[实用新型]氯气回输内循环的熔融电解制锂装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及涉及国际专利分类C01D碱金属锂的化合物处理技术，尤其是氯气回输内循环的熔融电解制锂装置。

背景技术

锂是一种柔软的，银灰色，极易反应的碱金属元素。它在金属中比重最轻。锂在空气中易被氧化，所以须贮存于固体石蜡或惰性气体中。它能与水和酸作用放出氢气，易与氧、氮、硫等化合。锂盐在水中的溶解度与镁盐类似，而不同于其他的碱金属盐。

锂在自然界中丰度较大，居第27位，在地壳中约含0.0065％。锂仅以化合物的形式广泛存在于自然界中。锂的矿物有30余种，主要存在于锂辉石(LiAlSi₂O₆)和锂云母以及透锂长石((LiNa)AlSi₄O₁₀)和磷铝石中。在人和动物的有机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都有锂的存在。锂可由电解熔融的氯化锂而制得。Guntz首先建议用电解熔融的氯化锂和氯化钾的混合物来制备金属锂，这样可以把熔融温度从单质锂的610℃降低到400℃。以石墨为阳极，以低碳钢为阴极，电解槽压为6.0-6.5V。这样就可以得到纯度为99％的锂。

目前，工业生产金属锂的方法为电解熔融的氯化锂-氯化钾混合盐电解时，分解电解较小的锂离子首先析出成为金属锂：

阴极：Li⁺+e^-→Li，其中，Li为液态；

阳极：2Cl^-→Cl₂+2e^-

总反应式为：2LiCl₍₁₎→2Li⁺+2Cl^-→2Li+Cl₂

所用无水氯化锂为盐酸同碱性锂盐反应生成氯化锂溶液，再将该溶液高速蒸发浓缩结晶后，离心分离出结晶氯化锂后，再放入钛高温转炉内烘干，由于氯化锂的腐蚀性及吸水性都极强，生产环节易混入杂质，因此生产工艺复杂，对设备要求高，成本显著高出碱性锂盐，其次，由于电解时产生氯气会对设备、人员和环境造成严重影响，因此，一般生产企业无法生产金属锂，这也是造成金属锂售价居高的重要原因，同时也进一步使得后续应用成本长期以来无法逐步下降，限制了锂在相关行业中的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供氯气回输内循环的熔融电解制锂装置，在实现没有氯气外排的同时有效降低生产成本。

本实用新型的目的是通过如下技术措施实现的：反应池内安装电解槽，该电解槽包括相互连通的分解室和高温熔融室；分解室内安装石墨阳极，在石墨阳极外套装多孔不锈钢隔膜罩管，多孔不锈钢隔膜罩管上端穿出反应池顶部并连接氯气抽出口，在多孔不锈钢隔膜罩管外安装铁阴极，在分解室上部铁阴极外侧连接入循环空气入口；高温熔融室顶部安装循环空气回输管和加料斗，高温熔融室中部安装钛筛板，高温熔融室底部连接入氯气回输管；循环空气回输管上安装真空泵，循环空气回输管连通高温熔融室顶部和分解室顶部的循环空气入口，氯气回输管连通氯气抽出口和高温熔融室底部。

本实用新型的有益效果是：氯气回输管连通氯气抽出口和高温熔融室底部，不再向外排氯气，不但提高生产效率和金属锂品质，而且，避免了外排氯气所需的辅助设备以及其影响，另外，节省的相关浓缩结晶、离心分离、高温烘干、锂锭熔化和真空蒸馏等工艺，显著节省工序，降低设备和生产成本，安装、操作方便，反应速度快，结构整体性好，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型中制备方法应用装置结构原理示意图

附图标记包括：分解室1，循环空气入口2，铁阴极3，氯气抽出口4，多孔不锈钢隔膜罩管5，石墨阳极6，真空泵7，氯气回输管8，循环空气回输管9，加料斗10，高温熔融室11，烟气出口12，反应池13，燃烧器14，燃气入口15，钛筛板16，锥形汇集槽17，排料口18。

具体实施方式

本实用新型包括，反应池13、分解室1、高温熔融室11、铁阴极3、石墨阳极6、氯气回输管8和循环空气回输管9。以下结合附图和实施例进一步说明。