本發(fā)明涉及黃丹深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種延伸黃丹生產(chǎn)工藝節(jié)能制備四堿式硫酸鉛的裝置。

背景技術(shù)：

目前黃丹生產(chǎn)工藝是將鉛錠經(jīng)過熔化→制粉→煅燒氧化→冷卻→粉碎→包裝而成，其終端產(chǎn)品黃丹(pbo)直接用于銷售，未見生產(chǎn)鏈直接延伸的報道。

四堿式硫酸鉛(4bs)的化學式是4pbo·pbso4，相當于4摩爾pbo和1摩爾pbso4的化合物，其主要原料是pbo和h2so4。在鉛酸電池工業(yè)中，4bs是一種正極添加劑，是蓄電池中正極活性物質(zhì)的組成成份之一，在正極板生產(chǎn)過程中加入適量的4bs可以促進正極板中4bs的含量，有利于消除鉛酸蓄電池容量衰減，改善正極性能，提高鉛酸電池的使用壽命，顯著提升蓄電池的性價比、能量比。

文獻中4bs的制備方法有多種，如水熱合成法、3bs熱分解法、機械研磨法、penox法、燒結(jié)法等。我們通過對各種方法合成4bs過程的大量研究，發(fā)現(xiàn)上述方法存在生成4bs過程時間較長，且都需要另外加熱耗費能源；而且合成的4bs純度不夠，特別是3bs熱分解法，生產(chǎn)成本偏高的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能環(huán)保的延伸黃丹生產(chǎn)工藝節(jié)能制備四堿式硫酸鉛的裝置。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種延伸黃丹生產(chǎn)工藝節(jié)能制備四堿式硫酸鉛的裝置，包括：保溫儲料桶、自動計量設(shè)備、圓形軌道、反應(yīng)罐、離心裝置及廢水收集桶；

所述保溫儲料桶設(shè)置在黃丹煅燒爐出料口下方，用于儲存從煅燒爐出來的黃丹產(chǎn)品，所述自動計量設(shè)備(市場成熟設(shè)備)設(shè)置在保溫儲料桶下料口處，所述圓形軌道被支架支起，形成高架結(jié)構(gòu)，圓心的一點(初始投料點)落在保溫儲料桶的下方，其他部位可以根據(jù)生產(chǎn)車間布局而定；

所述反應(yīng)罐設(shè)有三個，分為第一反應(yīng)罐、第二反應(yīng)罐和第三反應(yīng)罐，該三個反應(yīng)罐都是由底座和罐體構(gòu)成，底座下面裝有四個方向滑輪，可以在圓形軌道上滑行，底座中間安裝有電機，開啟倒順開關(guān)可以前行或后退，底座上面是罐體，罐體上下整體是雙層橢圓形玻璃制品，中間是真空，一側(cè)鑲嵌有刻度(容積為200000立方厘米)，緊靠底部的一側(cè)留有出液口，出液口由閘閥控制，使用塑料管連接到離心裝置，灌口是圓形向上突出約10mm，突出部分外側(cè)留有螺紋，封口塞是用塑料管卡卡住玻璃，然后使用密封墊旋轉(zhuǎn)卡住灌口，中心留有一小孔，上下裝有一根攪拌桿，罐體內(nèi)的攪拌桿上下錯落裝有攪拌片，小孔外部突出的攪拌桿連接到微型電機，工作時帶動攪拌桿旋轉(zhuǎn)；

所述離心裝置位于反應(yīng)罐的偏下方，反應(yīng)完全后的含有四堿式硫酸鉛的乳汁，打開閘閥后，利用上下落差，經(jīng)進液口流入到離心裝置，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后液固分離，液體是反應(yīng)后的廢水，分離后的廢水通過水泵引入到廢水收集桶中，固體即為潮濕塊狀四堿式硫酸鉛(不屬于成品四堿式硫酸鉛)；

