一种金属锂的净化存储装置的制作方法

本实用新型涉及一种净化装置，特别是涉及一种金属锂的净化存储装置。

背景技术：

高纯度金属锂在锂一次电池、航空航天材料、医药等众多领域均有较为成熟的应用，随着各应用领域技术不断发展，市场对于金属锂的需求量日益增大，同时对于金属锂产品的纯度要求也日益提升。而在高纯度金属锂中，仍含有K、 Na、Al、Ca、Si、Fe、Mg和Ni等杂质难以去除。目前生产纯度在99.9wt％以上的金属锂时，是将电解得到的初级金属锂经过真空蒸馏，此工序是在600℃至 800℃下的不锈钢蒸馏炉内进行的，可较为有效地除去金属锂中K、Na等低沸点、高饱和蒸汽压的杂质金属。但部分高熔点、低饱和蒸汽压的大比重杂质仍难以分离出来，同时金属锂在经高温蒸馏后，需要冷却至200℃左右才可以进行浇铸。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种金属锂的净化存储装置，可除去金属锂中的部分高熔点、低饱和蒸汽压的大比重杂质，起到金属锂经高温蒸馏提纯后至冷却浇铸前的中转缓冲作用，并且能减少液态金属锂腐蚀出料管路与缓冲罐的连接处。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，包括缓冲罐、加热装置、熔体过滤器、真空泵和惰性气体管道，所述缓冲罐内设有密封的净化腔，所述惰性气体管道上设有气体自动稳压装置，所述净化腔分别与所述真空泵和所述惰性气体管道启闭式连通，所述熔体过滤器设于所述净化腔内，所述加热装置内设有加热腔，所述缓冲罐的中部和下部设于所述加热腔内，所述缓冲罐的上部的罐壁上分别设有进料管道和出料管道，所述进料管道与所述出料管道相对设置，所述进料管道与所述净化腔启闭式连通，所述出料管道与所述熔体过滤器启闭式连通。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置还可以是：

所述加热装置包括可拆分式的左加热部和右加热部，所述左加热部和所述右加热部可解除式对接，所述缓冲罐的中部和下部设于所述左加热部和所述右加热部之间。

所述左加热部和所述右加热部滑动式对接。

所述缓冲罐包括罐体和罐盖，所述罐体的顶部开口并与所述罐盖可解除式密封连接，所述罐体和所述罐盖之间围设成密封的所述净化腔，所述罐体的上部分别连通设有所述进料管道和所述出料管道，所述罐盖上开设有通气口，所述通气口分别与所述真空泵和所述惰性气体管道可启闭式连通。

所述罐盖由不锈钢或碳素钢材料制成，所述罐盖的厚度为20mm-100mm。

所述熔体过滤器设于所述净化腔下部的中央，所述熔体过滤器与所述缓冲罐的底部之间有间隔。

所述熔体过滤器通过过滤管道与所述出料管道连通，所述过滤管道在所述净化腔内从上向下延伸至所述净化腔的下部，所述过滤管道的上端与所述出料管道连通固定，所述过滤管道的下端与所述熔体过滤器连通固定。

