CN101288908A - 一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法，包括：将清洗和烘干的高纯锌锭及添加元素高纯粉状铟、铋、铝投入工频感应电炉加热至460℃，原料熔化和混合均匀后倒入已升温至550℃的保温漏包内保温；锌合金熔液在雾化沉降筒内依靠净化压缩空气喷射雾化成粉状，并在通有冷却水的双层雾化沉降筒内沉降冷凝成固态颗粒；经多层旋振筛进行筛分，将合格粒度的锌粉投入V型混合机混合均匀，经检测合格后立即进行包装以防氧化。本发明不含污染环境的汞，绿色环保，完全符合无汞合金锌粉质量标准；采用压缩空气喷射雾化法，简化工艺流程，操作方便，成本低、劳动强度和生产占地面积较小；加入不污染环境的铟铋铝的合金锌粉使负极析氢量明显降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池的锌粉的制备方法，特别是一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法。
背景技术
碱性锌锰电池采用二氧化锰作为正极活性物质，以锌作负极活性物质，锌与碱液作用会析出氢气，不但导致电池在贮存和使用过程中电容量下降快，而且会导致电池膨胀漏液甚至爆炸，因此传统的碱性锌锰电池都添加汞元素，用汞齐化的方法提高氢在负极析出的过电位来抑制氢气在锌表面的析出，从而达到减少负极析氢量。但是这种电池废弃后，它里面含有汞对环境造成严重的污染。因此研制无汞电池锌粉是生产绿色环保电池的急迫课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法，其特征在于：它的生产工艺包括：
1)将高纯锌锭清洗和烘干备用；
2)将添加元素高纯粉状铟、铋、铝投进工频感应电炉石墨坩锅底部，再将烘干后的高纯锌锭投入添加元素的上面；其中锌锭350重量份，铟0.105重量份，铋0.105重量份，铝0.0105重量份；所述的高纯锌锭锌的含量大于99.99％，杂质铁含量小于1ppm；高纯铟粉中铟含量大于99.99％，高纯铋粉中铋含量大于99.99％，高纯铝粉中铝含量大于99.95％；电炉加热至450-470℃，使加入的原料熔化后，用石墨棒搅拌10-20分钟，使它们混合均匀；倾斜工频炉并通过石墨溜槽将锌合金熔液倒入已升温至540-610℃的保温漏包内保温；
3)锌合金熔液即靠自重通过陶瓷管小孔流入位于保温漏包炉下面的装在雾化沉降筒顶部的喷嘴的中心孔，使用压力为0.8MPa--1.0MPa的净化压缩空气喷射雾化成粉状，并在通有冷却水的双层雾化沉降筒内沉降冷凝成固态颗粒，经雾化沉降筒下部的落粉管落到目数分别为20目、150目、200目的1#三层旋振筛进行筛分；
4)将-20目-+200目粒度的锌粉分别接入料筒，再将已经通过200目筛网的锌粉转入目数分别为325目和400目的2#两层旋振筛进行筛分，将-200目-+325目锌粉接入料筒；
5)然后根据电池生产工艺要求将合格的-20目-+325目粒度的锌粉投入V型混合机进行混合均匀；
6)抽样检测无汞合金锌粉的粒度及化学成份(Fe、Pb、Cu、Cd、In、Bi、Al、ZnO)，经检测合格后立即在真空包装机上进行包装以防氧化。
本发明的有益效果是：
1)不含污染环境的汞，绿色环保。
2)采用压缩空气喷射雾化法，简化工艺流程，设备操作方便，生产成本低、劳动强度和生产占地面积较小。
3)加入铟铋铝等合金元素对环境友好，不会污染环境；加入铟铋铝等合金元素的合金锌粉使负极析氢量明显降低。
4)采用大型雾化沉降筒，增加锌颗粒在沉降筒内降落的空间，提高粉体粒度成型率，可达到96％以上。
5)无汞合金锌粉与现有有汞锌粉的技术经济指标对比如下：
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1如图1所示：一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法，其特征在于：它的生产工艺包括：
1)将高纯锌锭清洗和烘干备用。
2)将添加元素高纯粉状铟、铋、铝投进工频感应电炉石墨坩锅底部，再将烘干后的高纯锌锭投入添加元素的上面；其中锌锭350重量份，铟0.105重量份，铋0.105重量份，铝0.0105重量份；所述的高纯锌锭锌的含量大于99.99％，杂质铁含量小于1ppm；高纯铟粉中铟含量大于99.99％，高纯铋粉中铋含量大于99.99％，高纯铝粉中铝含量大于99.95％。电炉加热至460℃±5℃，使加入的原料熔化后，用石墨棒搅拌12分钟，使它们混合均匀；倾斜工频炉并通过石墨溜槽将锌合金熔液倒入已升温至550℃±5℃的保温漏包内保温。
