CN203451634U

CN203451634U - 一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置

Info

Publication number: CN203451634U
Application number: CN201320591037.7U
Authority: CN
Inventors: 刘洪�; 何西平; 刘书琦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2023-09-23

Abstract

本实用新型提供一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置，下插式阴极套管通过阴极绝缘密封套管固定在阴极绝缘托板上，并与电解槽体相连构成电解装置的阴极；合金收集杯通过合金托板与合金导流管相连；阴极室是用刚玉制作的在电解质液面下均布孔隙的套管，连接固定在电解槽盖上；石墨阳极管通过阳极吊架及导电板连接固定在电解槽盖上，在阳极区电解槽盖部分设有氯气输出管；在电解槽盖阴极室部分设计氩气进出口；在电解槽盖设有观察口，用以观察电解液面高度；氩气输进管和氩气输出管从阳极区电解槽盖通入阴极室，向阴极室提供保护氩气；液态熔盐输入管从电解槽盖的侧面通入电解槽内。本装置通过新型电解槽制备各种比例锂含量的镁锂合金，解决了生产过程中镁锂合金自动收集的问题，可实现连续生产。

Description

一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置

技术领域

本实用新型涉及一种合金的生产装置，具体涉及一种熔盐电解法制取镁锂合金的装置。

背景技术

镁锂合金(magnesium-lithium alloy)是目前结构金属材料最轻的金属材料，密度一般为1.35～1.65g/cm³(当锂的含量为6.9%时，镁锂合金密度为1.57g/cm³，当锂的含量为13.0%时，镁锂合金的密度为1.42g/cm³，当锂含量大于31%后，镁锂合金的密度将小于1g/cm³，此时镁锂合金能够浮于水面上)，比普通镁合金轻1/4～1/3，比铝合金轻1/3～1/2，被称为超轻合金。镁锂合金具有高的比强度比刚度以及抗高能粒子穿透能力，具备良好的导热、导电、延展性，阻尼大，减震降噪效果好，在屏蔽电磁干扰方面,也有突出表现。镁锂合金最大特色为可常温塑性加工成型，如轧延、冲压等技术大量生产，也可铸造成型和半固态注塑成型。是航空、航天、兵器工业、核工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域最理想并有着巨大发展潜力的结构材料之一。

目前工业上基本采用是对掺法生产镁锂合金。这种方法是用高纯度锂和镁进行高温熔炼，铸成镁锂合金。由于密度小（锂密度为0.534g/cm³，镁密度为1.735g/cm³），熔点低，在高温熔炼时锂易于集聚，且易于发生偏析，均匀性差，制成的镁锂合金成分不稳定；同时锂的挥发和烧损达到20～30%，回收率低，成本高。

与对掺法相比，熔盐电解法可以实现一步制取不同比例锂含量的镁锂合金，既可以单独使用，又可以作为制备其他合金（如铝镁锂、钛镁锂等合金）的中间母合金，可以大幅减少锂二次熔炼时的烧损，提高锂的回收率，降低生产成本，且工艺稳定性好。

目前已有的熔盐电解法制取镁锂系合金的制取方法及装置均为小型实验方法装置，投入工业规模化生产尚有较大距离。其中对生成的镁锂合金收集一般采用开放式手工舀取方法，实现连续性生产难度大；制取过程中易于氯气泄漏，对人身和环境都会造成严重伤害，生产条件要求高；电解槽体一般采用石墨坩埚，强度低，易于破损，更换频率高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置，可实现规模化连续生产，成本低，生产过程绿色环保。

本实用新型的技术方案是：一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置，其特征在于：下插式阴极套管通过阴极绝缘密封套管固定在阴极绝缘托板上，并与电解槽体相连构成电解装置的阴极；合金收集杯通过合金托板与合金导流管相连；阴极室是用刚玉制作的在电解质液面下均布孔隙的套管，连接固定在电解槽盖上；石墨阳极管通过阳极吊架及导电板连接固定在电解槽盖上，在阳极区电解槽盖部分设有氯气输出管；在电解槽盖阴极室部分设计氩气进出口；在电解槽盖设有观察口，用以观察电解液面高度；氩气输进管和氩气输出管从阳极区电解槽盖通入阴极室，向阴极室提供保护氩气；液态熔盐输入管从电解槽盖的侧面通入电解槽内。

