一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備及其精煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬鋰精煉設(shè)備及其精煉方法，特別一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備及其精煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著一次鋰電池應用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，作為負極材料的電池級金屬鋰越來越多地應用于一次鋰電池行業(yè)。
[0003]在電池級金屬鋰生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的鋰錠縮孔端切頭料。這種切頭料的氧、氮含量不穩(wěn)定。因此，不能用于生產(chǎn)一次鋰電池的負極材料。
[0004]通常的處理方法是:1)降級使用。將其摻雜到工業(yè)級產(chǎn)品中進行熔煉回收。2)在干燥間內(nèi)進行恪煉得到電池級金屬鋰產(chǎn)品。
[0005]以上處理方法主要有兩個問題:一是成本較高。鋰錠縮孔端切頭料中金屬雜質(zhì)含量均能達到電池級金屬鋰的要求，只是其中的氧、氮含量不穩(wěn)定。二是產(chǎn)品質(zhì)量較差。采用第二種回收工藝得到的金屬鋰產(chǎn)品中氧、氮的含量仍然不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備及其精煉方法，利用本設(shè)備可在全密封、高真空和高純氬氣條件下，生產(chǎn)出高質(zhì)量的電池級金屬鋰產(chǎn)品O
[0007]—種電池級金屬鋰精煉設(shè)備及其精煉方法是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備包括熔鋰罐、第一加熱爐、管道過濾器、液封閥、第二加熱爐、純鋰罐、第三加熱爐、氬氣裝置、真空泵和控制柜；所述熔鋰罐上部設(shè)有熔鋰罐真空管和熔鋰罐氬氣管，所述熔鋰罐真空管和熔鋰罐氬氣管分別與外部的真空泵和氬氣裝置聯(lián)接；熔鋰罐罐蓋和熔鋰罐罐體通過法蘭全密封聯(lián)接；熔鋰罐內(nèi)部設(shè)有過濾桶，過濾桶上部通過法蘭懸掛在熔鋰罐罐體上端，過濾桶底部設(shè)有篩板和法蘭托環(huán)，在篩板和法蘭托環(huán)之間設(shè)有金屬過濾網(wǎng)；熔鋰罐底部設(shè)有熔鋰罐出料管；熔鋰罐外部設(shè)有第一加熱爐；
所述純鋰罐上部一側(cè)設(shè)有純鋰罐進料管，純鋰罐的底部設(shè)有純鋰罐出料管，純鋰罐上部另一側(cè)設(shè)有純鋰罐真空管和純鋰罐氬氣管，所述純鋰罐真空管和純鋰罐氬氣管分別與外部的真空泵和氬氣裝置聯(lián)接；純鋰罐罐蓋和純鋰罐罐體通過法蘭全密封聯(lián)接；純鋰罐罐蓋上裝有氣動閥缸，氣動閥缸與純鋰罐內(nèi)所設(shè)長桿閥通過法蘭密封聯(lián)接，由氣動閥缸控制長桿閥的開、閉；在純鋰罐的罐體外部設(shè)有第三加熱爐；
在熔鋰罐和純鋰罐之間設(shè)有管道過濾器和液封閥，熔鋰罐出料管和管道過濾器相連，液封閥底部與純鋰罐進料管相連；在管道過濾器和液封閥外部設(shè)有第二加熱爐。
[0008]所述熔鋰罐和純鋰罐的罐蓋和罐體法蘭密封圈設(shè)有上、下水冷夾套。
[0009]所述管道過濾器的過濾精度< I微米。
在熔鋰罐、液封閥、純鋰罐、第一加熱爐、第二加熱爐以及第三加熱爐內(nèi)均設(shè)有測溫器，所述測溫器采用工業(yè)用測溫器，測溫器所測出的溫度的變化反映出物料的狀態(tài)和走向。
[0010]熔鋰罐、管道過濾器、液封閥和純鋰罐之間通過管道法蘭的連接方式全密封聯(lián)接成一體，使得本發(fā)明設(shè)備在全密閉、高真空和高純氬氣條件下進行精煉作業(yè)。
[0011]所述的熔鋰罐、液封閥、純鋰罐、第一加熱爐、第二加熱爐、第三加熱爐、氬氣裝置和真空泵均與控制柜連接，從而實現(xiàn)全過程自動控制的安全生產(chǎn)。
[0012]一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備的精煉方法，包括如下步驟:
1)在熔鋰罐充滿氬氣的狀態(tài)下，開啟熔鋰罐罐蓋并保持繼續(xù)通入氬氣，將鋰錠切頭料加入后關(guān)閉熔鋰罐罐蓋，同時關(guān)閉熔鋰罐氬氣管道閥門停止通入氬氣；
2)開啟熔鋰罐真空管閥門對熔鋰罐進行抽真空作業(yè)，當熔鋰罐內(nèi)真空度<IPa時，開啟第一加熱爐對熔鋰罐加熱，當熔鋰罐內(nèi)物料溫度達到200 - 220°C時，熔鋰罐內(nèi)物料處于完全熔融狀態(tài)，保持恒溫加熱I小時后，開啟純鋰罐真空管閥門對純鋰罐進行抽真空作業(yè)；