所述廢水收集桶是由四個圓柱形不銹鋼制成的，一字型安裝在保溫儲料桶的一側(cè)，并靠近圓形軌道，并由支架架起且高于反應(yīng)罐1米左右，底部留有出水口，所述四個廢水收集桶底部的出水口分別連接一分塑料管，所述分塑料管均接至一主塑料管，在分塑料管和主塑料管接口處裝有切換裝置，可以選擇使用某一個收集桶，方便將廢水利用落差注入反應(yīng)罐中，實現(xiàn)循環(huán)利用；進水直接由水泵通過注水管從頂部注入，同樣注水管也是由一根主塑料管和四根分塑料管，分塑料管連接到廢水收集桶，分塑料管和主塑料管接口處裝有切換裝置，可以選擇使用某一個收集桶；

所述微型電機和攪拌裝置固定在底座上，設(shè)置于圓形軌道上，且能夠在圓形軌道上滑動。

所述保溫儲料桶是由上下兩部分組成的一個整體，上部是長方體，下部四面為扇形圍成，且是雙層結(jié)構(gòu)，中間為真空，在保溫儲料桶外部整體包裹保溫棉。

還包括：粉碎機、研磨裝置、烘烤箱及控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)統(tǒng)一安裝在控制柜中，分別控制反應(yīng)罐的攪拌、反應(yīng)罐的滑動、投料及放料、離心裝置、水泵的開啟，以及廢水引入切換、廢水回罐切換、烘烤、粉碎、研磨。

所述的烘烤箱，屬于市場成熟設(shè)備，即將離心分離后的固體，取出放入烘烤箱烘干即可。

所述的粉碎機，屬于市場成熟設(shè)備，其放置位置沒有特定要求，原則上方便生產(chǎn)連續(xù)進行即可，將烘干后的四堿式硫酸鉛投入粉碎機內(nèi)制成細小顆粒狀態(tài)。

所述的研磨裝置，屬于市場成熟設(shè)備，其放置位置沒有特定要求，原則上方便生產(chǎn)連續(xù)進行即可，研磨是使用氣流研磨方式，可以根據(jù)客戶需求，將四堿式硫酸鉛研磨到客戶需要的粒徑即可。

本發(fā)明的另一個目的是采用上述裝置制備四堿式硫酸鉛的方法，步驟如下：

(一)儲存保溫：

黃丹從煅燒爐內(nèi)出料溫度到達450℃，因此在黃丹煅燒爐出料口下方設(shè)置一個保溫儲料桶(儲料桶下料口處裝有自動計量裝置)，以保證黃丹(氧化鉛)產(chǎn)品的溫度不降低；

(二)第一輪投料

(1)一級混合裝料：將第一反應(yīng)罐(反應(yīng)釜，簡稱a灌)移動到保溫儲料桶下方，先將30％的稀硫酸125000立方厘米延器壁注入反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)，并啟動攪拌器，同時從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品150kg；

(2)二級混合裝料：為了使4bs生產(chǎn)的連續(xù)性，同時根據(jù)黃丹的產(chǎn)能，設(shè)置了三個大小規(guī)格相同的反應(yīng)罐，并等距離設(shè)置在圓形的軌道上；待一級混合裝料完畢后，將其a罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第二反應(yīng)罐簡稱b罐，移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和一級混合裝料相同；

(3)三級混合裝料：第三反應(yīng)罐簡稱c罐，依次進行；

(4)c罐裝料完畢后，移動到下一個等待區(qū)，此時a罐到達初始點；

(三)第二輪投料

(1)第二輪一級混合裝料：將反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)簡稱a灌，攪拌反應(yīng)1小時后，此時已在保溫儲料桶下方，從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品100kg；

