CN112322913A - 一种精炼装置及精炼方法 - Google Patents

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Abstract

一种精炼装置及精炼方法，属于物料提纯技术领域。其特征在于：精炼装置包括精炼罐（2）以及输送管，输送管的输入端伸入精炼罐（2）的中部或下部，精炼罐（2）的底部设置有排渣口，且排渣口上设置有排渣阀（17），精炼罐（2）的上部连接有抽负压装置，且精炼罐（2）的上部还连接有进气管。本精炼装置能够将精炼罐内的空气排空，避免金属锂被空气中的氧气氧化，保证了金属锂的产率，金属锂的精炼效率高，通过压差实现了液态锂的输送，能够保证液态锂输送顺畅；本精炼方法实现了连续对金属锂进行精炼，并且对金属锂的精炼在封闭的环境中进行，避免引入新的杂质，也避免金属锂受到氧化，操作方便，精炼后的金属锂的纯度高。

Description

一种精炼装置及精炼方法
技术领域
一种精炼装置及精炼方法，属于物料提纯技术领域。
背景技术
电解产出的粗锂由于杂质含量较高，须经过净化处理，以去除其中的杂质，满足合成投料所需金属锂的质量指标。如以上所述，在粗锂中，主要含有重金属杂质、电解质（LiCl和KCl）、石墨、硅以及碳、硅的化合物、氮化锂和氧化锂等杂质，这些杂质都严重影响产品的质量指标。
金属锂主要是通过扩散泵油精炼的，在220~250℃的温度下扩散油的密度为0.85~0.9g/cm3，而250℃时液态锂的密度为0.503g/ cm3，因此金属锂会浮于扩散泵油的上部，而液态锂中的杂质会沉入扩散泵油的底部，从而除去金属锂中的杂质。但是目前金属锂在提纯时只能够在精炼锅内进行，导致精炼的效率低。而且在高温状态下，液态锂很容易被空气中的氧气氧化，影响了金属锂的产率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够在封闭环境下对金属锂进行精炼，并且避免空气对金属锂氧化的精炼装置及精炼方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该精炼装置，其特征在于：包括精炼罐以及输送管，输送管的输入端伸入精炼罐的中部或下部，精炼罐的底部设置有排渣口，且排渣口上设置有排渣阀，精炼罐的上部连接有抽负压装置，且精炼罐的上部还连接有进气管。
优选的，所述的输送管包括设置在精炼罐内的出液管以及设置在精炼罐上侧的精炼罐输出管，出液管的下端伸至精炼罐的中部或下部，上端与精炼罐输出管的输入端相连通，环绕精炼罐输出管设置有管道夹套。环绕精炼罐输出管设置有管道夹套，能够避免液态锂进入到精炼罐输出管内时，由于温度降低而凝固，从而堵塞精炼罐输出管，保证设备运行稳定。
优选的，所述的输送管的输入端设置有过滤罩。过滤罩能够对送出的液态锂进行过滤，保证送出的锂的纯度高。
优选的，环绕所述的精炼罐设置有罐体夹套。通过罐体夹套能够使精炼罐内维持恒温，避免金属锂凝固而影响金属锂的精炼。
优选的，所述的精炼罐的下侧设置有废渣收集装置。废渣收集装置能够收集扩散泵油以及分离出的杂质，使扩散泵油实现了循环使用。
优选的，所述的废渣收集装置包括密封仓以及杂质筒，杂质筒的上侧敞口设置，杂质筒设置在密封仓内，密封仓的顶部设置有与排渣阀连通的进渣管。杂质筒设置在封闭的密封仓内，既能够避免空气由排渣口进入到精炼罐内对金属锂造成氧化，又能够避免对环境造成污染。
优选的，所述的密封仓的底部设置有轨道，杂质筒的底部设置有与轨道相配合的轨道轮。杂质筒的底部设置有与轨道相配合的轨道轮，即方便了杂质筒的移出和移入，又能够保证杂质筒与进渣管对正。
