铅粉制造工艺介绍

1 第二章第二章 铅粉铅粉 铅粉是制造铅蓄电池极板活性物质的主要原料 铅粉之制造是 蓄电池生产中的一步重要工序 铅粉的性能优劣直接影响到粉膏及 极板的质量 进而对电池容量及寿命造成一定的影响 铅粉并非粉末状的纯铅颗粒 而是表面覆盖着一层氧化铅 PbO 的金属铅的双相体颗粒状粉末物 铅粉的颜色 由颗粒中 氧化铅的含量 颗粒结构和尺寸的大小等因素来决定 随着氧化度 的增加 粉末由黑色逐渐转变为黄绿色或灰黄色 氧化度过低的铅粉 不但影响到和膏时的吸酸性和吸水量的变 化 而且影响到极板的质量和电池的初始容量 氧化度过高的铅粉 有可能对铅蓄电池循环过程中容量的稳定性及电池的循环寿命造成 影响 2 1 铅粉的制造原理及工艺铅粉的制造原理及工艺 目前 制造铅粉主要有两种方法 一种是球磨法 是由日本人岛津源藏 1924 年研制成功的 所以 采用的设备又叫岛津式铅粉机 它实际上是一个滚筒式球磨机 其 生产过程如下 将铅球投入球磨机中 由于摩擦和铅被空气中的氧 气氧化成氧化铅时放热 使筒内温度升高 只要合理地控制铅球量 鼓风量 在一定的空气湿度下 就能生产出合格的铅粉 铅粉实际 上是氧化铅包裹金属铅的微粒 球磨机研磨制造铅粉的原理是 当球磨机工作时 在转筒内的 2 铅球受离心力的作用 随转筒一道回转 带至一定高度 又在重力 的作用下 下落并撞击筒内铅球 同时 随着筒体回转 使筒内铅 球相互摩擦 也和筒壁摩擦 此时 铅粉机转动的机械能转变为热 能 在摩擦力的作用下 金属表面的颗粒发生位移 在具有一定湿 度的高温空气作用下 铅的表面特别是发生位移的晶面边缘更容易 受到空气中氧的氧化 同时放出热量 反应式如下 由于铅的氧化物与纯铅的性质不同 在摩擦 冲击作用下 从 铅表面脱落 进一步被磨细 得到所需的铅粉 另一种方法是气相氧化法 也叫巴顿法 所用的铅粉机叫巴顿 式铅粉机 是由美国专利首先公开的 它是将温度高达 450 度的铅 液和空气导入气相氧化室 室内有一高速旋转的叶轮 将熔融铅液 搅拌成细小的雾滴 使铅液和空气充分接触 进行氧化生成大部分 是氧化铅的铅粉 再将铅粉吹入旋风沉降器 以便降温并沉降较粗 的铅粉 最后在布袋过滤器中分离出细粉 简述就是 熔铅为 液态 提液 铅液至加压 气体混合器 氧化仓 氧化 铅粉 2 2 铅粉制造工艺过程铅粉制造工艺过程 大部数国家采用岛津式球磨法生产铅粉 欧美一些国家采用巴 顿式铅粉机较多 巴顿式铅粉机生产效率较高 例如美国的铅粉系统 R 900 E 是 3 电热运转的 这个系统有自动温度控制 每小时可生产出 365 410kg 铅粉 生产的铅粉规格为 视密度 1 2 1 8g cm2 单质金 属含量 20 30 铅粉中粒径大于 45 m 的微粒平均小于 1 颗 粒形状为球状 球状颗粒的表面为 PbO Pb3O4 球芯含未氧化的 游离铅 生产流程图参见图 2 1 图 2 1 巴顿铅粉制造系统 目前 我国采用较多的铅粉制造设备只是岛津式铅粉机 即用 球磨机研磨铅球制造铅粉 主要设备包括熔铅炉 铸球机或切段机 铅粉机和运输储存系统 生产工艺过程 先将纯铅熔融 用铸球机 或铸粒机铸成铅球或铅粒在球磨机中研磨 经风选 生产出球磨铅 粉 颗粒形状为鳞片状 生产过程见图 2 2 图 2 2 岛津式铅粉制造系统 4 铅粉是很细的粉末 尺寸都是用微米表示 铅粉机工作时不断 向转筒内鼓入空气 鼓入空气有两个作用 一方面不断地输入氧气 另一方面排出的空气带走产品铅粉和多余的热量 