(2)同第一輪第(2)、(3)、(4)步驟；

(四)第三輪投料

(1)第三輪一級混合裝料：將反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)簡稱a灌，攪拌反應(yīng)半個小時后，此時已在保溫儲料桶下方，從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品50kg；原則上黃丹產(chǎn)品和稀硫酸以重量比5：1.001的比例混合，使稀硫酸略為過量，保證黃丹產(chǎn)品全部徹底反應(yīng)，進而提升和保障所生成的成品的質(zhì)量；

(2)同第一輪第二、三、第四步驟；

(五)分離：上述第四步也就是c罐第三次投料結(jié)束后停止在原處，a罐經(jīng)過兩個小時的反應(yīng)過程后，黃丹產(chǎn)品已徹底完全反應(yīng)，呈微黃色乳汁，開啟反應(yīng)罐的出料閥門，使其注入離心裝置，使其液固分離，液體實際是反應(yīng)后的廢水，固體則是四堿式硫酸鉛；

(六)收集：分離后的廢水通過水泵引入到廢水收集桶內(nèi)，待循環(huán)使用；固體四堿式硫酸鉛此時呈潮濕塊狀白色固體。

(七)烘干：將上述塊狀固體四堿式硫酸鉛置入烘干箱內(nèi)進行烘干；

(八)研磨粉碎：將上述烘干后的四堿式硫酸鉛置入粉碎機中，進行研磨粉碎，制得四堿式硫酸鉛。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實用性好，充分有效利用黃丹(pbo)生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品黃丹(pbo)，以及產(chǎn)品煅燒后的熱度，不僅以實現(xiàn)能耗低，生產(chǎn)效率高，節(jié)約生產(chǎn)成本的特點，同樣生產(chǎn)的產(chǎn)品形貌均一，產(chǎn)生的廢液可循環(huán)利用，不會對環(huán)境帶來污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明裝置制備的4bs的xrd圖(圖中，上部為樣品圖，下部為4bs標準卡片)；

圖3為本發(fā)明裝置制備的4bs樣品的棱柱型圖；

圖4為本發(fā)明裝置制備的4bs球磨后顆粒狀態(tài)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

如圖1-2所示，一種延伸黃丹生產(chǎn)工藝節(jié)能制備四堿式硫酸鉛的裝置，包括：保溫儲料桶1、自動計量設(shè)備2、圓形軌道3、反應(yīng)罐4、離心裝置5及廢水收集桶6；

保溫儲料桶1設(shè)置在黃丹煅燒爐(圖中未標示)出料口下方，用于儲存從煅燒爐出來的黃丹產(chǎn)品，自動計量設(shè)備2(市場成熟設(shè)備)設(shè)置在保溫儲料桶1下料口處，圓形軌道3被支架7支起，形成高架結(jié)構(gòu)，圓心的一點(初始投料點)落在保溫儲料桶1的下方，其他部位可以根據(jù)生產(chǎn)車間布局而定；保溫儲料桶1是由上下兩部分組成的一個整體，上部是長方體，下部四面為扇形圍成，且是雙層結(jié)構(gòu)，中間為真空，在保溫儲料桶1外部整體包裹保溫棉。

反應(yīng)罐4設(shè)有三個，分為第一反應(yīng)罐、第二反應(yīng)罐和第三反應(yīng)罐，該三個反應(yīng)罐都是由底座401和罐體402構(gòu)成，底座401下面裝有四個方向滑輪403，該方向滑輪403設(shè)置在圓形軌道3上，可以在圓形軌道3上滑行，底座401中間安裝有電機(圖中未標示)，開啟倒順開關(guān)可以前行或后退，底座401上面是罐體402，罐體402上下整體是雙層橢圓形玻璃制品，中間是真空，一側(cè)鑲嵌有刻度(容積為200000立方厘米)，緊靠底部的一側(cè)留有出液口(圖中未標示)，出液口由閘閥控制，使用塑料管連接到離心裝置5，灌口是圓形向上突出約10mm，突出部分外側(cè)留有螺紋，封口塞是用塑料管卡卡住玻璃，然后使用密封墊旋轉(zhuǎn)卡住灌口，中心留有一小孔，上下裝有一根攪拌桿404，罐體402內(nèi)的攪拌桿404上下錯落裝有攪拌片405，小孔外部突出的攪拌桿404連接到微型電機406，工作時帶動攪拌桿404旋轉(zhuǎn)，微型電機406和攪拌裝置固定在底座401上，設(shè)置于圓形軌道3上，且能夠在圓形軌道3上滑動。

