器的反应釜
技术领域
本实用新型涉及高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的生产技术领域，特别涉及一种用于生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的螺旋网罩式搅拌器的反应釜。
背景技术
近年来，为了能逐步解决制约当前经济发展的能源短缺、温室气体及大气污染这三大问题，在全世界掀起了一个发展新能源产业的高潮，一些发达国家相继出台了一系列鼓励政策刺激新能源汽车的发展。锂离子电池作为一种绿色储能二次电池，由于具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无环境污染等优点。近十年在技术、生产、市场上获得了快速发展，已经形成了一个大的新能源产业，越来越受到各方面的重视。锂离子电池的关键部分是正极材料，目前锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、磷酸亚铁锂，其中镍钴锰酸锂三元材料具有钴酸锂良好的导电性和循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的安全性能，而锰酸锂的安全性好，原料来源广，成本低，制造工艺简单可靠，据行业预测，镍钴锰酸锂三元系和锰酸锂相结合的方式将是全球动力电池市场的主流趋势。
目前，以锰矿石为原料生产的电解二氧化锰及普通的金属氧化法生产的四氧化三锰的杂质含量均满足不了高端动力电池企业的要求。必须要通过技术创新，研发出高纯、高密度四氧化三锰，并以此为原料，生产高纯、高密度动力型锰酸锂来满足动力电池的要求。随着高纯Mn3O4制备LiMn2O4电池的研究，Mn3O4将进入全新的锂离子动力电池的广泛应用阶段。高纯碳酸锰是制造动力电池用高密度四氧化三锰的前驱体主要原料。以高纯金属锰为原料，通过酸浸、除杂、碳酸化，生成锰的碳酸盐，再经过一定条件的干燥焙烧来生成高纯、高密度的四氧化三锰。
在工业生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰过程中，原料间需要进行化学和物理反应，而反应釜则是一种生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰容器。反应釜中对生产高密度四氧化三锰前驱体高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质，进行搅拌。传统的搅拌方法通常是采用叶片式搅拌，在搅拌过程中，搅拌的原料运动轨迹距离短，交合的不均匀，直接影响反应的速率，导致反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小，反应效率低等问题。
本申请人在2017年研发成功并申请专利的公告号为CN106955653B一种网罩式搅拌器的反应釜，采用多层网罩式搅拌器结合盘管式加热器可以使被搅拌的高纯碳酸锰的原料：氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质产生轴向、径向运动，加快分子运动速度，增加碰撞机率，从而解决了传统反应釜内部反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小的问题，提高了反应效率。在这个基础上进行研究和试验后发现，该方案并非是最优的，其原因在于：多层网罩式搅拌器同属一个电动机带动旋转，其内部的对流较少，反应物碰撞几率有限；另外，整个网罩是同时旋转的，反应物被离心力从内层网罩甩出移动到外层网罩时，由于受到空气的阻力，反应物会与被甩出的网孔形成一个角度偏差，网罩上的网孔是相互错开的，正好就进入下一次错开的网孔中，达不到预先设计的与外层网罩碰撞的目的。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案实现：
一种螺旋网罩式搅拌器的反应釜，包括反应釜支架、反应釜釜体、温度传感器、PH值传感器、盘管式加热器、原料喷射模块；反应釜釜体固定设置在所述反应釜支架上，反应釜釜体内设置有盘管式加热器、网罩、原料喷射模块，反应釜釜体上设置有温度传感器和PH值传感器，所述网罩包括外网罩和内网罩；
所述外网罩包括顶板、网板、外网罩转轴、外网罩皮带轮、横杆以及底部定位杆；
所述顶板的下面螺旋焊接设置有所述网板，网板上开设有多个外网罩网孔；
所述顶板的上面焊接有外网罩转轴，外网罩转轴呈空心管状结构；
所述外网罩转轴可转动穿设在带座轴承内，带座轴承的上面与反应釜上盖的底部固定连接；外网罩转轴的一端穿过所述反应釜上盖，并与外网罩皮带轮连接；
螺旋状网板的下面通过多根横杆将隔层相邻网板进行焊接，横杆一端位于螺旋状网板的螺旋中心，该中心上还固定设置有底部定位杆，底部定位杆的一端设置在位于反应釜底部的底部轴承内；
所述外网罩的中心可转动设置有内网罩；
所述内网罩呈筒状结构，其表面开设有多个内网罩网孔；
所述内网罩的上面固定设置有内网罩转轴，该内网罩转轴穿过外网罩转轴并通过联轴器与内网罩电机的转轴连接；
所述内网罩电机固定设置在反应釜的上盖顶部；
反应釜的上盖顶部还固定设置有外网罩电机，外网罩电机的转轴上套设有主动皮带轮，该主动皮带轮通过皮带与所述外网罩皮带轮连接；
所述原料喷射模块位于内网罩的下方，原料喷射模块的直径小于内网罩的直径。
优选地，多个所述外网罩网孔在螺旋状网板上相互径向对齐。
优选地，所述外网罩转轴内设置有轴承，所述内网罩转轴穿设固定在所述轴承的内圈中。
