CN116426770A - 一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐，还原罐内设有金属锂高温蒸汽收集装置，金属锂高温蒸汽收集装置包括收集罐，所述收集罐固定在安装部上，收集罐远离所述安装部的一端开有收集口，安装部上安装有隔套，隔套与所述安装部之间形成密封腔，安装部上安装有密封件，密封件贯穿所述安装部，密封件具有延伸至密封腔的部分和收集罐内的部分，且所述密封件延伸至收集罐内的长度可调，调节密封件延伸至所述收集罐内的长度以封闭或打开所述收集口。本发明中，能够在金属锂还原过程中进行气体金属锂的收集，不需要二次蒸馏分离就可以实现金属锂的收集，增大收集效率，同时确保了金属锂收集过程的安全性。

Description

一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐

技术领域

本发明涉及金属锂制备相关设备技术领域，尤其涉及一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐。

背景技术

前金属锂生产来自于电解法金属锂。电解法制备金属锂需要先将碳酸锂与盐酸反应生产氯化锂，再将氯化锂进行干燥后进行熔融电解，再在氩气保护下进行金属锂的铸造。电解法制造金属锂的原料氯化锂极易吸水，干燥和保存难度大，电解过程的副产品氯气是一种有毒气体，微量的气体泄漏都会造成环境的极大污染。随着绿色环保理念的推广，金属锂的绿色制备方法层出不穷，碳酸锂碳热还原、碳酸锂硅粉热还原、铝热还原法等方法相继诞生。无论采用哪种还原方法，金属锂的收集都必须是在蒸汽状态下进行，而且金属锂蒸汽的化学活性极活泼，可与氧气、氮气、二氧化碳等进行反应，生成杂质。金属锂的收集装置是热还原法制备金属锂的必备装置，也是行业急需解决的课题。

目前的还原装置是在金属锂还原后，将还原渣和金属锂一起冷却后，再进行二次蒸馏分离，不能实现连续化生产，效率低下，二次蒸馏过程造成金属产品的收率低。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐。

本发明提出的一种金属锂高温蒸汽收集装置，包括收集罐，所述收集罐固定在安装部上，所述收集罐远离所述安装部的一端开有收集口，所述安装部上安装有隔套，所述隔套与所述安装部之间形成密封腔，所述安装部上安装有密封件，所述密封件贯穿所述安装部并具有延伸至所述密封腔的部分和收集罐内的部分，且所述密封件延伸至所述收集罐内的长度可调，调节所述密封件延伸至所述收集罐内的长度以封闭或打开所述收集口。

在使用过程中将该收集罐固定在金属锂的还原罐内，与现有技术相同，金属锂在高温且真空的还原罐中进行，在金属锂还原过程中调节密封件向远离收集口方向移动进而增大密封件在密封腔中的长度，使收集口打开，在金属锂真空、高温还原过程中，产生的金属锂气体通过收集口进入到收集罐中，待还原完成后通过调节密封件向靠近收集口方向移动并使密封件密封收集口，然后将该装置从还原罐中取出，进而收集罐中的金属锂气体液化，液化的锂通过收集口排至金属锂铸造模中。

可以通过现有技术中的电动伸缩杆或电机直接带动该密封件动作实现对收集口的打开或封闭，当然了该电动伸缩杆或电机安装在密封腔内，但是需要通过蓝牙或网络信号控制电动伸缩杆的动作。

作为本发明进一步优化的方案，所述密封件延伸至所述密封腔的部分设有第一磁性部件，所述隔套的外侧设有第二磁性部件，第二磁性部件吸附所述第一磁性部件，通过外力使所述第二磁性部件相对所述隔套动作，由于第二磁性部吸附第一磁性部件且第一磁性部件与密封件固定，进而调节所述密封件延伸至所述收集罐内的长度。

优选的，所述密封件通过螺纹方式安装在所述安装部上，所述第二磁性部件套设在所述隔套外，且第二磁性部件和第一磁性部件可以相对所述隔套转动，所述第二磁性部件转动带动所述第一磁性部件转动以实现所述密封件对收集口的打开或封闭。

优选的，第二磁性部件为筒状。

优选的，所述密封件滑动安装在所述安装部上，所述第二磁性部件滑动安装在所述隔套外，滑动所述第二磁性部件带动所述第一磁性部件移动以实现密封件对收集口的打开或封闭。

优选的，还包括降温结构，所述降温结构设在所述安装部上并对所述安装部降温。

优选的，所述降温结构包括开设在所述安装部上的液冷腔，所述安装部上设有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管均与所述液冷腔连通，对收集罐内的高温进行分隔，避免高温使第一磁性部件或第二磁性部件消磁。

优选的，所述收集罐的外部缠绕有加热件，避免液体的锂凝固呈固体的锂。

优选的，所述安装部上设有进气管和出气管，所述进气管和所述出气管均与所述收集罐连通，进气管和出气管上均设有阀门，便于在收集罐中通入氩气同时，便于对该收集罐中抽真空。

