一種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置，下插式陰極套管通過(guò)陰極絕緣密封套管固定在陰極絕緣托板上，并與電解槽體相連構(gòu)成電解裝置的陰極；合金收集杯通過(guò)合金托板與合金導(dǎo)流管相連；陰極室是用剛玉制作的在電解質(zhì)液面下均布孔隙的套管，連接固定在電解槽蓋上；石墨陽(yáng)極管通過(guò)陽(yáng)極吊架及導(dǎo)電板連接固定在電解槽蓋上，在陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋部分設(shè)有氯氣輸出管；在電解槽蓋陰極室部分設(shè)計(jì)氬氣進(jìn)出口；在電解槽蓋設(shè)有觀察口，用以觀察電解液面高度；氬氣輸進(jìn)管和氬氣輸出管從陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋通入陰極室，向陰極室提供保護(hù)氬氣；液態(tài)熔鹽輸入管從電解槽蓋的側(cè)面通入電解槽內(nèi)。本裝置通過(guò)新型電解槽制備各種比例鋰含量的鎂鋰合金，解決了生產(chǎn)過(guò)程中鎂鋰合金自動(dòng)收集的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種合金的生產(chǎn)裝置，具體涉及一種熔鹽電解法制取鎂鋰合金的
>J-U裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂鋰合金(magnesium-1 ithium alloy)是目前結(jié)構(gòu)金屬材料最輕的金屬材料,密 度一般為1.35?1.65g/cm3(當(dāng)鋰的含量為6.9%時(shí)，鎂鋰合金密度為1.57g/cm3,當(dāng)鋰的含 量為13.0%時(shí)，鎂鋰合金的密度為1.42g/cm3,當(dāng)鋰含量大于31%后，鎂鋰合金的密度將小 于lg/cm3，此時(shí)鎂鋰合金能夠浮于水面上)，比普通鎂合金輕1/4?1/3，比鋁合金輕1/3? 1/2，被稱(chēng)為超輕合金。鎂鋰合金具有高的比強(qiáng)度比剛度以及抗高能粒子穿透能力，具備良 好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，阻尼大，減震降噪效果好，在屏蔽電磁干擾方面，也有突出表現(xiàn)。 鎂鋰合金最大特色為可常溫塑性加工成型，如軋延、沖壓等技術(shù)大量生產(chǎn)，也可鑄造成型和 半固態(tài)注塑成型。是航空、航天、兵器工業(yè)、核工業(yè)、汽車(chē)、3C產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域最理想并 有著巨大發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)材料之一。
[0003]目前工業(yè)上基本采用是對(duì)摻法生產(chǎn)鎂鋰合金。這種方法是用高純度鋰和鎂進(jìn)行高 溫熔煉，鑄成鎂鋰合金。由于密度小(鋰密度為0.534g/cm3，鎂密度為1.735g/cm3)，熔點(diǎn)低， 在高溫熔煉時(shí)鋰易于集聚，且易于發(fā)生偏析，均勻性差，制成的鎂鋰合金成分不穩(wěn)定；同時(shí) 鋰的揮發(fā)和燒損達(dá)到20?30%，回收率低，成本高。
[0004]與對(duì)摻法相比，熔鹽電解法可以實(shí)現(xiàn)一步制取不同比例鋰含量的鎂鋰合金，既可 以單獨(dú)使用，又可以作為制備其他合金(如鋁鎂鋰、鈦鎂鋰等合金)的中間母合金，可以大幅 減少鋰二次熔煉時(shí)的燒損，提高鋰的回收率，降低生產(chǎn)成本，且工藝穩(wěn)定性好。
[0005]目前已有的熔鹽電解法制取鎂鋰系合金的制取方法及裝置均為小型實(shí)驗(yàn)方法裝 置，投入工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)尚有較大距離。其中對(duì)生成的鎂鋰合金收集一般采用開(kāi)放式手工 舀取方法，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)難度大；制取過(guò)程中易于氯氣泄漏，對(duì)人身和環(huán)境都會(huì)造成嚴(yán)重 傷害，生產(chǎn)條件要求高；電解槽體一般采用石墨坩堝，強(qiáng)度低，易于破損，更換頻率高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供了一種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置，可實(shí)現(xiàn)規(guī) ?；B續(xù)生產(chǎn)，成本低，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置，其特征在 于:下插式陰極套管通過(guò)陰極絕緣密封套管固定在陰極絕緣托板上，并與電解槽體相連構(gòu) 成電解裝置的陰極；合金收集杯通過(guò)合金托板與合金導(dǎo)流管相連；陰極室是用剛玉制作的 在電解質(zhì)液面下均布孔隙的套管，連接固定在電解槽蓋上；石墨陽(yáng)極管通過(guò)陽(yáng)極吊架及導(dǎo) 電板連接固定在電解槽蓋上，在陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋部分設(shè)有氯氣輸出管；在電解槽蓋陰極室 部分設(shè)計(jì)氬氣進(jìn)出口 ；在電解槽蓋設(shè)有觀察口，用以觀察電解液面高度；氬氣輸進(jìn)管和氬 氣輸出管從陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋通入陰極室，向陰極室提供保護(hù)氬氣；液態(tài)熔鹽輸入管從電解槽蓋的側(cè)面通入電解槽內(nèi)。