优选地，所述内网罩电机及外网罩电机均通过电机支架与上盖相互连接；
所述电机支架均呈倒U形结构。
优选地，所述内网罩的长度与所述外网罩的长度相等。
本实用新型在原有反应釜的基础上对网罩进行了巧妙的改进，将网罩制成外网罩和内网罩，二者独立转动且方向相反，这样能够在外网罩和内网罩的间隙形成涡流，提高原料的交合、反应速度。反应物质产生轴向、径向运动，加快分子运动速度，增加碰撞机率，从而解决了传统反应釜内部反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小的问题，提高了反应效率。本实用新型设计合理，结构巧妙，效率高，稳定性好。
附图说明
图1是本实用新型提供的实施例网罩的总体结构示意图；
图2是网罩的剖视图；
图3是本实用新型提供的实施例网罩的主视图；
图4是图3的仰视图；
图5是内网罩与外网罩反向旋转时其相邻表面空间产生的气旋示意图。
具体实施方式
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~5，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。
本实用新型是基于公告号为CN106955653B一种网罩式搅拌器的反应釜的基础上进行改进优化，其主体框架均相同，只是对网罩以及反应釜的顶盖部分做了适当优化。如图1~4所示，一种螺旋网罩式搅拌器的反应釜，包括反应釜支架、反应釜釜体、温度传感器、PH值传感器、盘管式加热器、原料喷射模块7。反应釜釜体固定设置在所述反应釜支架上，反应釜釜体内设置有盘管式加热器、网罩、原料喷射模块7，反应釜釜体上设置有温度传感器和PH值传感器。
其中，网罩包括外网罩1和内网罩6。内网罩6可转动设置在外网罩1内。
如图2所示，外网罩1包括顶板10、网板11、外网罩转轴12、外网罩皮带轮13、横杆14以及底部定位杆15。顶板10为一圆盘结构的板材，其下面按螺旋结构游丝状焊接设置有网板11，网板11上开设有多个外网罩网孔110。螺旋状网板11的作用是可以加速搅拌悬浮、静止在网罩内的原料，使得原料随时都会被网板挤压迫使其运动，从而提高反应效率。顶板10的上面焊接有外网罩转轴12，外网罩转轴12呈空心管状结构，顶板10焊接外网罩转轴12的内侧也开设有通孔，该通孔的直径大小与外网罩转轴12的内径相等。
外网罩转轴12可转动穿设在带座轴承5内，与现有技术相同，带座轴承5的上面与反应釜上盖2的底部固定连接。外网罩转轴12的一端穿过反应釜上盖2，并与外网罩皮带轮13采用键连接。
螺旋状网板11的下面通过多根横杆14将隔层相邻网板进行焊接，优选为3根，且相互间隔120度，这个与现有技术类似：横杆14一端位于螺旋状网板的螺旋中心，该中心上还固定设置有底部定位杆15，底部定位杆15的一端设置在位于反应釜底部的底部轴承内。
内网罩6呈筒状结构，下端敞口，其表面开设有多个内网罩网孔60。内网罩6的上面固定设置有内网罩转轴61，该内网罩转轴61穿过外网罩转轴12并通过联轴器与内网罩电机3的转轴连接。内网罩电机固定设置在反应釜的上盖2顶部。
反应釜的上盖2顶部还固定设置有外网罩电机4，外网罩电机4的转轴上套设有主动皮带轮40，该主动皮带轮40通过皮带与外网罩皮带轮13连接。
与现有技术相同，原料喷射模块7位于内网罩6的下方，但是原料喷射模块7的直径小于内网罩6的直径，原料喷射模块7喷出的原料均落入内网罩6中。
此外，多个外网罩网孔110在螺旋状网板11上相互径向对齐。以解决现有技术因整个网罩是同时旋转的，反应物被离心力从内层网罩甩出移动到外层网罩时，由于受到空气的阻力，反应物会与被甩出的网孔形成一个角度偏差，网罩上的网孔是相互错开的，正好就进入下一次错开的网孔中，达不到预先设计的与外层网罩碰撞的目的问题。
为了使得网罩运行平稳，外网罩转轴12内设置有轴承16，内网罩转轴61穿设固定在轴承16的内圈中。通常轴承16应同轴设置有两个或者两个以上。
当然，内网罩电机3及外网罩电机4均通过电机支架与上盖2相互连接，电机支架均呈倒U形结构。
为了能够让原料喷射模块7喷出的原料均落入内网罩6中内网罩6的长度与外网罩1的长度相等。
工作时，首先通过盘管式加热器对反应釜内部进行加热， 然后控制内网罩电机3反转并带动内网罩6反转，控制外网罩电机4正转并带动外网罩1正转，接着通过原料喷射模块7向内网罩6喷入氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液等原料。由于内网罩6反转，其内的原料在惯性作用下向上运动，同时受到内网罩6内的空气搅动相互交合反应，还没有来得及反应的原料被离心力甩出内网罩网孔60，如图5所示，由于外网罩1正转，与反转的内网罩6外壁之间形成一个个旋转的对流区图5中箭头所示，从而在该区域内原料能够实现更好地交合、反应。接着，原料从螺旋状的网板11中心向外移动离心力，从外网罩网孔110向外扩散。由于外网罩网孔110的孔相邻层的孔是相互对称对齐设置的，因此，当原料从内层的网孔甩出并向相邻外层网板移动时，受到惯性及空气阻力，会撞击到相邻外层没有网孔的位置，增加其碰撞机率，提高反应效率。氧气、硫酸锰溶液、氨水溶液组成的反应物质产生轴向、径向运动，加快分子运动速度，增加碰撞机率，从而解决了传统反应釜内部反应过程中产生的碳酸锰晶核数量少，晶核小的问题，提高了反应效率。此过程中产生的碳酸锰晶核在运动中吸附沉淀剂新生晶核及微晶，形成碳酸锰粒子沉入反应釜底部，沉淀的溶液室温下静置陈化，使沉淀聚沉，颗粒变大。陈化时间为9~10小时，再通过排料阀排出洗涤过滤、干燥，即可获得高纯度的碳酸锰。