一种应用金属锂高温蒸汽收集装置的金属锂还原罐，包括罐体和固定在所述罐体上的法兰，上述金属锂高温蒸汽收集装置安装在所述法兰上，且收集罐位于所述罐体内，所述安装部位于所述罐体外。

本发明中，所提出的一种金属锂高温蒸汽收集装置及其应用的金属锂还原罐，能够在金属锂还原过程中进行金属锂的收集，不需要二次蒸馏分离就可以实现金属锂的收集增大收集效率，同时确保了金属锂收集过程的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明金属锂高温蒸汽收集装置实施例一结构示意图；

图2为本发明一种应用金属锂高温蒸汽收集装置的金属锂还原罐结构示意图；

图3为本发明金属锂高温蒸汽收集装置在铸造锂过程中结构示意图；

图4为本发明金属锂高温蒸汽收集装置实施例二结构示意图。

图中：1、收集罐；2、安装部；20、液冷腔；3、收集口；4、隔套；5、密封件；6、密封腔；7、第一磁性部件；8、第二磁性部件；9、进液管；10、出液管；11、加热件；12、罐体；13、法兰；14、进氩气管；15、进气管；16、出气管；17、支架；18、模具。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。

实施例一

如图1所示的一种金属锂高温蒸汽收集装置，包括收集罐1，该收集罐1为316S不锈钢制成，耐高温、耐腐蚀，收集罐1通过焊接方式固定在安装部2上，具体的，该安装部2可以为现有技术中的法兰盖板；收集罐1远离安装部2的一端开有收集口3，安装部2上安装有隔套4，隔套4与安装部2之间形成密封腔6，为了保证隔套4对安装部2的密封，可以在隔套4和所述安装部2之间设置弹性密封圈(图中未示出)，安装部2上安装有密封件5，具体的，安装部2上开有通孔，密封件5为柱状，密封件5贯穿通孔并具有延伸至密封腔6的部分和收集罐1内的部分，密封件5与收集孔相对，且密封件5延伸至收集罐1内的长度可调，通过调节密封件5延伸至收集罐1内的长度实现封闭或打开收集口3；

如图1所示，具体的，密封件5延伸至密封腔6的部分设有第一磁性部件7，第一磁性部件7为磁铁，且第一磁性部件7通过固定件固定在密封件5上，具体的，该固定件为螺钉，当然在一些实施例中本领域技术人员也可以通过热胀冷缩的工艺将该第一磁性部件7固定在密封件5上，优选的，该第一磁性部件7为筒状磁铁；隔套4的外侧设有第二磁性部件8，第二磁性部件8为磁铁，第二磁性部件8通过磁力吸附第一磁性部件7，外力带动第二磁性部件8相对隔套4动作，由于第二磁性部件8与第一磁性部件7吸附且第一磁性部件7与密封件5固定，进而调节密封件5延伸至收集罐1内的长度。

在本实施例中优选的，密封件5通过螺纹方式安装在安装部2上，第二磁性部件8为筒状套设在隔套4外，第二磁性部件8可以相对隔套4转动，当需要关闭收集口3时，转动第二磁性部件8，第二磁性部件8吸附第一磁性部件7进而带动第一磁性部件7转动，第一磁性部件7固定在密封件5上从而带动密封件5转动，密封将与安装部2通过螺纹方式连接进而使密封部向靠近收集口3方向移动并密封收集口3。

优选的，该收集口3为圆柱状并与密封件5远离隔套4的一端匹配。

优选的，还包括降温结构，降温结构设在安装部2上并对安装部2降温。

具体的，降温结构包括开设在安装部2上的液冷腔20，安装部2上设有进液管9和出液管10，进液管9和出液管10均与液冷腔20连通，通过进液管9和出液管10的设置进而便于对液冷腔20中通入循环和冷却液；

优选的，安装部2上设有进气管15和出气管16，进气管15和出气管16均与收集罐1连通，进气管15和出气管16上均设有阀门。

如图2所示，一种应用金属锂高温蒸汽收集装置的金属锂还原罐，包括罐体12和固定在罐体12上的法兰13，上述金属锂高温蒸汽收集装置安装在法兰13上，且收集罐1位于罐体12内，安装部2位于罐体12外。

在对金属锂还原过程中，首先通过安装部2固定在法兰13上，并使收集罐1位于罐体12内，为了保证罐体12的封闭性，在法兰13和安装部2之间可以设置密封件5，然后将物料放置在罐体12，且该物料位于收集罐1和罐体12之间，保证收集口3打开的状态下，然后通过抽真空设备通过进气管15和出气管16对罐体12内抽真空，具体的，进气管15连接氩气，出气管16连接真空泵，首先关闭进气管15上的真空泵对收集罐1和罐体12进行抽真空，然后打开进气管15上的阀门，关闭出气管16阀门，通过进气管15对收集罐1和罐体12内填充氩气，然后关闭进气管15阀门打开出气管16阀门对收集罐1和罐体12内抽真空，如此反复去除收集罐1和罐体12内的空气并使其收集罐1和罐体12内保持真空状态；