所述熔体过滤器由至少一个熔体精密滤芯组成，所述熔体精密滤芯并联设置，所述熔体精密滤芯均与所述出料管道可启闭式连通。

所述惰性气体管道上设有与所述惰性气体稳压装置并联的惰性气体支管，所述惰性气体支管与所述惰性气体管道可启闭式连通。

惰性气体支管上设有阀门，所述阀门为手动球阀或者电动球阀。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，包括缓冲罐、加热装置、熔体过滤器、真空泵和惰性气体管道，所述缓冲罐内设有密封的净化腔，所述惰性气体管道上设有气体自动稳压装置，所述净化腔分别与所述真空泵和所述惰性气体管道可启闭式连通，所述熔体过滤器设于所述净化腔内，所述缓冲罐的中部和下部设于所述加热装置内，所述缓冲罐上部分别连通设有进料管道和出料管道，所述进料管道与所述净化腔可启闭式连通，所述出料管道与所述熔体过滤器可启闭式连通。这样，该装置的使用过程包括进料过程、冷却过程和出料过程三个阶段。进料过程：加热装置处于停止工作状态，打开真空泵，真空泵抽出净化腔内的空气，使缓冲罐内形成一定的真空度，此时缓冲罐外的压强大于缓冲罐内的压强，打开进料管道，高温的液态金属锂 (600-800℃)在压强差的作用下流入缓冲罐内，缓冲罐内流入一定量的金属锂后，关闭真空泵和进料管道，然后打开惰性气体管道和气体自动稳压装置，在缓冲罐内通入惰性气体(例如氩气)，通过惰性气体稳压装置使缓冲罐内形成稳压状态，确保缓冲罐内压强处于安全工作范围，惰性气体能起到平衡压强和保护金属锂的作用。当进料过程完成后进入冷却过程：关闭进料管道、真空泵和惰性气体管道，使缓冲罐内保持稳压状态，加热装置保持停止工作状态，出料管道处于关闭状态，此时缓冲罐内的高温金属锂进入降温状态。当高温的液态金属锂冷却至200℃(金属锂经高温蒸馏后温度较高，需冷却至200℃左右才可以进行浇铸)左右时，开始出料过程：打开出料管道，开启加热装置，由于金属锂在出料的过程中也会继续降温，尤其是缓冲罐内的金属锂的量较少时，冷却速率较大，加热装置起到对金属锂保温的作用，使金属锂一直处于适合进行浇铸的温度(即200℃左右)，开启惰性气体管道通入惰性气体，缓冲罐内的压强增大，缓冲罐内的压强大于缓冲罐外的压强，金属锂经过熔体过滤器后从出料管道流出，金属锂中部分高熔点低饱和蒸汽压的大比重杂质通过熔体过滤器除去，实现金属锂过滤净化的目的。出料完成后，缓冲罐内为惰性气体氛围，如需再次进料，则使用真空泵抽真空，进料过程、冷却过程和出料过程依次循环反复。另外，出料管道设置于缓冲罐罐壁靠上的位置以代替传统的罐底出料设计，缓冲罐内进料后，液态的金属锂由于重力作用储存在净化腔的下部和中部，出料管道的外壁与液态金属锂不接触，有利于减少出料管道与缓冲罐连接处被液态金属锂接触腐蚀。相对于现有技术而言，本实用新型的一种金属锂的净化存储装置具有以下优点：可除去金属锂中的部分高熔点、低饱和蒸汽压的大比重杂质，起到金属锂经高温蒸馏提纯后至冷却浇铸前的中转缓冲作用，并且能减少液态金属锂腐蚀出料管路与缓冲罐的连接处。