[0008]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用可循環(huán)冷卻的不銹鋼電極槽體，在保證電解反應(yīng)室達(dá)到工藝要求的溫度下，在電極槽體內(nèi)壁形成熔鹽凍殼，氯化物電解質(zhì)溶液不直接接觸電解槽不銹鋼內(nèi)壁，基本解決了氯化物電解過(guò)程中的電解設(shè)備嚴(yán)重腐蝕和強(qiáng)度問(wèn)題；通過(guò)合金收集杯和合金導(dǎo)流管，利用重力引導(dǎo)生成的鎂鋰合金溶液自然流入合金收集室，解決了連續(xù)收集問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例。
[0011]本實(shí)用新型中氯化鋰LiCl、氯化鉀KCl和無(wú)水氯化鎂MgCld^為工業(yè)級(jí)原料，在使用前分別進(jìn)行充分烘干，要求水分含量小于1%。
[0012]將氯化鋰LiCl 、氯化鉀KCl按照一定比例混合，再將無(wú)水氯化鎂MgCl2加入。將以上混合物料放置在加熱設(shè)備中升溫加熱至480~600攝氏度，獲得混合熔鹽液體。
[0013]采用的電解槽如圖1所示。其中，下插式陰極導(dǎo)電管2通過(guò)陰極絕緣密封套管固定在陰極絕緣托板3上，并與電解槽體I相連構(gòu)成電解裝置的陰極；合金收集杯5通過(guò)合金托板17與合金導(dǎo)流管6相連；陰極室8是用剛玉制作的在電解質(zhì)液面下均布孔隙的套管， 連接固定在電解槽蓋16上；石墨陽(yáng)極管9通過(guò)陽(yáng)極吊架及導(dǎo)電板10連接固定在電解槽蓋 16，在剛玉陰極室套管外壁與電極槽體內(nèi)壁間形成陽(yáng)極區(qū)，并在陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋16部分設(shè)有氯氣輸出管14 ;在電解槽蓋16陰極室部分設(shè)計(jì)氬氣進(jìn)出口 ；在電解槽蓋16設(shè)有觀察口 15，用以觀察電解液面高度。
[0014]將混合熔鹽液體置于電解槽中，給電解槽接入交流電，補(bǔ)充加熱混合熔鹽液體，當(dāng)電解室內(nèi)溫度達(dá)到電解工藝溫度430~450攝氏度時(shí)，切斷交流電源，接通直流電源開(kāi)始電解。電解過(guò)程中，隨著鎂鋰合金的不斷生成，氯化鋰和氯化鎂不斷消耗，氯化鉀為熔劑，基本不消耗。在生產(chǎn)過(guò)程中，氯化鋰和氯化鎂不斷消耗，通過(guò)熔鹽輸入管13補(bǔ)充氯化鋰和氯化鎂，不斷重復(fù)上述步驟。
[0015]在電解過(guò)程中鎂鋰合金在陰極生成后浮在陰極室電解熔液的上部，并因表面張力逐步聚集，聚集的鎂鋰合金達(dá)到一定高度后溢入收集杯，通過(guò)導(dǎo)流管6進(jìn)入合金收集室7， 收集室內(nèi)的液態(tài)鎂鋰合金達(dá)到一定重量時(shí)移入鑄錠室自然冷卻鑄錠。根據(jù)電解質(zhì)混合物料中氯化鎂的重量比，獲得的鎂鋰合金中的鋰的含量在5.5~45.6之間。整個(gè)過(guò)程均在氬氣保護(hù)下進(jìn)行。
[0016]電解過(guò)程中，在陽(yáng)極生成的氯氣通過(guò)氯氣輸出管14收集到電解槽外的反應(yīng)塔，與過(guò)量氫氧化鋰反應(yīng)，生成氯化鋰，作為生產(chǎn)原料回收使用，實(shí)現(xiàn)氯氣充分回收，最大程度達(dá)到綠色環(huán)保生產(chǎn)要求。
【權(quán)利要求】
1.一種采用熔鹽電解法生產(chǎn)鎂鋰合金的裝置，其特征在于:下插式陰極套管(2)通過(guò) 陰極絕緣密封套管(4)固定在陰極絕緣托板(3)上，并與電解槽體(I)相連構(gòu)成電解裝置的 陰極；合金收集杯(5)通過(guò)合金托板(17)與合金導(dǎo)流管(6)相連；陰極室(8)是用剛玉制 作的在電解質(zhì)液面下均布孔隙的套管，連接固定在電解槽蓋(16)上；石墨陽(yáng)極管(9)通過(guò) 陽(yáng)極吊架及導(dǎo)電板(10)連接固定在電解槽蓋(16)上，在陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋(16)部分設(shè)有氯 氣輸出管(14);在電解槽蓋(16)陰極室部分設(shè)計(jì)氬氣進(jìn)出口 ；在電解槽蓋(16)設(shè)有觀察口(15)，用以觀察電解液面高度；氬氣輸進(jìn)管(11)和氬氣輸出管(12)從陽(yáng)極區(qū)電解槽蓋(16) 通入陰極室(8)，向陰極室提供保護(hù)氬氣；液態(tài)熔鹽輸入管(13)從電解槽蓋(16)的側(cè)面通 入電解槽內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C25C7/08GK203451634SQ201320591037
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】劉洪 , 何西平, 劉書(shū)琦 申請(qǐng)人:劉洪