一种循环清洗并溶解化学品的装置以及循环清洗并溶解化学品的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种循环清洗并溶解化学品的装置以及循环清洗并溶解化学品的方法。所述装置包括：依次连接的化学品溶解单元、清洗液一次处理单元、清洗液储存单元和清洗液二次处理单元，清洗液二次处理单元还与化学品溶解单元相连接，化学品溶解单元包括超声波分散罐。所述方法包括：1)将清洗液二次处理单元产出的清洗液通入各罐体，开动超声；2)将各罐体中的清洗液通入清洗液一次处理单元，再通入清洗液储存单元；3)将清洗液储存单元中的清洗液通入清洗液二次处理单元进行处理循环使用；4)将化学品置于超声波分散罐里，打开超声进行加速溶解。该装置能够有效清除污染物，实现水资源的循环利用，同时能够加速原材料溶解速率，均化分散。

A device for circulating cleaning and dissolving chemicals and a method for circulating cleaning and dissolving chemicals

【技术实现步骤摘要】
一种循环清洗并溶解化学品的装置以及循环清洗并溶解化学品的方法
本专利技术属于化工领域，涉及一种循环清洗并溶解化学品的装置以及循环清洗并溶解化学品的方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆相应、自放电小、循环寿命长等优点，已经广泛应用于手机、笔记本电脑、纯电动汽车、移动基站和储能电站等诸多领域。三元前驱体作为生产锂离子电池三元正极的关键性材料，通过与锂源混合烧结制成三元正极，其性能直接决定三元正极材料核心理化性能。三元材料前驱体合成方法主要为化学共沉淀法，一般是将合成原料以溶液状态混合，在碱性溶液中加入络合剂，前驱体晶核长大，粒度达到预定值后，将反应浆料过滤、洗涤、干燥，得到三元材料前驱体。在三元材料前驱体合成反应过程中，对杂质的含量要求非常高。而往往在前期设备安装、调试时会残留很多的杂质污染物，难以得到有效的清洗，反而造成大量水资源的浪费，以及增加前期产品调试的难度。而目前的三元材料清洗方法大多针对于三元材料反应浆料过滤、洗涤工序。CN109574356A公开了一种三元材料清洗废水零排放处理方法，该方法采用陶瓷膜处理系统、电渗析处理系统、RO反渗透系统、MVR蒸发结晶系统和碳酸锂回收系统相结合的工艺流程，包括(1)将三元材料清洗水通过陶瓷微滤膜处理系统，过滤废水中固体悬浮物，回收废水中固体氧化物；(2)陶瓷微滤膜过滤后的废水进入混凝沉淀池；(3)电渗析系统是将混凝沉淀池出水进行浓缩处理；(4)电渗析产水进入RO反渗透系统，RO反渗透系统产水达到回用水的标准，RO浓水返回到电渗析进水，重新进行浓缩处理；(5)电渗析浓水通过加入适量的饱和碳酸钠溶液，碳酸锂会结晶析出，通过离心机将碳酸锂固液分离，最后干燥处理；(6)回收碳酸锂后的母液进入MVR蒸发系统。CN109713228A公开了一种锂离子电池三元材料可循环的水洗降碱方法，包括以下步骤：将三元正极材料与去离子水按一定比例投入搅拌桶，进行搅拌洗涤，初步固液分离后，用少量去离子水冲洗滤饼，再次固液分离得到粉体材料；分离后的滤液进入循环储罐，加入酸性溶液调节pH值，所得滤液可处理下一批三元正极材料，循环处理一定次数后，将滤液导入废水处理系统，通过过滤、蒸发装置回收废水中的锂。上述方案均采用针对于三元材料反应浆料的过滤、洗涤工序，存在造成大量水资源的浪费，以及增加前期产品调试的难度的问题。三元材料前驱体原材料镍钴锰盐在溶解工段需要大量的时间，目前通常采用搅拌溶解，时间长影响生产效率。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种循环清洗并溶解化学品的装置以及循环清洗并溶解化学品的方法。本专利技术提供的装置能够有效清除前期设备安装调试残留的泥垢、盐垢等杂质污染物，实现水资源的循环利用，同时能够加速原材料溶解速率，均化分散。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种循环清洗并溶解化学品的装置，所述装置包括：依次连接的化学品溶解单元、清洗液一次处理单元、清洗液储存单元和清洗液二次处理单元，所述清洗液二次处理单元还与化学品溶解单元相连接，所述化学品溶解单元包括超声波分散罐。本专利技术提供的装置能够有效清除前期设备安装调试残留的泥垢、盐垢等杂质污染物，实现水资源的循环利用，同时能够加速原材料溶解速率，均化分散。作为本专利技术优选的技术方案，所述超声波分散罐包括壳体，分布在所述壳体内壁上的超声波换能器振板，设置在所述壳体外部的超声波发生器以及由电机带动且位于壳体中的搅拌器。优选地，所述搅拌器为斜桨式搅拌器。优选地，1个所述超声波分散罐中包含2-6个超声波换能器振板，例如2个、3个、4个、5个或6个。优选地，所述超声波换能器振板包括振板外壳和置于振板外壳一侧的超声波换能器振子。优选地，1个超声波换能器振板包含14-18个超声波换能器振子。优选地，相邻超声波换能器振子间的间距为60-100mm，例如60mm、70mm、80mm、90mm或100mm等。如果振子间的间距过大，会导致振板产生弯曲振动，同时辐射面相对减少；如果振子间的间距过小，会导致部分声波相互抵消，降低超声效率，同时增加各元件之间的磨损，加大维修成本。优选地，所述超声波分散罐的壳体上还包括排液管。作为本专利技术优选的技术方案，所述化学品溶解单元包括2个以上所述超声波分散罐。优选地，所述化学品溶解单元中的每一个所述超声波分散罐均同时与清洗液一次处理单元以及清洗液二次处理单元连接。作为本专利技术优选的技术方案，所述清洗液一次处理单元包括固液分离单元、脱氨单元和pH调节单元。优选地，所述固液分离单元包括错流式陶瓷过滤器。作为本专利技术优选的技术方案，所述清洗液二次处理单元包括多介质过滤器、活性炭过滤器、阳离子树脂软化器、精密过滤器、反渗透系统和离子交换树脂。作为本专利技术优选的技术方案，所述装置还包括后续反应单元，所述后续反应单元中的每个罐体均同时与清洗液一次处理单元以及清洗液二次处理单元连接。第二方面，本专利技术提供一种循环清洗并溶解化学品的方法，所述方法使用如第一方面所述的循环清洗并溶解化学品的装置，包括以下步骤：(1)将清洗液二次处理单元产出的清洗液通入所述循环清洗并溶解化学品的装置中的各罐体，开动超声波分散罐的超声，对罐内污垢进行清洗；(2)将所述各罐体中的清洗液通入清洗液一次处理单元，处理后再通入清洗液储存单元；(3)将所述清洗液储存单元中的清洗液通入清洗液二次处理单元进行处理，处理后循环使用；(4)将化学品置于化学品溶解单元中的超声波分散罐里，打开超声，进行加速溶解。本专利技术提供的方法中，利用超声波空化冲击效应，以脉冲的方式产生辐射状直线传播的超声波束，超声波束在介质中前进时会产生成千上万的负压小气泡,这些气泡在一定的压力下在液体内形成一连串密集的膨涨爆炸，真空腔爆炸时产生瞬时压力可达几千个乃至上万个大气压，击碎分裂固体颗粒。液体中的微气泡在超声波束的作用下保持振动，让固液体相互碰撞或与器壁互相摩擦，达到匀化分散效果，实现加快溶解速率和去除粘结杂质的目的。作为本专利技术优选的技术方案，所述清洗液为水。优选地，步骤(1)和步骤(4)所述超声的工作频率独立地为25-130kHz，例如25kHz、50kHz、100kHz或130kHz等。优选地，步骤(1)和步骤(4)所述超声的输出功率独立地为600-3000W，例如600W、1000W、2000W或3000W等。优选地，步骤(2)中，经清洗液一次处理单元处理后的清洗液的电导率为3000-5000μs/cm，例如3000μs/cm、3500μs/cm、4000μs/cm、4500μs/cm或5000μs/cm等。优选地，步骤(2)中，经清洗液一次处理单元处理后的清洗液的pH为7-8，例如7、7.2、7.5、7.8或8等。采用上述偏碱性的pH值，是因为三元前驱体合成反应阶段需维持碱性环境，在不影响三元前驱体原料溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的化学品溶解单元、清洗液一次处理单元、清洗液储存单元和清洗液二次处理单元，所述清洗液二次处理单元还与化学品溶解单元相连接，所述化学品溶解单元包括超声波分散罐。/n