3)锌合金熔液即靠自重通过陶瓷管小孔流入位于保温漏包炉下面的装在雾化沉降筒顶部的喷嘴的中心孔，使用压力为0.8MPa-1.0MPa的净化压缩空气喷射雾化成粉状，并在通有冷却水的双层雾化沉降筒内沉降冷凝成固态颗粒，经雾化沉降筒下部的落粉管落到目数分别为20目、150目、200目的1#三层旋振筛进行筛分。
4)将-20目-+200目粒度的锌粉分别接入料筒，再将已经通过200目筛网的锌粉转入目数分别为325目和400目的2#两层旋振筛进行筛分，将-200目-+325目锌粉接入料筒。
5)然后根据电池生产工艺要求将合格的-20目-+325目粒度的锌粉投入V型混合机进行混合均匀。
6)抽样检测无汞合金锌粉的粒度及化学成份(Fe、Pb、Cu、Cd、In、Bi、Al、ZnO)，经检测合格后立即在真空包装机上进行包装以防氧化。
在生产过程要严密监控：
1)温度的影响；锌液温度对粉体形状及粒度分布有极重要的影响，温度过高，粉体将变得细长，表面粗糙，氧化度高，细粉比例增加；温度过低，则粉体球状较多，粗粉比例增加。因此控制好上述温度至关重要。
2)喷嘴结构的影响；喷嘴结构是影响锌粉形状和粒度分布的关键。选用了环孔式和环缝式等近30种不同结构及尺寸的喷嘴。通过喷嘴结构及尺寸优选，得到最佳经济技术综合指标，不但使电池锌粉质量得到提高，生产出具有较佳形貌及粒度分布的锌粉，性能更稳定、无波动。成品率达到96％以上，生产成本大大降低。
3)锌液流量的影响；锌液的流量对粉体形状及粒度分布也有影响，流量过大粗粒比例增加，球形增多；细粒增加，针形及不规则形增加。
4)高压气体介质的压力及流量的影响：气体的压力及流量大，则粉体细，针状体多；球状体多，粉体粗；气体的纯度及气流方向对锌粉的质量也有很大影响。
5)铟铋铝等合金元素加入量的影响：铟能抑制气氢气产生，降低锌粒表面的接触电阻；铋的加入量必须严格控制，因锌粉未放电时，析氢量随铋量增加而减少，但过放电时，析氢量随铋量增加而增大；铝虽析氢过电位较低，但加入微量铝的锌合金粉粒子表面平滑，可降低锌粉活性，所以铝与过电位高的铟、铋等配合使用，可增强级蚀效果；经研究确认锌粉中的铟加入量为150ppm-450ppm；铋加入量为100ppm-300ppm；铝加入量为20ppm-50ppm为效果最佳。
Claims (2)
1.一种无汞电池专用合金锌粉的制备方法，其特征在于：它的生产工艺包括：
1)将高纯锌锭清洗和烘干备用；
2)将添加元素高纯粉状铟、铋、铝投进工频感应电炉石墨坩锅底部，再将烘干后的高纯锌锭投入添加元素的上面；其中锌锭350重量份、铟0.105重量份、铋0.105重量份、铝0.0105重量份；电炉加热至450-470℃，使加入的原料熔化后，用石墨棒搅拌10-20分钟，使它们混合均匀；倾斜工频炉并通过石墨溜槽将锌合金熔液倒入已升温至540-610℃的保温漏包内保温；
3)锌合金熔液即靠自重通过陶瓷管小孔流入位于保温漏包炉下面、装在雾化沉降筒顶部的喷嘴中心孔，并用压力为0.8MPa--1.0MPa的净化压缩空气将锌合金熔液喷射雾化成粉状，在通有冷却水的双层雾化沉降筒内沉降冷凝成固态颗粒，经雾化沉降筒下部的落粉管落到目数分别为20目、150目、200目的1#三层旋振筛进行筛分；
4)将-20目-+200目粒度的锌粉分别接入料筒，再将已经通过200目筛网的锌粉转入目数分别为325目和400目的2#两层旋振筛进行筛分，将-200目-+325目锌粉接入料筒；
5)根据电池生产工艺要求将合格的-20目-+325目粒度的锌粉投入V型混合机进行混合均匀；
6)抽样检测无汞合金锌粉的粒度及化学成份(Fe、Pb、Cu、Cd、In、Bi、Al、ZnO)，经检测合格后立即在真空包装机上进行包装以防氧化。
2、根据权利要求1所述的一种用于无汞电池的合金锌粉的制备方法，其特征在于：所述的高纯锌锭及添加元素高纯粉状铟、铋、铝的纯度为：
高纯锌锭中锌含量大于99.99％，杂质铁含量小于1ppm，
高纯铟粉中铟含量大于99.99％，
高纯铋粉中铋含量大于99.99％，
高纯铝粉中铝含量大于99.95％。
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