优选的，所述的精炼罐串联设置有若干个，且每相邻的两个精炼罐之间设置有输送阀。
一种使用上述的精炼装置对锂精炼的精炼方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）向精炼罐内加入扩散泵油，并使其温度升至250℃；
步骤2）通过抽负压装置对精炼罐内抽真空，然后通过进气管向精炼罐内通入保护气体；
步骤3）将粗锂投入精炼罐内；
步骤4）待粗锂完全融化并在精炼罐内分层后，通过进气管对精炼罐加压，使上层的液态锂经输送管送出，精炼罐下层的扩散泵油经排渣口排出；
步骤5）精炼后的液态锂送入到沉降罐内，并使沉降罐的温度维持210~230℃，静置后得到上层的金属锂。
优选的，步骤2）中所述的保护气体为氮气或惰性气体。氮气和惰性气体不会与金属锂发生反应，保证精炼后的金属锂的纯度高。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本精炼装置的精炼罐连接有进气管和抽负压装置，能够将精炼罐内的空气排空，避免金属锂被空气中的氧气氧化，保证了金属锂的产率，而且精炼罐为金属锂的精炼提供了一个封闭的环境，对金属锂的精炼效率高，在精炼完成后，通过进气管向精炼罐内通入保护气体，通过压差实现了液态锂的输送，能够保证液态锂输送顺畅，且输送稳定，本精炼装置不仅可以用于金属锂的精炼，也可以用去其他类似性质的物料的精炼。
本精炼方法实现了连续对金属锂进行精炼，并且对金属锂的精炼在封闭的环境中进行，避免引入新的杂质，也避免金属锂受到氧化，操作方便，精炼后的金属锂的纯度高。
附图说明
图1为精炼装置的主视剖视示意图。
图2为精炼罐的主视剖视示意图。
图3为杂质筒的主视剖视示意图。
图中：1、安装平台 2、精炼罐 3、加料口 4、搅拌装置 5、精炼罐输出管 6、输送阀 7、沉降罐输入管 8、储料罐 9、储料罐输入管 10、密封仓 11、杂质筒 12、升降台 13、搅拌电机 14、搅拌桨叶 15、出液管 16、过滤罩 17、排渣阀 18、支撑腿 19、连接杆 20、扶手 21、轨道轮 22、轨道 23、沉降罐 24、沉降罐输出管。
具体实施方式
图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。
一种精炼装置，包括精炼罐2以及输送管，输送管的输入端伸入精炼罐2的中部或下部，精炼罐2的底部设置有排渣口，且排渣口上设置有排渣阀17，精炼罐2的上部连接有抽负压装置，且精炼罐2的上部还连接有进气管。本精炼装置的精炼罐连接有进气管和抽负压装置，能够将精炼罐2内的空气排空，避免金属锂被空气中的氧气氧化，保证了金属锂的产率，而且精炼罐2为金属锂的精炼提供了一个封闭的环境，对金属锂的精炼效率高，在精炼完成后，通过进气管向精炼罐2内通入保护气体，通过压差实现了液态锂的输送，能够保证液态锂输送顺畅，且输送稳定。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。
具体的：如图1~3所示：精炼装置还包括安装平台1、沉降罐23、储料罐8以及废渣收集装置，精炼罐2、沉降罐23和储料罐8均安装在安装平台1上侧，且精炼罐2、沉降罐23以及储料罐8在安装平台1上由左至右依次设置。安装平台1的两侧均设置有爬梯，从而方便向精炼罐2内投入粗锂，也方便由储料罐8内取出精炼后的金属锂。
废渣收集装置设置在安装平台1的下侧，沉降罐23和精炼罐2的下侧均对应设置有废渣收集装置。沉降罐23和精炼罐2的结构相同。