離心裝置5位于反應(yīng)罐4的偏下方，反應(yīng)完全后的含有四堿式硫酸鉛的乳汁，打開閘閥后，利用上下落差，經(jīng)進液口流入到離心裝置5，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后液固分離，液體是反應(yīng)后的廢水，分離后的廢水通過水泵引入到廢水收集桶6中，固體即為潮濕塊狀四堿式硫酸鉛(不屬于成品四堿式硫酸鉛)；

廢水收集桶6是由四個圓柱形不銹鋼制成的，一字型安裝在保溫儲料桶1的一側(cè)，并靠近圓形軌道3，并由支架體架起且高于反應(yīng)罐4一米左右，底部留有出水口，四個廢水收集桶6底部的出水口分別連接一分塑料管601，分塑料管601均接至一主塑料管602，在分塑料管601和主塑料管602接口處裝有切換裝置603，可以選擇使用某一個收集桶，方便將廢水利用落差注入反應(yīng)罐4中，實現(xiàn)循環(huán)利用；進水直接由水泵604通過注水管從頂部注入，同樣注水管也是由一根主塑料管和四根分塑料管，分塑料管連接到廢水收集桶6，分塑料管和主塑料管接口處裝有切換裝置，可以選擇使用某一個收集桶。

為了提高工作的連續(xù)性，該裝置還包括：粉碎機8、研磨裝置9、烘烤箱10及控制系統(tǒng)11；控制系統(tǒng)統(tǒng)11一安裝在控制柜中，分別控制反應(yīng)罐的攪拌、反應(yīng)罐的滑動、投料及放料、離心裝置、水泵的開啟，以及廢水引入切換、廢水回罐切換、烘烤、粉碎、研磨。烘烤箱10屬于市場成熟設(shè)備，即將離心分離后的固體，取出放入烘烤箱10烘干即可。粉碎機8屬于市場成熟設(shè)備，其放置位置沒有特定要求，原則上方便生產(chǎn)連續(xù)進行即可，將烘干后的四堿式硫酸鉛投入粉碎機8內(nèi)制成細小顆粒狀態(tài)。研磨裝置9屬于市場成熟設(shè)備，其放置位置沒有特定要求，原則上方便生產(chǎn)連續(xù)進行即可，研磨是使用氣流研磨方式，可以根據(jù)客戶需求，將四堿式硫酸鉛研磨到客戶需要的粒徑即可。

利用上述裝置制備四堿式硫酸鉛的方法，步驟如下：

(一)儲存保溫：

黃丹從煅燒爐內(nèi)出料溫度到達450℃，因此在黃丹煅燒爐出料口下方設(shè)置一個保溫儲料桶，儲料桶下料口處裝有自動計量裝置，以保證黃丹(氧化鉛)產(chǎn)品的溫度不降低；

(二)第一輪投料

(1)一級混合裝料：將第一反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)移動到保溫儲料桶下方，先將30％的稀硫酸125000立方厘米延器壁注入反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)，并啟動攪拌器，同時從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品150kg；

(2)二級混合裝料：為了使4bs生產(chǎn)的連續(xù)性，同時根據(jù)黃丹的產(chǎn)能，設(shè)置了三個大小規(guī)格相同的反應(yīng)罐，并等距離設(shè)置在圓形的軌道上；待一級混合裝料完畢后，將第一反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第二反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和一級混合裝料相同；

