职工教材2-铅粉.doc

1职工教材-2 铅粉 铅粉1. 粉末多孔电极铅酸蓄电池的放电反应是在硫酸电解液和电极表面的界面上发生因此增加电极表面积是增加放电反应面积，提高容量的一个重要途径铅蓄电池的粉末多孔电极是通过用铅粉制造活性物质的方法来实现的显然，铅粉将直接影响蓄电池极板性能粉末电极特点：⑴ 粉末多孔电极大大增加极板比表面积，降低电流密度如，100g 铅粉的真实表面积达到 100m 2.⑵ 粉末电极的多孔性活性物质颗粒之间有充分的空隙，使蓄电池在充放电过程中，为活性物质的膨胀收缩提供空间，防止极板变形或脱落⑶ 粉末多孔性，加入其它添加剂提供可能，为使解决蓄电池性能方面的其他问题创造条件2. 铅粉特性铅粉性能对铅膏性能，进而对最终蓄电池性能，如容量，寿命等产生很大影响，因此必须严格控制各项性能影响铅粉性能的主要因素有：组成（PbO 和Pb 的比例）颗粒形状，颗粒尺寸以及 PbO 的结晶结构等这些因素一般用以下几个指标来控制：1）氧化度：氧化度指铅粉中 PbO 所占比例，用百分比表示一般控制在 65%～85%控制好制粉工艺条件，氧化度可以控制到 73±3%铅粉一般结构是颗粒表面有PbO 覆盖，中心部分为金属铅组成。

一般铅粉颗粒细氧化度高，反之颗粒粗氧化度低氧化度的测定方法：利用醋酸溶液能溶解 PbO，而不溶解金属 Pb 的性能，铅粉用醋酸进行溶解，分离 PbO 和 Pb 之后，用 EDTA 滴定 Pb2+ 或者测定 Pb的重量确定氧化度2）视密度：视密度是指堆积密度，在固定的条件下，使铅粉自由降落堆积，测定单位体积的铅粉重量，用 g/cm3 表示在一定的范围内，铅粉越细，铅粉视密度越低由于各厂测试装置有差别，自由降落高度和振荡方法存在差异，测定结果互不相同，没有可比性；但可作为本厂的内部质量控制指标国外的一些公司是在化验室，不定期的测定，但方法与国内不相同视密度对铅膏密度带来一定的影响，一般铅粉视密度大，铅膏密度大3）吸水率：吸水率是指单位重量的铅粉（如 1kg）所吸收的水量吸水率为和膏工艺中加水量的确定提供重要参数它反映铅粉颗粒特性；即颗粒小，比表面积大，吸水量就大测定方法：称取 100g 铅粉，用滴定管，边搅拌边滴入水至铅粉已成团，但没有多余水为终点，计量所消耗水的体积一般为95ml/kg～100ml/kg4）吸酸量：吸酸量反映铅粉与硫酸的反应能力用每 g 铅粉所消耗的纯硫酸量 mg/g 来2表示。

具体测定方法，是在过量的硫酸溶液中加入试验铅粉，进行反应，然后用 NaOH 来滴定多余的硫酸，测定硫酸的消耗量通常控制在260mg/g～300mg/g 的范围，最好的铅粉应为 280mg/g.5) 颗粒直径分散度：用分析筛，测定不同目数过筛的筛余，确定不同粒径的百分数这是测定颗粒直径分布的一种方法质量良好的铅粉粒径分布应为正态分布，说明铅粉机的运行和工艺 条件的控制比较稳定百分比最集中粒径，一般在0.6μ～1.0μ 范围之内3. PbO 结晶结构：根据生产条件和制造方式的不同，生成 α-PbO 和 β-PbO 不同结晶结构的铅粉.α-PbO --- 在 488℃温度以下形成，红色，正方晶型，比较稳定；密度9.27g/cm3,熔点 877℃在和膏固化过程中优先形成 3PbO·PbSO4·H2O, 循环中显示较高的容量β-PbO --- 在 488℃以上温度下形成，黄色，斜方型晶型，不十分稳定，熔点880℃；通常不希望要的产物有利于形成 4PbO·PbSO4，具有较高的使用寿命4. 球磨法：铅粉制造方法目前有球磨法和气相氧化法两种，其中球磨法在国内外最广泛采用，而欧美等国家采用气相氧化法（巴顿铅粉机）居多。

球磨法是把铅锭作成铅块或铅柱，放入旋转的滚筒内，磨成粉末这种方法也称为岛津式铅粉机铅粉机系统主要由铅柱给料器，滚筒，铅粉收集器（脉冲布袋过滤器） ，输送和贮存装置以及粉尘净化器（高效过滤器）组成目前国内大部分采用球磨法铅粉形成机理：用于制铅粉的铅是纯度达 99.99%以上的纯铅纯铅具有良好的延展性，硬度也很低因此当相互撞击和摩擦时易发生变形，不易被破碎纯铅通过摩擦和撞击磨成粉末需要特定条件当铅块在旋转滚筒内相互碰撞和摩擦过程中，产生热而升温，机内温度达到一定程度，铅块表面与空气中的氧发生氧化反应生成氧化铅：Pb + 1/2O2 = 2PbO — 217.7 kJ/mol 这个反应是放热反应，水作为催化剂随着氧化反应的不断进行，产生更多的热量，铅块金属表面进一步氧化，形成氧化铅层这样金属铅完全失去其金属的物理性质，成为很脆而容易被破碎的，不同于金属的另一种物质-氧化铅在撞击和摩擦过程中，铅块表面的氧化铅层经撞击而被剥去并磨成铅粉，同时又露出新的金属表面，继续氧化而被破碎，直至铅快全部磨成粉末由此可见，铅粉产量取决于铅的氧化速度铅粉机的工作条件（影响铅粉性能的主要因素）：⑴ 铅粉机运行温度（滚筒温度）：铅粉机温度直接影响铅粉产量和铅粉氧化度。

