CN212915204U - 一种快速溶解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工生产设备技术领域，尤其涉及一种快速溶解装置，包括溶解罐、搅拌组件、气流扰动组件和混合剪切组件，所述搅拌组件和所述气流扰动组件分别安装于所述溶解罐的内部，所述溶解罐与所述混合剪切组件通过管道连接，所述溶解罐内的溶液通过所述管道流至所述混合剪切组件再通过管道回流至所述溶解罐后排出。本实用新型提供的快速溶解装置能够快速均匀溶解多种过渡金属盐，该装置可以实现两种及以上过渡金属盐快速、均匀的溶解，使溶解的时间大幅缩短，溶解的效果大幅提升，避免多种过渡金属盐溶解后再次析出的问题，提高了合成的前驱体产品指标一致性。

Description

一种快速溶解装置

技术领域

本实用新型属于化工生产设备技术领域，尤其涉及一种快速溶解装置。

背景技术

锂离子电池正极活性物质前驱体一般由共沉淀法制备，过渡金属盐类的溶解是制备过程中的一个重要环节。目前，过渡金属盐类的溶解是通过称量一定质量的不同种类的金属盐至溶解罐，通过加入水后进行搅拌来达到溶解的目的。

然而，现有的技术方案都是基于单一盐氯化钠的溶解过程，当多种过渡金属盐类混合在一起溶解的时候，不同的金属离子在水中会产生同离子效应，同离子效应会抑制某种过渡金属盐类的溶解，使得整个溶解的过程十分缓慢，溶解时间长，效率低下；而且还会导致溶解液里面的不同种类的过渡金属盐类的浓度不均匀，局部物质浓度过高的问题，影响制备的前驱体的品质。

有鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种快速溶解装置，以解决现有前驱体制备过程中多种过渡金属盐同时配料混合溶解过程中多种过渡金属盐类的浓度不均匀和溶解效率低下的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种快速溶解装置，包括溶解罐、搅拌组件、气流扰动组件和混合剪切组件，所述搅拌组件和所述气流扰动组件分别安装于所述溶解罐的内部，所述溶解罐与所述混合剪切组件通过管道连接，所述溶解罐内的溶液通过所述管道流至所述混合剪切组件再通过管道回流至所述溶解罐后排出。其中，溶解罐用于溶解两种及以上盐，优选溶解过渡金属盐；搅拌组件用于搅拌溶质和溶剂，加速溶解。气流扰动组件用于产生高速气流，扰动加入了溶质的溶剂，进一步加速溶解。混合剪切组件，用于分散和剪切经过搅拌和气流扰动的溶液，提高溶质在溶剂中的分散均匀性。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述溶解罐的顶部设置有用于溶质进料的第一加料仓和用于溶剂进料的第一加料口，所述溶解罐的底部设置有第一出料口。待溶解的盐从第一加料仓加入到溶解罐中，第一加料仓还可以用于临时存储待溶解的盐。第一加料口用于加入溶剂，一般溶剂为水。经过充分溶解后的溶液经由第一出料口流出。溶解罐设置为桶形，材质为聚乙烯。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述混合剪切组件设置有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口和所述第二出料口分别与所述溶解罐通过管道连接。多种盐溶液经由溶解罐从第二进料口流入到混合剪切组件中，在混合剪切组件中经过分散和剪切后，再由第二出料口流回至溶解罐中。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述溶解罐还设置有第一开关阀和第二开关阀，所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一开关阀与所述第二进料口通过所述第一管道连接，所述第二开关阀与所述第二出料口通过所述第二管道连接。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述搅拌组件包括相互连接的搅拌杆和搅拌器，所述搅拌杆与所述溶解罐的罐盖相连接。搅拌杆与溶解罐的罐盖可一体成型设置。进一步的，还包括电机，电机用于带动搅拌杆旋转。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述搅拌器包括后掠式搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器和推进式搅拌器中的任意一种。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述搅拌器为三叶后掠式搅拌器。三叶后掠式搅拌器的前切力较大，足以使溶质分散成细滴，并能均匀地悬浮于溶剂中，不会堆积成块。而且，三叶后掠式搅拌器的搅拌液流循环性能好，能使液体同时产生轴向和径向运动，以使液体进行充分的循环来消除温度的不均匀性，传热效果好。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述气流扰动组件包括设置于所述搅拌器侧面和/或底面的曝气器，所述曝气器包括膜片式微孔曝气器或旋混曝气器。曝气器设置在搅拌器的侧面和/或底面，搅拌器不断搅拌溶液，曝气器不断的对搅拌器周围的溶液产生气泡，加快了多种盐的溶解效率。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述曝气器为膜片式微孔曝气器，所述膜片式微孔曝气器包括微孔曝气管或微孔曝气盘。优选的，曝气器设置为微孔曝气管。相对于微孔曝气盘，曝气管的安装位置更佳灵活，可任意安装在溶解罐的内部。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，还包括进气组件，所述进气组件与所述曝气器通过输气管道连接。优选的，进气组件设置为鼓风机，利用鼓风机将压缩空气通过输气管道输送到曝气器中，空气以气泡的形式弥散逸出，在溶液中实现了气流扰动，提高了多种盐的溶解效率。