(3)三級混合裝料：待二級混合裝料完畢后，將第二反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第三反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和一級混合裝料相同；

(4)第三反應(yīng)罐裝料完畢后，移動到下一個等待區(qū)，此時第一反應(yīng)罐到達初始位置；

(三)第二輪投料

(1)第二輪一級混合裝料：將第一反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)攪拌反應(yīng)1小時后，此時已在保溫儲料桶下方，從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品100kg；

(2)第二輪二級混合裝料：待第二輪一級混合裝料完畢后，將第一反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第二反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和第二輪一級混合裝料相同；

(3)第二輪三級混合裝料：待第二輪二級混合裝料完畢后，將第二反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第三反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和第二輪一級混合裝料相同；

(4)第三反應(yīng)罐裝料完畢后，移動到下一個等待區(qū)，此時第一反應(yīng)罐到達初始位置；

(四)第三輪投料

(1)第三輪一級混合裝料：將第一反應(yīng)罐(反應(yīng)釜)攪拌反應(yīng)半個小時后，此時已在保溫儲料桶下方，從儲料保溫桶出料口經(jīng)自動計量設(shè)備計量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品50kg；原則上黃丹產(chǎn)品和稀硫酸以重量比5：1.001的比例混合，使稀硫酸略為過量，保證黃丹產(chǎn)品全部徹底反應(yīng)，進而提升和保障所生成的成品的質(zhì)量；

(2)第三輪二級混合裝料：待第三輪一級混合裝料完畢后，將第一反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第二反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和第三輪一級混合裝料相同；

(3)第三輪三級混合裝料：待第三輪二級混合裝料完畢后，將第二反應(yīng)罐移動到反應(yīng)等待區(qū)，第三反應(yīng)罐移動到第一個位置(初始位置)，裝料比例和方法和第三輪一級混合裝料相同；

(4)第三反應(yīng)罐裝料完畢，停止運動；

(五)分離：上述第(四)步，也就是第三反應(yīng)罐第三次投料結(jié)束后停止在原處，第一反應(yīng)罐經(jīng)過兩個小時的反應(yīng)過程后，黃丹產(chǎn)品已徹底完全反應(yīng)，呈微黃色乳汁，開啟反應(yīng)罐的出料閥門，使其注入離心裝置，使其液固分離，液體實際是反應(yīng)后的廢水，固體則是四堿式硫酸鉛；

(六)收集：分離后的廢水通過水泵引入到廢水收集桶內(nèi)，待循環(huán)使用，固體四堿式硫酸鉛此時呈潮濕塊狀白色固體。

(七)烘干：將上述塊狀固體四堿式硫酸鉛置入烘干箱內(nèi)進行烘干；

(八)研磨粉碎：將上述烘干后的四堿式硫酸鉛置入粉碎機中，進行研磨粉碎，制得四堿式硫酸鉛。

本工藝生產(chǎn)的4bs產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝的標準如下：

(1)生產(chǎn)原料為黃丹(pbo)和h2so4，過程不產(chǎn)生三廢；

(2)樣品經(jīng)xrd測試，其中不含有其它雜質(zhì)(圖2)；

(3)在sem照片中，絕大多數(shù)顆粒的粒徑在1～3微米之間。

實際判定時，合成樣品的衍射峰和4bs標準pdf卡片23-333的衍射峰位置完全一致，但相對強度可以不同。達到此要求，即判定樣品為純4bs。如果所得樣品具有多余的峰，則判定為有雜質(zhì)存在。

合成的樣品的粒徑可以從掃描電鏡圖確定，也可以使用激光粒度儀測定。本工藝合成的4bs樣品為棱柱型(如圖3)，樣品長度為8～20μm左右，寬度為1μm左右。經(jīng)過球磨之后樣品為顆粒狀，粒徑小于1微米(如圖4)：因為作為晶種，顆粒越小越好。因此，凡是粒徑低于1～3μm者都視為合格。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。