然后对罐体12加热进行高温下的金属锂还原反应，在反应过程中产生的高温气体锂部分排至收集罐1内；

在金属锂高温还原过程中，通过泵将冷却液输送至液冷腔20中，且液冷腔20中的液体通过出液管10排出，进而实现对液冷腔20中循环的冷却液避免高温影响隔套4的密封性和避免第一磁性部件7和第二磁性部件8消磁。

优选的，该法兰13上连接有进氩气管14，进氩气管14上设有阀门，氩气管与罐体12连通，当还原反应结束后，通过进氩气管14在罐体12和收集罐1内鼓入氩气，进而使位于收集罐1和罐体12中的气体锂排至收集罐1中，同时对收集口3和密封件5的外壁鼓风避免收集口3和密封件5上有液态或气体锂；

然后，通过转动第二磁性部件8带动密封件5相对安装部2转动，进而使密封件5密封收集口3；

然后收集罐1和安装部2从法兰13上拆卸，如图3所示，将收集罐1竖向放置，具体的通过支架17对收集罐1进行支撑，在收集罐1的与底部与收集口3相对位置放置铸造模具18，收集罐1中储存的金属锂以液态形式存在，然后通过第二磁性部件8带动密封件5移动打开收集口3，将收集罐1中的液态锂输送至铸造模具18中，在此过程中通过在模具18中和收集口3附近排放氩气避免液体锂发生反应。

如图3所示，优选的，收集罐1的外部缠绕有加热件11，该加热件11可以为现有技术中的电加热丝。

且在此过程中加热件11给收集罐1加热，避免收集罐1中的液态锂固化不能排出收集罐1。

优选的，该收集口3设有两个，密封件5也设有两组，相对应的隔套4和第一磁性部件7、第二磁性部件8也分别是设有两组。

实施例二

如图4所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，密封件5滑动安装在安装部2上，第二磁性部件8滑动安装在隔套4外，滑动第二磁性部件8带动第一磁性部件7移动以实现密封件5对收集口3的打开或封闭。

本实施例为通过第二磁性部带动第一磁性部动作实现带动密封件5对收集口3的打开或封闭的另一种实现方式。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属锂高温蒸汽收集装置，包括收集罐(1)，其特征在于，所述收集罐(1)固定在安装部(2)上，所述收集罐(1)远离所述安装部(2)的一端开有收集口(3)，所述安装部(2)上安装有隔套(4)，所述隔套(4)与所述安装部(2)之间形成密封腔(6)，所述安装部(2)上安装有密封件(5)，所述密封件(5)贯穿所述安装部(2)并具有延伸至所述密封腔(6)的部分和收集罐(1)内的部分，且所述密封件(5)延伸至所述收集罐(1)内的长度可调，调节所述密封件(5)延伸至所述收集罐(1)内的长度以封闭或打开所述收集口(3)。

2.根据权利要求1所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述密封件(5)延伸至所述密封腔(6)的部分设有第一磁性部件(7)，所述隔套(4)的外侧设有第二磁性部件(8)，第二磁性部件(8)吸附所述第一磁性部件(7)，所述第二磁性部件(8)相对所述隔套(4)动作进而调节所述密封件(5)延伸至所述收集罐(1)内的长度。

3.根据权利要求2所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述密封件(5)通过螺纹方式安装在所述安装部(2)上，所述第二磁性部件(8)套设在所述隔套(4)外，所述第二磁性部件(8)转动带动所述第一磁性部件(7)转动以实现所述密封件(5)对收集口(3)的打开或封闭。

4.根据权利要求3所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，第二磁性部件(8)为筒状。

5.根据权利要求2所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述密封件(5)滑动安装在所述安装部(2)上，所述第二磁性部件(8)滑动安装在所述隔套(4)外，滑动所述第二磁性部件(8)带动所述第一磁性部件(7)移动以实现密封件(5)对收集口(3)的打开或封闭。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，还包括降温结构，所述降温结构设在所述安装部(2)上并对所述安装部(2)降温。

7.根据权利要求6所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述降温结构包括开设在所述安装部(2)上的液冷腔(20)，所述安装部(2)上设有进液管(9)和出液管(10)，所述进液管(9)和所述出液管(10)均与所述液冷腔(20)连通。

8.根据权利要求6所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述收集罐(1)的外部缠绕有加热件(11)。

9.根据权利要求1所述的金属锂高温蒸汽收集装置，其特征在于，所述安装部(2)上设有进气管(15)和出气管(16)，所述进气管(15)和所述出气管(16)均与所述收集罐(1)连通。

10.一种应用金属锂高温蒸汽收集装置的金属锂还原罐，其特征在于，包括罐体(12)和固定在所述罐体(12)上的法兰(13)，权利要求1-9任意一项的所述金属锂高温蒸汽收集装置安装在所述法兰(13)上，且收集罐(1)位于所述罐体(12)内，所述安装部(2)位于所述罐体(12)外。

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