3)當純鋰罐內(nèi)真空度<IPa時，開啟管道過濾器和液封閥外部的第二加熱爐，當液封閥導通時，關(guān)閉熔鋰罐外部的第一加熱爐，同時關(guān)閉熔鋰罐真空管閥門，停止熔鋰罐的抽真空作業(yè)；
4 )開啟熔鋰罐氬氣管閥門向熔鋰罐內(nèi)通入氬氣，將熔鋰罐內(nèi)的物料全部壓濾流入至純鋰罐內(nèi)；當物料壓濾完畢后，關(guān)閉熔鋰罐氬氣管閥門，停止向熔鋰罐內(nèi)通入氬氣，同時開啟純鋰罐外部的第三加熱爐對純鋰罐進行加熱，保持純鋰罐內(nèi)物料溫度為200 - 220°C，關(guān)閉管道過濾器和液封閥外部的第二加熱爐；
5)當液封閥內(nèi)物料溫度自然冷卻至小于180°C時，熔料罐和純鋰罐之間的液封閥處于閉合狀態(tài)，即熔料罐和純鋰罐之間處于完全斷開狀態(tài)；向熔鋰罐和純鋰罐通入氬氣至常壓狀態(tài)；
6)開啟純鋰罐氣動長桿閥進行電池級金屬鋰錠的澆鑄，澆鑄作業(yè)完成后，關(guān)閉純鋰罐外的第三加熱爐。
[0013]步驟3 )中液封閥內(nèi)物料溫度的變化表明液封閥的導通和閉合狀態(tài)，當液封閥內(nèi)物料溫度大于180°C時，物料為熔融狀態(tài)，液封閥處于導通狀態(tài)；當液封閥內(nèi)物料溫度小于180°C時，物料為凝固狀態(tài)，液封閥處于閉合狀態(tài)。
[0014]由于本設(shè)備采用熔料罐和純鋰罐分離設(shè)計，在全密閉真空條件下進行熔料作業(yè)，鋰錠縮孔端切頭料中微量氧化鋰、氮化鋰等雜質(zhì)在經(jīng)過管道過濾器壓濾時被除去。因此，得到的電池級金屬鋰產(chǎn)品質(zhì)量好、穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0015]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1、熔鋰罐，2、第一加熱爐，3、過濾桶，4、熔鋰罐罐體，5、熔鋰罐罐蓋，6、管道過濾器，7、液封閥，8、第二加熱爐，9、純鋰罐，10、第三加熱爐，11、長桿閥，12、純鋰罐罐體，
13、純鋰罐罐蓋，14、氣動閥缸，15、氬氣裝置，16、真空泵，17、控制柜，a、熔鋰罐真空管，b、熔鋰罐氬氣管，C、熔鋰罐出料管，d、純鋰罐進料管，e、純鋰罐出料管，f、純鋰罐真空管，g、純鋰罐氬氣管。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1，本發(fā)明一種電池級金屬鋰精煉設(shè)備包括熔鋰罐1、第一加熱爐2、管道過濾器6、液封閥7、第二加熱爐8、純鋰罐9、第三加熱爐10、氬氣裝置15、真空泵16和控制柜17 ;所述熔鋰罐I上部設(shè)有熔鋰罐真空管a和熔鋰罐氬氣管b，所述熔鋰罐真空管a和熔鋰罐氬氣管b分別與外部的真空泵16和氬氣裝置15聯(lián)接；熔鋰罐罐蓋5和熔鋰罐罐體4通過法蘭全密封聯(lián)接；熔鋰罐I內(nèi)部設(shè)有過濾桶3，過濾桶3上部通過法蘭懸掛在熔鋰罐罐體4上端，過濾桶3底部設(shè)有篩板和法蘭托環(huán)，在篩板和法蘭托環(huán)之間設(shè)有金屬過濾網(wǎng)；熔鋰罐I底部設(shè)有熔鋰罐出料管c ;熔鋰罐I外部設(shè)有第一加熱爐2 ;
所述純鋰罐9上部一側(cè)設(shè)有純鋰罐進料管d，純鋰罐9的底部設(shè)有純鋰罐出料管e，純鋰罐9上部另一側(cè)設(shè)有純鋰罐真空管f和純鋰罐氬氣管g，所述純鋰罐真空管f和純鋰罐氬氣管g分別與外部的真空泵16和氬氣裝置15聯(lián)接；純鋰罐罐蓋13和純鋰罐罐體12通過法蘭全密封聯(lián)接；純鋰罐罐蓋13上裝有氣動閥缸14，氣動閥缸14與純鋰罐9內(nèi)所設(shè)長桿閥11通過法蘭密封聯(lián)接，由氣動閥缸14控制長桿閥11的開、閉；在純鋰罐9的罐體外部設(shè)有第三加熱爐10 ；
在熔鋰罐I和純鋰罐9之間設(shè)有管道過濾器6和液封閥7，熔鋰罐出料管e和管道過濾器6相連，液封閥7底部與純鋰罐進料管d相連；在管道過濾器6和液封閥7外部設(shè)有第二加熱爐8。
[0018]所述熔鋰罐罐蓋5和熔鋰罐罐體4的法蘭密封圈設(shè)有上、下水冷夾套。
[0019]純鋰罐罐蓋13和純鋰罐罐體12的法蘭密封圈設(shè)有上、下水冷夾套。
[0020]所述管道過濾器6的過濾精度< I微米。
在熔鋰罐1、液封閥7、純鋰罐9、第一加熱爐2、第二加熱爐8以及第三加熱爐10內(nèi)均設(shè)有測溫器，所述測溫器采用工業(yè)用測溫器，測溫器所測出的溫度的變化反映出物料的狀態(tài)和走向。
[0021]熔鋰罐1、管道過濾器