环绕精炼罐2设置有罐体夹套，罐体夹套连接有油温机，通过油温机能够对罐体夹套加热，进而对精炼罐2进行加热。精炼罐2连接有抽负压装置，在本实施例中，抽负压装置为真空泵。通过抽负压装置能够对精炼罐2抽负压或真空，既能够将精炼罐2内的空气排出，避免金属锂受到氧化，又能够使精炼罐2和沉降罐23之间以及沉降罐23和储料罐8之间产生压差，从而方便液态锂的输送。精炼罐2的上部还连接有进气管，通过进气管可以向精炼罐2内冲入保护气体，保护气体为氮气或惰性气体，方便调节精炼罐2的压差，进而方便了金属锂在精炼罐2和沉降罐23之间以及沉降罐23和储料罐8之间进行输送。
精炼罐2内设置有搅拌装置4，搅拌装置4包括搅拌电机13以及搅拌桨叶14，搅拌桨叶14设置在精炼罐2内，搅拌电机13安装在精炼罐2的顶部，搅拌电机13的输出轴与搅拌桨叶14相连，并带动其转动，从而实现了对精炼罐2内的物料的搅拌，使融化后的金属锂内的杂质能够快速与液态锂分离，提高了精炼速度。
输送管包括出液管15以及精炼罐输出管5，出液管15竖向设置在精炼罐2内，且出液管15位于精炼罐2的侧部，以避免对搅拌桨叶14的搅拌造成妨碍。出液管15的下端为输入端，上端为输出端，出液管15的输入端伸至精炼罐2的中部或下部，在本实施例中，出液管15的输入端伸至精炼罐2的下部，出液管15的输入端设置有过滤罩16，能够避免杂质进入到出液管15内。精炼罐输出管5位于精炼罐2的上部右侧，精炼罐输出管5的下端与出液管15的上端相连通，环绕精炼罐输出管5设置有管道夹套，管道夹套与油温机相连，避免液态锂进入到精炼罐输出管5内时由于温度降低而凝固。
精炼罐2的顶部左侧设置有加料口3，加料口3的端部可拆卸的安装有盲板，通过盲板可以对加料口3进行封闭。通过加料口3可以向精炼罐2内投入粗锂。沉降罐23的左侧上部设置有沉降罐输入管7，沉降罐输入管7和精炼罐2的精炼罐输出管5相连通，且沉降罐输入管7和精炼罐输出管5之间设置有输送阀6。沉降罐23内的出液管15的上端与沉降罐23的沉降罐输出管24相连通，储料罐8的上侧设置有储料罐输入管9，沉降罐输出管24和储料罐输入管9相连通，且沉降罐输出管24和沉降罐输入管9之间也设置有输送阀6。环绕沉降罐输入管7、沉降罐输出管24和储料罐输入管9均设置有管道夹套，且管道夹套均与油温机相连通。
精炼罐2和沉降罐23的底部均设置有排渣口，排渣口上均设置有排渣阀17，排渣阀17的输入端与排渣口相连通，输出端与对应的废渣收集装置相连通。
废渣收集装置包括密封仓10以及杂质筒11，密封仓10的顶部设置有进渣管，进渣管的下端与密封仓10密封连接，上端与对应侧排渣阀17的的下端密封连接，杂质筒11的上端敞口设置，杂质筒11位于进渣管的正下方，用于承接杂质。密层仓10的底部两侧对称设置有轨道22，杂质筒11的底部设置有与轨道22相配合的轨道轮21，既方便了杂质筒11的送入送出，又能够保证杂质筒11与进渣管对正。杂质筒11的两侧均设置有扶手20，方便杂质筒11的移动。
密封仓10的两侧均设置有支撑腿18，支撑腿18的上侧设置有连接杆19，连接杆19的下端与支撑腿18相连，上端与密层仓10的对应侧可拆卸的连接，使密封仓10的高度适中。密层仓10的底部还可以设置升降台12，用于调节密封仓10的高度。在本实施例中，与沉降罐23相配合的密封仓10的底部设置有升降台12，以方便密封仓10的升降，此时连接杆19的下端与支撑腿18可升降的连接。
一种使用上述的精炼装置对锂精炼的精炼方法，包括如下步骤：
步骤1）向精炼罐2内加入扩散泵油，并使其温度升至250℃。
向精炼罐2内加入扩散泵油，并通过油温机对罐体夹套进行加热，使精炼罐2内的扩散泵油的温度达到250℃，以对粗锂进行油精炼。
步骤2）通过抽负压装置对精炼罐2内抽真空，然后通过进气管向精炼罐2内通入保护气体。
