球磨铅粉生产工艺探讨

对于用来生产铅粉的纯铅的纯度应有较严格的要求。下面是我国Pb-1（即1#Pb）与欧洲某蓄电池厂家用的生产铅粉用的纯铅的技术要求的对比（见表3-8）。

表3-8 制造铅粉用的纯铅的技术要求

目前我国的蓄电池生产厂家大多数采用风选式铅粉机生产球磨铅粉。筛式铅粉机由于产量低、维修频繁已很少有厂家使用。生产球磨铅粉所用的铅球或铅柱，一般是用铸球机铸成的。把纯铅（Pb-1，Pb含量不低于99.994%）熔融并加热至400℃左右，在模具中铸成直径20mm左右的球（或柱）。也可以先铸成直径20mm左右的圆柱条，再切成小块。待冷却后把铅球（或柱或块）送入球磨机，沈阳电工机械厂生产的φ1300×1300铅粉机如图3-1所示^【2】。

铅粉机的通风系统如图3-2所示。脉冲除尘器的构造如图3-3所示。

该机滚筒的设计转速为35r/min，即0.583r/s。这一转速保证了铅球在滚筒内不致因转速太快而随桶壁转动，又保证了铅球在滚筒内不致在较低位置下落，而使铅球之间不断摩擦和撞击。铅球的转速总是要小于其临界转速ω（滚筒内的铅球不下落而随筒壁转动的最小转速）。在临界转速，铅球所受的重力G和做圆周运动的向心力P正好相等：

图3-1 φ1300×1300铅粉机

1—正压风 2—滚筒 3—脉冲除尘器 4—水浴除尘器 5—出粉口 6—加层风机 7—负压风调节阀 8—负压测压点 9—测温点 10—测温点 11—出粉口 12—回气调解阀 13—正压测压点 14—加球口

图3-2 铅粉机的通风系统

1—负压测压管 2—负压调解阀 3—脉冲除尘器 4—温度计 5—出粉口 6—负压风机 7—铅粉机滚筒 8—加球及补风口 9—正压测压管 10—正压调节阀 11—正压风机 12—回气调解阀 13—循环风管 14—水雾除尘器

图3-3 脉冲除尘器的构造

1—收粉桶 2—带铅粉的空气入口 3—格板栅 4—圆筒 5—除尘袋 6—压缩空气容器 7—气动阀 8—脉冲阀 9—排风口（接负压风机） 10—除尘袋骨架 11—喷气管 12—文式管 13—出粉 口14—支脚

式中，m是铅球的质量，kg；g是重力加速度，9.8m·s^-2；r是滚筒半径，m；v是圆周运动速率，m·s^-1；ω是临界转速，r/s。

G=P时，有

化简得到

如果用滚筒直径d来表示ω，则有

对于该铅粉机，d=1.3m，其临界转速ω=37.4r/min。(www.xing528.com)

该机的滚筒主电动机型号YR250M2-6，功率37kW，转速980r/min。正压高压离心风机型号9-19No.5A右180°，风量2737m³/h，风压5.65kPa。正压风机电动机型号Y132S2-2，功率7.5kW。负压高压离心风机型号9-19No.5.6A右90°，风量4373m³/h，风压6.94kPa。负压风机电动机型号Y162L-2，功率18.5kW。滚筒夹层冷却用离心风机型号4-72-113.2A右90°风量1910m³/h，风压0.2kPa。夹层冷却用风机电动机型号JO2-21-4，功率1.1kW。脉冲除尘袋共52个，总过滤面积约40m²。滚筒最大负载为2000kg。规格φ1300mm×1300mm，生产铅粉能力为100～150kg/h。

铅球在铅粉机滚筒中磨成铅粉（PbO和Pb的混合物），由通风系统的正压和负压风送入脉冲除尘器，由出粉口出来收集贮存。

铅球在滚筒中靠自身相互之间以及与筒壁之间的摩擦与撞击形成不同尺寸的颗粒，同时有一部分铅被氧化

Pb+O₂1/2=PbO-ΔH ΔH₀=-218.99kJ/mol这里ΔH是反应的摩尔焓变，ΔH₀是标准状态下的摩尔焓变。这是个放热反应。提高反应温度并不利于平衡向右方移动。恒压下平衡常数K对于温度的依赖关系为【⁴】

式中，T是热力学温度；R是气体常数；ΔH是反应的摩尔焓变。

考虑温度间隔不大，ΔH可以视为常数的情况时，此时式（3-1）的解是

设T₂>T₁；则有

所以 lnK₂<lnK₁

即 K₂<K₁

由此可知，温度较高时的反应平衡常数反而小于温度较低时。虽然温度的升高不利于平衡向右即向生成PbO的方向移动，但可以使反应速率增加。为了提高生产率，一般还是使铅粉机滚筒内的温度保持180～200℃，滚筒夹层中空气的温度（图3-1中测温点9）保持50～90℃，滚筒出口处（图3-1中测温点10）的温度保持160～180℃。

要保持在一定温度下铅粉的均衡生产，必须保持生产过程的热量平衡和物料平衡。产生热量的因素除化学反应的焓变外还有机械能转化为热能。消耗热量的因素主要是通风系统送入室温的气体而带走高温的气体和铅粉，进料（铅球）的升温以及铅粉机向环境散热。在实际生产操作中，升温的措施有关闭正、负压风机，进料以增加负载。降温的措施是加大负压和正压风机的风压和风量，打开夹层风机，停止进料等。要保持物料平衡须注意均匀进料，使其与出粉速率一致。

φ1300×1300铅粉机均衡生产时参考工艺参数如下：

滚筒负载/kg 1500～2000

负压风压/kPa 2.45～3.43

正压风压/kPa 1.96～2.94

滚筒出口处温度/℃ 160～180

夹层温度/℃ 70～90

进料（Pb）速率/（kg·h） 1250

出粉（氧化度70%）速率/（kg·h） 1310

滚筒负载是通过主机电流大小显示出来的。应在铅粉机首次调试运行时测定出负载量与主机电流值的对应关系。