机内温度高，加快氧化速度，有利于增加产量；但如果温度过高，会将金属铅熔化，铅块相互粘连，有可能引起设备事故因此铅粉机温度必须严格控制不断地发生金属铅的氧化反应，产生大量的热量，铅粉机温度不断上升，因此必须采取措施及时排出过多的热3量而降温，使铅粉机建立稳定的动态平衡状态，铅粉机机内温度保持恒定铅粉机的最佳温度为 180℃～200℃通常采用的温度调控方法有：① 严格控制风机通风量进行通风冷却，及时排出机内热空气；② 在滚筒外侧淋水冷却，淋水要自动控制，自动调节淋水量；③ 均衡加料，保持恒定的装载量，使氧化升温速度恒定；④ 及时清理除尘器布袋表面的铅粉，保持比较恒定的通风系统的空气阻力⑵ 铅粉机系统的通风量：通风系统作用：① 降温作用通过通风将滚筒内的热空气带出，保持恒定温度；② 提供新鲜空气和水分为铅的氧化反应提供充足的氧气；③ 将悬浮在空气中的铅粉输送到过滤器显然，铅粉机系统的通风量是保证铅粉机正常运行和决定铅粉颗粒和氧化度等其它性能的重要工艺参数风量大，系统中风压大，铅粉颗粒粗，视密度高，氧化度低；反之，风压小，铅粉细，视密度低，氧化度高，铅粉产量少一方面及时清除除尘器布袋表面上的铅粉，同时通过系统的风压调节器控制系统通风量，保持整个通风系统的恒定阻力。

有的铅粉机设有正压风机，但实际上，正压风机的吹风管的作用不是很明显，反而对控制系统的风量带来麻烦因此可以取消正压风机，加大负压风机的风量，整个系统的通风有负压风机来控制负压风机风量达 4000m3/h 以上⑶ 装载量：铅粉机的装载量对铅粉性能产生很大影响装载量大，铅块相互碰撞概率增加，铅粉产量高，同时产生的热量也多因此要不断加大通风量，结果铅粉颗粒较粗，氧化度较低如装载量过大，将会在高位上建立动态平衡，运行稳定性差，控制铅粉机运行带来困难，反过来装载量过小，摩擦和碰撞较少，产量低因此装载量必须调整到适当的水平，最好定期的均衡加料控制装载量的方法：① 目前国内大部分采用，控制主机的负载电流的方法来控制主机装载量因为主机电流与装载量有关，主机荷载电流大，装载量多；主机荷载电流小，装载量少主要缺点是主机的荷载电流除荷载量以外还受供电系统的网路电压的影响；即网路电压低，主机电流增加，网路电压高，电流下降，因此对荷载量确定产生误差② 采用重力传感器，自动控制加料量和加料速度这种方法比较先进合理均匀加料是生产质量稳定铅粉的关键在工艺文件中，必须规定每 1 小时或更短时间内的加料量控制好铅粉生产工艺条件下，氧化度可控制在 73±3%范围之内，非常稳定。

铅粉主要是铅粉颗粒为片状， 而且由于生产温度较低，基本上为 α-PbO.5. 气相氧化法气相氧化法（巴顿铅粉机）的工作原理：将纯铅熔铅锅内熔化，定量地注入到，温度为 450℃～480℃的反应锅内，不断地进行搅拌，形成细小的铅液小滴漂在空气中，与空气中的氧进行氧化反应，形成铅粉铅粉被风送到集尘器，而较粗的铅粉返回到反应锅内继续破碎巴顿铅粉机的主要工艺参数是反应锅4铅液温度，风压和加水量特点是操作简单，产量高，耗能少铅粉颗粒为球状，氧化度一般在 65%～80%巴顿铅粉机通过温度的控制，可生产不同比例的α-PbO 和 β-PbO. 在不同温度下，生成如下不同组分的铅粉：温度℃ 游离铅 α-PbO β-PbO 440 25.9 59.2 10.8480 20.6 58.0 21.8 520 17.6 16.0 61.2580 5.7 0 93.1 两种铅粉机铅粉性能对比表：参数 巴顿式铅粉机 球磨式铅粉机产量（kg/h） 850 550耗能（kw） 30 40耗水 (L/h) 200 ___通风量（m 3/min） 0.48 0.28天然气（BTU/h） 0.25×10 6 —外型尺寸（L×W×H）m 7.5×3.6×6.3 10.5×5.0×5.2 铅粉组成（PbO%） 70～80 65～75α-PbO% 四方晶 70～100 100β-PbO% 斜方晶 0～30 0视密度（g/cm 3） 1.2～1.8 1.2～1.5吸酸量(mg/g) 160～190 180～240颗粒尺寸（μ） ＜ 60 ＜ 150颗粒形状 球状 片状 。