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技术文章
应用球磨机处理锰酸锂正极材料型EMD的实验研究

上海矽诺国际贸易有限公司  2020-05-22  点击1378次

EMD(电解二氧化锰)是制备锰酸锂电池正极材料的重要原料之一。研究采用JHM 系列球磨式细磨机对EMD进行了超细粉磨试验,用ICP、激光粒度仪分析了EMD产品的理化性能,结果表明:产品最大粒度为6μm,d50=0.73μm,完全能够满足锰酸锂正极材料电池用电解二氧化锰粒度的要求。

尖晶石型锰酸锂正极材料用电解二氧化锰系其锰源的重要材料之一。尖晶石型锰酸锂具有价格便宜、低温性能好、安全性能高等优点,被认为是制作锂离子动力电池最佳的正极材料之一[1]。

随着市场对锂离子动力电池产品的需求不断增长,各电化企业对于制备质量更高的电解二氧化锰有了更新的要求,他们把制备超微细电解二氧化锰作为其生产中一个重要的工序。因此,选择合适的超微细粉磨[2]设备尤其重要。经过调研,国内多家电化业在粉磨设备[3]都有类似的球磨在使用。通过试验和应用表明,JHM 系列球磨式细磨粉碎机是制备超微细电解二氧化锰的理想设备。

1 设备简介

JHM 系列球磨式细磨粉碎机磨主机采用碳钢材质,内衬及介质球可根据物料的特性来相配套。JHM 系列球磨式细磨粉碎机独特、完善的粉磨机理,与传统球磨机完全不同的进出料方式,在较短的筒体长度(0.5m)和较大的筒体直径(2.6m)内,充分利用筒体两端面与磨介的摩擦作用,改变筒体内磨介间的相对运动速度,提高介质运动的混乱度。从而提高磨介与物料间的碰撞、挤压、剪切、研磨作用,提高粉磨效率。在磨机腔体内引入风量可调的定向反吹风,将达到一定细度的物料从混合体中分离、扬起,引入带“笼形”叶轮转子的分级器,使被分离、扬起的细粉得到及时分级提出,减少了

物料的过粉碎,提高粉磨效率。

JHM 系列球磨式细磨粉碎机主要由磨机筒体、可调进风管、出风(料)口、进料螺旋、静止盘、滑动座、轨道座、磨介、传动系统等几部分组成。在磨机筒体一个端面的中心位置设置静止盘,静止盘和磨机筒体组成了完整的粉磨腔体。静止盘的外圆与该端面的中心孔之间留有一定间隙,使磨介球不能漏出,又能相对转动。加料口、定向反吹管和带“笼形”分级叶轮的分级器设置在静止盘上;静止盘通过螺栓与滑动座连接,固定在轨道座上;磨机筒体内装有磨介;磨机筒体的另一个端面通过轴端法兰与传动系统连接,从而实现磨机筒体的传动。工作时,物料从进料螺旋加入磨腔内,随磨介被旋转的筒体提升到一定高度,由于介质堆积表面的倾角超过自然堆角后而泻落,在泻落过程中物料与磨介相互碰撞、挤压、剪切、研磨,实现物料的磨碎。出风(料)口与抽风装置连接,使磨机腔体内处于负压状态;可调进风管上的多个定向喷吹管向腔体内定向吹风,把达到一定细度的物

料扬起,在由遮流板和“笼形”叶轮转子组成的相对稳定的平面涡流分级流场中,物料得到及时分级。如图1 所示。

其分级的原理为:经过粉碎的物料在扬起过程中进入涡轮分级区,在分级涡轮的转动下,物料既受到离心力又受到气流粘性作用产生的向心力,当粒径受到离心力大于向心力时,即分级粒径以上的粗粒子下落到粉碎区继续粉碎,而粒径的离心力小于向心力时,及为合格粒径颗粒。达到要求的颗粒在负压的作用下穿过“笼形”叶轮转子排出机外,由旋风收集器收集下来。由于涡轮转速由变频器控制,可实现无级调速,从而保证分级性能的可靠性及操作灵活性,同时根据要求生产出不同粒度要求的产品,物料在粉碎过程中能及时的分级,曾而有效地控制粒经集中度。


试验条件

2.1 试验设备

本试验选择JHM 内分级式细磨机,设备型号:JHM2.6×0.5m,该型磨机集粉碎分级于一体,对物料的分级提取及时,减少了物料在磨机内的过粉碎,消除了细粉夹杂其中阻碍粗颗粒继续粉碎的现象,提高了粉磨效率。定向反吹风的引入,降低了磨腔内的温度,可实现对热敏性物料的粉碎、分级,极大地扩大了该磨机的应用范围。

2.2 试样

试样为国内某知名电化企业提供的电解二氧化锰[5(] 国家轻工行业最新标准QB/T2629-2004)其电解二氧化锰抽样参数情况如表1所示,试样粒度经筛分分析,粒度分布如表2所示。

2.3 磨矿条件

给料量2000kg。

磨矿浓度48%。

主机:运行频率50HZ,电流48A。

分级机:运行频率18HZ,电流4.5A。

引风机:运行频率50HZ,电流76A。

试验采用间隙磨矿,磨矿时间4h,每1h 循环一次,每间隔1h 取样。

2.4 磨矿介质选择

磨矿介质球[4]的选用做过对比试验。为防止铁污染,不能采用钢球。采用氧化锆球,磨矿效果优良,无碎球现象,但锆球价格昂贵,厂家多考虑成本问题而舍用;采用瓷球,磨矿效果很差,碎球现象严重;衬板采用材质95 氧化铝瓷砖,介质球采用氧化铝球,磨矿效果优良,伴有少量碎球现象,这种球价格适中,因此试验选用氧化铝球。

2.5 粒度测定

粒度测定采用Malvern2000 型激光粒度仪。

试验与结果分析

在磨矿过程中,分别在1h,2h,3h,4h 时取样,经Malvern2000 型激光粒度仪测试得到以下结果。

(1)粒度与时间关系如图3 所示。

由图3 可见,随着磨矿时间的延长,产品粒度显著变细,当磨矿时间为4h 时,磨矿细度为d50=0.73μm。

(2)磨矿4h 后产品的粒度分布如图4 所示。



由图4可见,磨矿时间为4h 时,产品粒度最大值为6μm,d50=0.73μm,负累积产率可达50%。

4 结论

球磨式细磨机是一种高效的细磨设备,可将物料粉磨至1μm 或更细,产品粒度可调节,磨机集粉碎分级于一体,不仅使生产工艺简单,占地面积小。而且由于减少了中间环节,大大减少了对环境的污染。对物料的分级提取及时,减少了物料在磨机内的过粉碎,消除了细粉夹杂其中阻碍粗颗粒继续粉碎的现象,提高了粉磨效率。通过采用JHM 系列球磨式细磨粉碎机磨电解二氧化锰的试验表明,当磨矿时间为4h时,产品粒度最大值为6μm,d50=0.73μm,完全能够满足用户对锰酸锂正极材料电池用电解二氧化锰细度的要求。磨粉效果良好,设备运转正常。随着电池生产行业对锰酸锂型电解二氧化锰需求的不断增长,JHM 系列球磨式细磨粉碎机必将得到更大的应用市场。


文章出自:大众科支

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(广西汇元锰业有限责任公司,广西来宾546100)


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