通过抽负压装置对精炼罐2抽真空，然后再通过进气管向精炼罐2内通入保护气体，以避免金属锂与氧气发生反应，保护气体为氮气或惰性气体，在本实施例中，保护气为氩气。
步骤3）将粗锂投入精炼罐2内。
将粗锂通过加料口3投入到精炼罐2内，搅拌电机13带动搅拌桨叶14对精炼罐2内搅拌。
步骤4）待粗锂完全融化并在精炼罐2内分层后，通过进气管对精炼罐2加压，使上层的液态锂经输送管送出，精炼罐2下层的扩散泵油经排渣口排出。
待粗锂完全融化并在精炼罐2内分层后，通过进气管向精炼罐2内加压，使液态锂进入到沉降罐23内，精炼罐2下层的扩散泵油以及杂质进入到杂质筒11内。
步骤5）精炼后的液态锂送入到沉降罐23内，并使沉降罐23的温度维持210~230℃，静置后得到上层的金属锂。
先将沉降罐23抽真空，然后再通入保护气体。对油精炼后的液态锂在沉降罐23内完成干精炼，通过油温机使沉降罐23内维持210~230℃，搅拌电机13带动搅拌桨叶14对沉降罐23内搅拌。待静置后，通过进气管向沉降罐23通入保护气体，将上层液态锂送入到储料罐8内储存，完成金属锂的精炼。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种精炼装置，其特征在于：包括精炼罐（2）以及输送管，输送管的输入端伸入精炼罐（2）的中部或下部，精炼罐（2）的底部设置有排渣口，且排渣口上设置有排渣阀（17），精炼罐（2）的上部连接有抽负压装置，且精炼罐（2）的上部还连接有进气管。
2.根据权利要求1所述的精炼装置，其特征在于：所述的输送管包括设置在精炼罐（2）内的出液管（15）以及设置在精炼罐（2）上侧的精炼罐输出管（5），出液管（15）的下端伸至精炼罐（2）的中部或下部，上端与精炼罐输出管（5）的输入端相连通，环绕精炼罐输出管（5）设置有管道夹套。
3.根据权利要求1或2所述的精炼装置，其特征在于：所述的输送管的输入端设置有过滤罩（16）。
4.根据权利要求1所述的精炼装置，其特征在于：环绕所述的精炼罐（2）设置有罐体夹套。
5.根据权利要求1所述的精炼装置，其特征在于：所述的精炼罐（2）的下侧设置有废渣收集装置。
6.根据权利要求5所述的精炼装置，其特征在于：所述的废渣收集装置包括密封仓（10）以及杂质筒（11），杂质筒（11）的上侧敞口设置，杂质筒（11）设置在密封仓（10）内，密封仓（10）的顶部设置有与排渣阀（17）连通的进渣管。
7.根据权利要求6所述的精炼装置，其特征在于：所述的密封仓（10）的底部设置有轨道（22），杂质筒（11）的底部设置有与轨道（22）相配合的轨道轮（21）。
8.根据权利要求1所述的精炼装置，其特征在于：所述的精炼罐（2）串联设置有若干个，且每相邻的两个精炼罐（2）之间设置有输送阀（6）。
9.一种使用权利要求1~8任一项所述的精炼装置对锂精炼的精炼方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）向精炼罐（2）内加入扩散泵油，并使其温度升至250℃；
步骤2）通过抽负压装置对精炼罐（2）内抽真空，然后通过进气管向精炼罐（2）内通入保护气体；
步骤3）将粗锂投入精炼罐（2）内；
步骤4）待粗锂完全融化并在精炼罐（2）内分层后，通过进气管对精炼罐（2）加压，使上层的液态锂经输送管送出，精炼罐（2）下层的扩散泵油经排渣口排出；
步骤5）精炼后的液态锂送入到沉降罐（23）内，并使沉降罐（23）的温度维持210~230℃，静置后得到上层的金属锂。
10.根据权利要求9所述的精炼方法，其特征在于：步骤2）中所述的保护气体为氮气或惰性气体。
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