生产中主要通过铅粉的氧化度 视密度 吸水率 吸酸值等参 数来衡量和控制铅粉的质量 球磨机生产的铅粉质量受筒体内铅球 的载荷 温度 进风量 风压 湿度和环境状况等多种因素的影响 铅粉的技术指标是氧化度 视密度 吸酸值 2 2 1 铅粉氧化度标准及检测方法铅粉氧化度标准及检测方法 氧化度是指铅粉中含氧化铅的百分数 由铅粉形成的原理可知 所得铅粉颗粒表面是氧化铅 当氧化铅在颗粒表面形成后 颗粒内 部的铅要继续氧化就很困难了 所以很难制得氧化度为 100 的铅粉 氧化度就是表示铅粉组成的一个参数 颗粒越细 铅粉的氧化度也 越高 由于氧化铅是影响极板孔隙率的一个因素 因此如果在其他 条件不变的情况下 氧化度增加将使电池的初容量增加 一般氧化 度控制在 65 80 我司铅粉氧化度为 73 79 检测方法如下 精密称取试样 0 20 0 25g 准确至 0 0001g 于盛有 20ml5 的醋酸溶液烧 杯中 轻轻摇动使其溶解 放置至溶液清亮 加水适量 用 1 1 的氨水调至 PH5 5 6 0 加 PH 5 5 缓冲液 10ml 二甲酚橙溶液 3 滴 用 EDTA 标准溶液滴 定由紫红色变为亮黄色为终点 颜色变化请对照比色卡进行辨别 分析结果的 计算 V T PbO 100 M 5 式中 V 消耗 EDTA 标准溶液的体积 ml T EDTA 标准溶液对氧化铅的滴定度 g ml M 试样量 g 2 2 2 铅粉视密度标准及检测方法铅粉视密度标准及检测方法 视密度是铅粉自然堆集起来的表观密度 所以又称堆集密度或 表观密度 用 g cm3 表示 视密度是铅粉颗粒组成 粗细和氧化度 的综合指标 生产中控制在 1 20 1 45g cm3 铅粉视密度检验方法如下 进行视密度检测前必须检测钢杯精度和清洁度 钢杯每次进行测量前必须 称量其重量 重量为视密度对照表上钢杯实际重量 方可进行检测 否则要进 行处理 直至钢杯重量合格 取约 300g 铅粉 左手持取样勺向斯科特容量计储粉斗内加入适量铅粉 右 手持毛刷刷散储粉斗内铅粉 使其通过 40 目网筛 落入漏斗下面的专用 100cm3钢杯中使其自然堆满后用专用工具竖直从钢杯一水平端面刮平钢杯口 在刮平时 钢杯不得拿起 震动 称量并按下例公式计算 总重量 g 钢杯重量 g 铅粉视密度 g cm3 钢杯容积 cm3 铅粉的吸水率是表示一定质量的铅粉吸水量的大小 通常用百 分率表示 它表明在和膏过程中铅粉吸水能力的大小 它与铅粉的 氧化度和铅粉颗粒大小有关 铅粉的吸水率一般为 11 14 吸酸值是每克铅粉能与其反应的硫酸量 用 mg g 表示 分母为 铅粉质量 分子为硫酸质量 一般控制在 100 300mg g 铅粉越细 吸酸值越高 巴顿式铅粉与岛津式铅粉机制备的铅粉比较见表 2 1 6 表 2 1 巴顿式铅粉与岛津式铅粉机制备的铅粉比较 序 号 铅粉性能单位巴顿式铅粉机岛津式铅粉机 1 颗粒尺寸 m3 4 中间值 2 3 中间值 2 稳定性 空气中 的活性 一般比较稳定 活性高 有长期储存易氧化 问题 3 氧化物结晶结构 5 30 o PbO 其余为 t Pbo 100 t Pbo 4 吸酸值mgH2SO4 g 铅粉160 200 240 5 比表面积m2 g0 72 0 3 0 6 游离铅含量 18 2825 35 7 和膏性能 铅膏较软 容易涂膏 铅膏稍硬 涂膏要小心控 制 8 固化性能 一般的固化速率稍快固化速率 9 电池性能 提高电池寿命 但初容量 低 初容量高 但可