專利名稱：一種金屬鋰電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿金屬的冶煉設(shè)備，屬于冶金領(lǐng)域，特別涉及一種熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋰的裝置。
金屬鋰的生產(chǎn)一般采用熔鹽電解法。將顆粒氯化鋰置于電解槽中，在高溫狀態(tài)下熔融電解，以此制備金屬鋰。國內(nèi)生產(chǎn)金屬鋰多采用方形凍殼式電解槽或方形襯磚式電解槽，生產(chǎn)能力低，勞動(dòng)條件差。國外多采用園柱形襯磚槽，這類電解槽的生產(chǎn)能力大，能耗低，但產(chǎn)品質(zhì)量差，金屬鋰產(chǎn)品易被襯里的雜質(zhì)元素污染，使產(chǎn)品的純度受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種園柱形凍殼式電解槽，克服上述各種電解槽的不足之處，生產(chǎn)出的金屬鋰的純度可達(dá)99．5％以上。
本電解槽的槽體采用碳鋼或不銹鋼板材，經(jīng)焊接成園柱形內(nèi)槽體，在槽壁外圍和槽底部用碳鋼板或不銹鋼板焊成冷卻套，即側(cè)夾層4的外壁21和底夾層22的底板23；由槽底引入陽極14，陽極接線罐1內(nèi)澆鑄易熔合金2，用來連接石墨陽極14，陽極14上部開溝槽15，陽極14由絕緣墊17與槽底24和底板23絕緣。槽體側(cè)面引入鑄鋼陰極16，其主體部分為園桶形，與陽極14同心，并置于陽極14外面；陰極16與槽體3和外槽壁21用絕緣墊20絕緣。陰極16和陽極14之間有不銹鋼隔膜6，并懸掛在鋰收集罩7上。鋰收集罩7與提升管8相連，用來收集電解產(chǎn)物金屬鋰。鋰收集罩7也與氯氣罩12、氯氣桶11相連，收集陽極產(chǎn)物氯氣。氯氣通過氯氣桶11頂部的排氯口26或側(cè)部排氯口25排出槽外，進(jìn)入氯氣吸收系統(tǒng)。鋰收集罩7通過吊桿18固定在槽蓋19上，槽蓋19上設(shè)有取料口9和加料口10；從取料口9舀取電解產(chǎn)物金屬鋰，從加料口10往槽內(nèi)加入氯化鋰；電解質(zhì)在槽內(nèi)形成凍殼5，交流電極13作補(bǔ)充加熱。
工藝參數(shù)工作電流強(qiáng)度13kA；陰極電流密度7～12kA／m2；陽極電流密度8～14kA／m2；槽電壓7～10V；交流電壓8～20V；交流電流2～5kA；槽溫390～460℃；陰陽極間距25～100mm；電流效率80％；與國內(nèi)現(xiàn)有的鋰電解槽相比，本電解槽具有電流強(qiáng)度大、產(chǎn)量高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，與國外的鋰電解槽相比，由本電解槽生產(chǎn)出的金屬鋰純度有顯著的提高。


圖1為電解槽結(jié)構(gòu)圖；實(shí)施例電解槽槽體采用14mm的碳鋼板，經(jīng)焊接成園柱形槽體。在槽體外圍和槽底部用8mm的碳鋼析焊接成冷卻套(即側(cè)夾層4和底夾層22)，生產(chǎn)期間在側(cè)夾層4和底夾層22中分別通入冷卻水，電解質(zhì)在槽內(nèi)壁結(jié)成3～5mm厚的凍殼。由槽底引入陽極14，陽極14由石墨做成，上部開溝槽15，便于電解質(zhì)流動(dòng)。陽極接線罐1內(nèi)澆鑄巴氏合金3，用來連接石墨陽極14。陽極14由石棉水泥做的絕緣墊17與槽底24和底夾層底板23絕緣。陽極14外面有同心安置的鑄鋼陰極16。陰極兩臂與內(nèi)槽體和外槽壁用絕緣墊20絕緣。陰極16與陽極14之間的距離為40mm，陰極16與陽極14之間有不銹鋼隔膜6，隔膜6懸掛在鋰收集罩7上，電解產(chǎn)物金屬鋰通過鋰收集罩7和提升管8上升到接近取料口9，用金屬漏勺舀取金屬鋰，鑄成鋰錠。氯氣通過氯氣罩12由氯氣桶11頂部26或側(cè)部25排出槽外，進(jìn)入氯氣吸收系統(tǒng)。從加料口10往槽內(nèi)加入氯化鋰。槽內(nèi)設(shè)有三個(gè)交流電極，進(jìn)行三相加熱。
工藝控制參數(shù)
陽極電流密度10kA／m2；工作電流強(qiáng)度13kA；槽電壓7～9V；交流電流強(qiáng)度3．6kA；交流電壓17V；槽溫390～420℃；陽極電流密度10kA／m2；電流效率80％；日產(chǎn)量65kg；金屬鋰品位99．5％。表1金屬鋰質(zhì)量
權(quán)利要求
1．一種金屬鋰電解槽，由園柱形槽體(3)、陰極(16)、陽極(14)和隔膜(6)構(gòu)成，其特征在于槽壁(3)和槽底(24)為夾層結(jié)構(gòu)，在側(cè)夾層(4)和底夾層(22)內(nèi)分別通入冷卻介質(zhì)，槽內(nèi)電流強(qiáng)度為13←kA，槽電壓為7～12V，槽溫為390～460℃，陰陽極間距為25～100mm，并在槽內(nèi)設(shè)有交流電極(13)，陽極接線罐(1)內(nèi)澆鑄易熔合金(2)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于所述的側(cè)夾層(4)和底夾層(22)內(nèi)通入的冷卻介質(zhì)為冷卻水。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于所述的交流電極(13)為加熱電極，所加的交流電壓為8～20V，通入的交流電流強(qiáng)度為2～5kA。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于所述的陽極接線罐(1)內(nèi)澆鑄的易熔合金(2)為巴氏合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬鋰電解槽,涉及金屬鋰的冶煉設(shè)備,特別涉及熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋰的裝置。在電解法生產(chǎn)鋰的過程中,需解決電解槽的防腐問題;本電解槽槽體采用夾層結(jié)構(gòu),在其中通入循環(huán)冷卻介質(zhì),使槽內(nèi)形成一定厚度的結(jié)殼,從而避免了電解質(zhì)與槽體的直接接觸。槽體材質(zhì)采用碳鋼或不銹鋼均可;并設(shè)有交流電極作補(bǔ)充加熱;陽極接線罐內(nèi)澆鑄易熔合金來連接陽極;本電解槽的電流強(qiáng)度為13kA,電流效率達(dá)80%以上,產(chǎn)出的金屬鋰產(chǎn)品的純度達(dá)99.5%以上。
文檔編號(hào)C25C3/02GK1204700SQ9710759
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月8日
發(fā)明者張崇棟, 芮元營(yíng), 洪家和, 徐德清, 趙體福, 趙福祥, 張孟魁, 蔣俊, 徐再生 申請(qǐng)人:國營(yíng)建中化工總公司