作为本实用新型所述的快速溶解装置的一种改进，所述混合剪切组件包括均质泵、均质机、均质器和高剪切乳化分散机中的任意一种。优选的，混合剪切组件可设置为均质泵。均质泵的工作原理是由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使多种过渡金属盐溶液在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成均一稳定的溶液。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

1)本实用新型在溶解罐的内部设置了搅拌组件和气流扰动组件，通过机械搅拌和气流扰动的双重作用，加速了多种过渡金属盐的溶解，大幅提高了溶解的效率；本实用新型还设置了混合剪切组件，通过混合剪切组件的剪切及混合作用，避免了不同过渡金属盐离子浓度不均匀的问题，使得溶解后的液体均一稳定，使得多种过渡金属盐的溶解更佳均匀。

2)本实用新型提供的快速溶解装置能够快速均匀溶解多种过渡金属盐，该装置可以实现两种及以上过渡金属盐快速、均匀的溶解，使溶解的时间大幅缩短，溶解的效果大幅提升，避免多种过渡金属盐溶解后再次析出的问题，提高了合成的前驱体产品指标一致性。

附图说明

图1是本实用新型中快速溶解装置的结构示意图。

其中：1-溶解罐，11-第一加料仓，12-第一加料口，13-第一出料口，2-搅拌组件，21-搅拌杆，22-搅拌器，31-曝气器，32-鼓风机，33-输气管道，4-混合剪切组件，41-第二进料口，42-第二出料口，51-第一管道，52-第二管道。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

一种快速溶解装置，包括溶解罐1、搅拌组件2、气流扰动组件和混合剪切组件4，搅拌组件2和气流扰动组件分别安装于溶解罐1的内部，溶解罐1与混合剪切组件4通过管道连接，溶解罐1内的溶液通过管道流至混合剪切组件4 再通过管道回流至溶解罐1后排出。其中，溶解罐1用于溶解两种及以上盐，优选溶解过渡金属盐；搅拌组件2用于搅拌溶质和溶剂，加速溶解。气流扰动组件用于产生高速气流，扰动加入了溶质的溶剂，进一步加速溶解。混合剪切组件4，用于分散和剪切经过搅拌和气流扰动的溶液，提高溶质在溶剂中的分散均匀性。

进一步的，溶解罐1的顶部设置有用于溶质进料的第一加料仓11和用于溶剂进料的第一加料口12，溶解罐1的底部设置有第一出料口13。待溶解的盐从第一加料仓11加入到溶解罐1中，第一加料仓11还可以用于临时存储待溶解的盐。第一加料口12用于加入溶剂，一般溶剂为水。经过充分溶解后的溶液经由第一出料口13流出。溶解罐1设置为桶形，材质为聚乙烯。

进一步的，混合剪切组件4设置有第二进料口41和第二出料口42，第二进料口41和第二出料口42分别与溶解罐1通过管道连接。多种盐溶液经由溶解罐1从第二进料口41流入到混合剪切组件4中，在混合剪切组件4中经过分散和剪切后，再由第二出料口42流回至溶解罐1中。

进一步的，溶解罐1还设置有第一开关阀和第二开关阀，管道包括第一管道51和第二管道52，第一开关阀与第二进料口41通过第一管道51连接，第二开关阀与第二出料口42通过第二管道52连接。

进一步的，搅拌组件2包括相互连接的搅拌杆21和搅拌器22，搅拌杆21 与溶解罐1的罐盖相连接。搅拌杆21与溶解罐1的罐盖可一体成型设置。进一步的，还包括电机，电机用于带动搅拌杆21旋转。

进一步的，搅拌器22包括后掠式搅拌器22、旋桨式搅拌器22、涡轮式搅拌器22和推进式搅拌器22中的任意一种。

进一步的，搅拌器22为三叶后掠式搅拌器22。三叶后掠式搅拌器22的前切力较大，足以使溶质分散成细滴，并能均匀地悬浮于溶剂中，不会堆积成块。而且，三叶后掠式搅拌器22的搅拌液流循环性能好，能使液体同时产生轴向和径向运动，以使液体进行充分的循环来消除温度的不均匀性，传热效果好。

进一步的，气流扰动组件包括设置于搅拌器22侧面和/或底面的曝气器31，曝气器31包括膜片式微孔曝气器31或旋混曝气器31。曝气器31设置在搅拌器 22的侧面和/或底面，搅拌器22不断搅拌溶液，曝气器31不断的对搅拌器22 周围的溶液产生气泡，加快了多种盐的溶解效率。

