專利名稱：一種金屬鋰電解槽的制作方法
技術領域：
本發明涉及堿金屬的冶煉設備，屬于冶金領域，特別涉及一種熔鹽電解法生產金屬鋰的裝置。
金屬鋰的生產一般采用熔鹽電解法。將顆粒氯化鋰置于電解槽中，在高溫狀態下熔融電解，以此制備金屬鋰。國內生產金屬鋰多采用方形凍殼式電解槽或方形襯磚式電解槽，生產能力低，勞動條件差。國外多采用園柱形襯磚槽，這類電解槽的生產能力大，能耗低，但產品質量差，金屬鋰產品易被襯里的雜質元素污染，使產品的純度受到限制。
本發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，生產出的金屬鋰的純度可達99．5％以上。
本電解槽的槽體采用碳鋼或不銹鋼板材，經焊接成園柱形內槽體，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，收集陽極產物氯氣。氯氣通過氯氣桶11頂部的排氯口26或側部排氯口25排出槽外，進入氯氣吸收系統。鋰收集罩7通過吊桿18固定在槽蓋19上，槽蓋19上設有取料口9和加料口10；從取料口9舀取電解產物金屬鋰，從加料口10往槽內加入氯化鋰；電解質在槽內形成凍殼5，交流電極13作補充加熱。
工藝參數工作電流強度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％；與國內現有的鋰電解槽相比，本電解槽具有電流強度大、產量高、成本低的優點，與國外的鋰電解槽相比，由本電解槽生產出的金屬鋰純度有顯著的提高。
圖1為電解槽結構圖；實施例電解槽槽體采用14mm的碳鋼板，經焊接成園柱形槽體。在槽體外圍和槽底部用8mm的碳鋼析焊接成冷卻套(即側夾層4和底夾層22)，生產期間在側夾層4和底夾層22中分別通入冷卻水，電解質在槽內壁結成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，便于電解質流動。陽極接線罐1內澆鑄巴氏合金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或側部25排出槽外，進入氯氣吸收系統。從加料口10往槽內加入氯化鋰。槽內設有三個交流電極，進行三相加熱。
工藝控制參數
陽極電流密度10kA／m2；工作電流強度13kA；槽電壓7～9V；交流電流強度3．6kA；交流電壓17V；槽溫390～420℃；陽極電流密度10kA／m2；電流效率80％；日產量65kg；金屬鋰品位99．5％。表1金屬鋰質量
權利要求
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)構成，其特征在于槽壁(3)和槽底(24)為夾層結構，在側夾層(4)和底夾層(22)內分別通入冷卻介質，槽內電流強度為13←kA，槽電壓為7～12V，槽溫為390～460℃，陰陽極間距為25～100mm，并在槽內設有交流電極(13)，陽極接線罐(1)內澆鑄易熔合金(2)。
2．根據權利要求1所述的電解槽，其特征在于所述的側夾層(4)和底夾層(22)內通入的冷卻介質為冷卻水。
3．根據權利要求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，通入的交流電流強度為2～5kA。
4．根據權利要求1所述的電解槽，其特征在于所述的陽極接線罐(1)內澆鑄的易熔合金(2)為巴氏合金。
全文摘要
本發明提供一種金屬鋰電解槽,涉及金屬鋰的冶煉設備,特別涉及熔鹽電解法生產金屬鋰的裝置。在電解法生產鋰的過程中,需解決電解槽的防腐問題;本電解槽槽體采用夾層結構,在其中通入循環冷卻介質,使槽內形成一定厚度的結殼,從而避免了電解質與槽體的直接接觸。槽體材質采用碳鋼或不銹鋼均可;并設有交流電極作補充加熱;陽極接線罐內澆鑄易熔合金來連接陽極;本電解槽的電流強度為13kA,電流效率達80%以上,產出的金屬鋰產品的純度達99.5%以上。
文檔編號C25C3/02GK1204700SQ9710759
公開日1999年1月13日 申請日期1997年7月8日 優先權日1997年7月8日
發明者張崇棟, 芮元營, 洪家和, 徐德清, 趙體福, 趙福祥, 張孟魁, 蔣俊, 徐再生 申請人:國營建中化工總公司