【技术特征摘要】
1.一种循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的化学品溶解单元、清洗液一次处理单元、清洗液储存单元和清洗液二次处理单元，所述清洗液二次处理单元还与化学品溶解单元相连接，所述化学品溶解单元包括超声波分散罐。


2.根据权利要求1所述的循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述超声波分散罐包括壳体，分布在所述壳体内壁上的超声波换能器振板，设置在所述壳体外部的超声波发生器以及由电机带动且位于壳体中的搅拌器；
优选地，所述搅拌器为斜桨式搅拌器；
优选地，1个所述超声波分散罐中包含2-6个超声波换能器振板；
优选地，所述超声波换能器振板包括振板外壳和置于振板外壳一侧的超声波换能器振子；
优选地，1个超声波换能器振板包含14-18个超声波换能器振子；
优选地，相邻超声波换能器振子间的间距为60-100mm；
优选地，所述超声波分散罐的壳体上还包括排液管。


3.根据权利要求1或2所述的循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述化学品溶解单元包括2个以上所述超声波分散罐；
优选地，所述化学品溶解单元中的每一个所述超声波分散罐均同时与清洗液一次处理单元以及清洗液二次处理单元连接。


4.根据权利要求1-3任一项所述的循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述清洗液一次处理单元包括固液分离单元、脱氨单元和pH调节单元；
优选地，所述固液分离单元包括错流式陶瓷过滤器。


5.根据权利要求1-4任一项所述的循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述清洗液二次处理单元包括多介质过滤器、活性炭过滤器、阳离子树脂软化器、精密过滤器、反渗透系统和离子交换树脂。


6.根据权利要求1-5任一项所述的循环清洗并溶解化学品的装置，其特征在于，所述装置还包括后续反应单元，所述后续反应单元中的每个罐体均同时与清洗液一次处理单元以及清洗液二次处理单元连接。


7.一种循环清洗并溶解化学品的方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-6任一项所述的循环清洗并溶解化学品的装置，包括以下步骤：
(1)将清洗液二次处理单元产出的清洗液通入所述循环清洗并溶解化学品的装置中的各罐体，开动超声波分散罐的超声，对罐内污垢进行清洗；
(2)将所述各罐体中的清洗液通入清洗液一次处理单元，处理后再通入清洗液储存单元；
(3)将所述清洗液储...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，冯海兰，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，中科廊坊过程工程研究院，中科马鞍山新材料科创园有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11