与已有技术相比，本实用新型采用可循环冷却的不锈钢电极槽体，在保证电解反应室达到工艺要求的温度下，在电极槽体内壁形成熔盐冻壳，氯化物电解质溶液不直接接触电解槽不锈钢内壁，基本解决了氯化物电解过程中的电解设备严重腐蚀和强度问题；通过合金收集杯和合金导流管，利用重力引导生成的镁锂合金溶液自然流入合金收集室，解决了连续收集问题，可实现规模化连续生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下为本实用新型优选实施例。

本实用新型中氯化锂LiCl、氯化钾KCl和无水氯化镁MgCl₂均为工业级原料，在使用前分别进行充分烘干，要求水分含量小于1%。

将氯化锂LiCl、氯化钾KCl按照一定比例混合，再将无水氯化镁MgCl₂加入。将以上混合物料放置在加热设备中升温加热至480～600摄氏度，获得混合熔盐液体。

采用的电解槽如图1所示。其中，下插式阴极导电管2通过阴极绝缘密封套管固定在阴极绝缘托板3上，并与电解槽体1相连构成电解装置的阴极；合金收集杯5通过合金托板17与合金导流管6相连；阴极室8是用刚玉制作的在电解质液面下均布孔隙的套管，连接固定在电解槽盖16上；石墨阳极管9通过阳极吊架及导电板10连接固定在电解槽盖16，在刚玉阴极室套管外壁与电极槽体内壁间形成阳极区，并在阳极区电解槽盖16部分设有氯气输出管14；在电解槽盖16阴极室部分设计氩气进出口；在电解槽盖16设有观察口15，用以观察电解液面高度。

将混合熔盐液体置于电解槽中，给电解槽接入交流电，补充加热混合熔盐液体，当电解室内温度达到电解工艺温度430～450摄氏度时，切断交流电源，接通直流电源开始电解。电解过程中，随着镁锂合金的不断生成，氯化锂和氯化镁不断消耗，氯化钾为熔剂，基本不消耗。在生产过程中，氯化锂和氯化镁不断消耗，通过熔盐输入管13补充氯化锂和氯化镁，不断重复上述步骤。

在电解过程中镁锂合金在阴极生成后浮在阴极室电解熔液的上部，并因表面张力逐步聚集，聚集的镁锂合金达到一定高度后溢入收集杯，通过导流管6进入合金收集室7，收集室内的液态镁锂合金达到一定重量时移入铸锭室自然冷却铸锭。根据电解质混合物料中氯化镁的重量比，获得的镁锂合金中的锂的含量在5.5～45.6之间。整个过程均在氩气保护下进行。

电解过程中，在阳极生成的氯气通过氯气输出管14收集到电解槽外的反应塔，与过量氢氧化锂反应，生成氯化锂，作为生产原料回收使用，实现氯气充分回收，最大程度达到绿色环保生产要求。

Claims

1.一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置，其特征在于：下插式阴极套管（2）通过阴极绝缘密封套管（4）固定在阴极绝缘托板（3）上，并与电解槽体（1）相连构成电解装置的阴极；合金收集杯（5）通过合金托板（17）与合金导流管（6）相连；阴极室（8）是用刚玉制作的在电解质液面下均布孔隙的套管，连接固定在电解槽盖（16）上；石墨阳极管（9）通过阳极吊架及导电板（10）连接固定在电解槽盖（16）上，在阳极区电解槽盖（16）部分设有氯气输出管（14）；在电解槽盖（16）阴极室部分设计氩气进出口；在电解槽盖（16）设有观察口（15），用以观察电解液面高度；氩气输进管（11）和氩气输出管（12）从阳极区电解槽盖（16）通入阴极室（8），向阴极室提供保护氩气；液态熔盐输入管（13）从电解槽盖（16）的侧面通入电解槽内。