进一步的，曝气器31为膜片式微孔曝气器31，膜片式微孔曝气器31包括微孔曝气管或微孔曝气盘。优选的，曝气器31设置为微孔曝气管。相对于微孔曝气盘，曝气管的安装位置更佳灵活，可任意安装在溶解罐1的内部。

进一步的，还包括进气组件，进气组件与曝气器31通过输气管道33连接。优选的，进气组件设置为鼓风机32，利用鼓风机32将压缩空气通过输气管道 33输送到曝气器31中，空气以气泡的形式弥散逸出，在溶液中实现了气流扰动，提高了多种盐的溶解效率。

进一步的，混合剪切组件4包括均质泵、均质机、均质器和高剪切乳化分散机中的任意一种。优选的，混合剪切组件4可设置为均质泵。均质泵的工作原理是由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使多种过渡金属盐溶液在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成均一稳定的溶液。

本快速溶解装置的工作流程为：

S1，将多种盐按照比例从第一加料仓11加入到溶解罐1中，将溶剂从第一加料口12加入到溶解罐1中；

S2，开启搅拌组件2和曝气器31，使得多种过渡金属盐在机械搅拌和气流扰动下加速溶解；

S3，打开第一开关阀，开启第二进料口41，将溶解罐1中溶解好的多种盐溶液从第一管道51输送至混合剪切组件4中进一步的剪切和混合，提高了多种过渡金属盐离子浓度均匀性，使得溶解后的溶液均一且稳定；

S4，开启第二出料口42，打开第二开关阀，将混合剪切组件4中混合剪切好的溶液通过第二管道52输送回溶解罐1中；

S5，打开第一出料口13，排出溶解好的多种过渡金属盐溶液。

综上所述，本快速溶解装置在溶解罐1的内部设置了搅拌组件2和气流扰动组件，通过机械搅拌和气流扰动的双重作用，加速了多种过渡金属盐的溶解，大幅提高了溶解的效率；本快速溶解装置还设置了混合剪切组件4，通过混合剪切组件4的剪切以及混合作用，避免了不同过渡金属盐离子浓度不均匀的问题，使得溶解后的液体均一稳定，使得多种过渡金属盐的溶解更佳均匀。

本快速溶解装置能够快速均匀溶解多种过渡金属盐，该装置可以实现两种及以上过渡金属盐快速、均匀的溶解，使溶解的时间大幅缩短，溶解的效果大幅提升，避免多种过渡金属盐溶解后再次析出的问题，提高了合成的前驱体产品指标一致性。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种快速溶解装置，其特征在于，包括溶解罐、搅拌组件、气流扰动组件和混合剪切组件，所述搅拌组件和所述气流扰动组件分别安装于所述溶解罐的内部，所述溶解罐与所述混合剪切组件通过管道连接，所述溶解罐内的溶液通过所述管道流至所述混合剪切组件再通过管道回流至所述溶解罐后排出。

2.根据权利要求1所述的快速溶解装置，其特征在于，所述溶解罐的顶部设置有用于溶质进料的第一加料仓和用于溶剂进料的第一加料口，所述溶解罐的底部设置有第一出料口。

3.根据权利要求1所述的快速溶解装置，其特征在于，所述混合剪切组件设置有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口和所述第二出料口分别与所述溶解罐通过管道连接。

4.根据权利要求3所述的快速溶解装置，其特征在于，所述溶解罐还设置有第一开关阀和第二开关阀，所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一开关阀与所述第二进料口通过所述第一管道连接，所述第二开关阀与所述第二出料口通过所述第二管道连接。

5.根据权利要求1所述的快速溶解装置，其特征在于，所述搅拌组件包括相互连接的搅拌杆和搅拌器，所述搅拌杆与所述溶解罐的罐盖相连接。

6.根据权利要求5所述的快速溶解装置，其特征在于，所述搅拌器包括后掠式搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器和推进式搅拌器中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的快速溶解装置，其特征在于，所述气流扰动组件包括设置于所述搅拌器侧面和/或底面的曝气器，所述曝气器包括膜片式微孔曝气器或旋混曝气器。

8.根据权利要求7所述的快速溶解装置，其特征在于，所述曝气器为膜片式微孔曝气器，所述膜片式微孔曝气器包括微孔曝气管或微孔曝气盘。

9.根据权利要求7所述的快速溶解装置，其特征在于，还包括进气组件，所述进气组件与所述曝气器通过输气管道连接。

10.根据权利要求1所述的快速溶解装置，其特征在于，所述混合剪切组件包括均质泵、均质机、均质器和高剪切乳化分散机中的任意一种。

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