附图说明

图1为本实用新型一种金属锂的净化存储装置的装置结构示意图。

图2为本实用新型一种金属锂的净化存储装置的多个熔体精密滤芯并接方式示意图。

图号说明

1…缓冲罐 2…加热装置 3…熔体过滤器

4…真空泵 5…惰性气体管道 6…净化腔

7…气体自动稳压装置 8…进料管道 9…出料管道

10…左加热部 11…右加热部 12…左滑轮

13…右滑轮 14…左轨道 15…右轨道

16…罐体 17…罐盖 18…通气口

19…熔体精密滤芯 20…惰性气体支管 21…阀门

22…过滤管道 23…法兰

具体实施方式

下面结合附图1至附图2，对本实用新型的一种金属锂的净化存储装置作进一步详细说明。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，请参考图1至图2，包括缓冲罐1、加热装置2、熔体过滤器3、真空泵4和惰性气体管道5，所述缓冲罐1内设有密封的净化腔6，所述惰性气体管道5上设有气体自动稳压装置 7，所述净化腔6分别与所述真空泵4和所述惰性气体管道5可启闭式连通，所述熔体过滤器3设于所述净化腔6内，所述缓冲罐1的中部和下部设于所述加热装置2内，所述缓冲罐1上部分别连通设有进料管道8和出料管道9，所述进料管道8与所述净化腔6可启闭式连通，所述出料管道9与所述熔体过滤器3可启闭式连通。这样，该装置的使用过程包括进料过程、冷却过程和出料过程三个阶段。进料过程：加热装置2处于停止工作状态，打开真空泵4，真空泵4抽出净化腔6内的空气，使缓冲罐1内形成一定的真空度，此时缓冲罐1外的压强大于缓冲罐1内的压强，打开进料管道8，高温的液态金属锂(600-800℃)在压强差的作用下流入缓冲罐1内，缓冲罐1内流入一定量的金属锂后，关闭真空泵4和进料管道8，然后打开惰性气体管道 5和气体自动稳压装置7，在缓冲罐1内通入惰性气体(例如氩气)，通过惰性气体稳压装置使缓冲罐1内形成稳压状态，确保缓冲罐1内压强处于安全工作范围，惰性气体能起到平衡压强和保护金属锂的作用。当进料过程完成后进入冷却过程：关闭进料管道8、真空泵4和惰性气体管道5，使缓冲罐1内保持稳压状态，加热装置2保持停止工作状态，出料管道9处于关闭状态，此时缓冲罐1内的高温液态金属锂进入降温状态。当高温的液态金属锂冷却至200℃(金属锂经高温蒸馏后温度较高，需冷却至200℃左右才可以进行浇铸)左右时，开始出料过程：打开出料管道9，开启加热装置2，由于金属锂在出料的过程中也会继续降温，尤其是缓冲罐1内的金属锂的量较少时，冷却速率较大，加热装置2起到对金属锂保温的作用，使金属锂一直处于适合进行浇铸的温度(即200℃左右)，开启惰性气体管道5通入惰性气体，缓冲罐1内的压强增大，缓冲罐1内的压强大于缓冲罐1外的压强，金属锂经过熔体过滤器3后从出料管道9流出，金属锂中部分高熔点低饱和蒸汽压的大比重杂质通过熔体过滤器3除去，实现金属锂过滤净化的目的。出料完成后，缓冲罐1内为惰性气体氛围，如需再次进料，则使用真空泵4 抽真空，进料过程、冷却过程和出料过程依次循环反复。另外，出料管道9 设置于缓冲罐1罐壁靠上的位置以代替传统的罐底出料设计，缓冲罐1内进料后，液态的金属锂由于重力作用储存在净化腔6的下部和中部，出料管道 9的外壁与液态金属锂不接触，有利于减少出料管道9与缓冲罐1连接处被液态金属锂接触腐蚀。相对于现有技术而言，本实用新型的一种金属锂的净化存储装置具有以下优点：可除去金属锂中的部分高熔点、低饱和蒸汽压的大比重杂质，起到金属锂经高温蒸馏提纯后至冷却浇铸前的中转缓冲作用，并且能减少液态金属锂腐蚀出料管路与缓冲罐1的连接处。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述加热装置2包括可拆分式的左加热部10和右加热部11，所述左加热部10和所述右加热部11可解除式对接，所述缓冲罐1的中部和下部设于所述左加热部10和所述右加热部11之间。这样，加热装置2采用由中央分开的左加热部10和右加热部11两部分组合设计，当金属锂需要冷却时，左加热部10和右加热部11分开，使两者中间的缓冲罐1裸露出来，有利于缓冲罐1的快速散热。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述左加热部10和所述右加热部11滑动式对接。这样，左加热部10和右加热部11采用滑动式对接方式，拆分时方便省力。具体的，所述左加热部10的底部设有左滑轮12，所述右加热部11的底部设有右滑轮13，所述左加热部10和所述右加热部11通过所述左滑轮 12和右滑轮13滑动式对接。这样，通过设置左滑轮12和右滑轮13，加热装置2拆分或对接时，分别推动左加热部10和右加热部11即可，方便省力。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述左滑轮12和所述右滑轮13的下方分别设有左右对称设置的左轨道14和右轨道15，所述左滑轮12与所述左轨道14滑动连接，所述右滑轮13与所述右轨道15滑动连接。这样，通过设置分别与左滑轮12和右滑轮13配合使用的左轨道14和右轨道15，使加热装置2能够沿左轨道14和右轨道15延伸的两个方向进行移动，便于左加热部10和右加热部11的分离和对接，左滑轮12在左轨道14上向左滑动，右滑轮13在右轨道15上向右滑动，实现左加热部10与右加热部11的分离；左滑轮12在左轨道14上向右滑动，右滑轮13在右轨道15上向左滑动，实现左加热部10和右加热部11的对接，方便省力。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述缓冲罐1包括罐体16和罐盖17，所述罐体16的顶部开口并与所述罐盖17可解除式密封连接，所述罐体16 和所述罐盖17之间围设成密封的所述净化腔6，所述罐体16的上部分别连通设有所述进料管道8和所述出料管道9，所述罐盖17上开设有通气口18，所述通气口18分别与所述真空泵4和所述惰性气体管道5可启闭式连通。这样，由于缓冲罐1的净化腔6内设有熔体过滤器3，通过将缓冲罐1设为罐体16和罐盖17两部分，便于熔体过滤器3等零件的安装，罐盖17上开设通气孔连通净化腔6与真空泵4或惰性气体管路，并且净化腔6通过一个通气口18分别与真空泵4和惰性气体管路连通，有利于保证缓冲罐1的密封性。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述罐盖17由不锈钢或碳素钢材料制成，所述罐盖17的厚度为20mm-100mm。这样，不锈钢或者碳素钢的抗弯强度好，可保障罐盖17在使用过程中不发生形变，保障罐体16的密封性。另外，罐盖17的厚度小于20mm，厚度过小，罐盖17 容易发生形变，罐盖17的厚度大于100mm，厚度过大，罐盖17对罐体16 的压迫大，并且不利于缓冲罐1的顶部散热。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述熔体过滤器3设于所述净化腔6 下部的中央，所述熔体过滤器3与所述缓冲罐1的底部之间有间隔。这样，熔体过滤器3与缓冲罐1的底部设置间隔，具体的所述间隔为50mm-200mm，熔体过滤器3与缓冲罐1的底部之间的这个空间便于高熔点、低饱和蒸汽压的大比重杂质的分离、沉降和储存。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述熔体过滤器3通过过滤管道22与所述出料管道9连通，所述过滤管道22在所述净化腔6内从上向下延伸至所述净化腔6的下部，所述过滤管道22的上端与所述出料管道9连通固定，所述过滤管道22的下端与所述熔体过滤器3连通固定。这样，通过设置过滤管道22使熔体过滤器3与出料管道9连通，并且过滤管道22从上至下延伸至净化腔6的下部为熔体过滤器3提供安装固定点，使熔体过滤器3可设于净化腔6的下部。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述过滤管道22与所述出料管道9通过法兰23连通固定。这样，是因为缓冲罐1内有一定的压力，法兰23连接使用方便，能够承受较大的压力。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述熔体过滤器3由至少一个熔体精密滤芯19组成，所述熔体精密滤芯19并联设置，所述熔体精密滤芯19均与所述出料管道9可启闭式连通。这样，熔体过滤器3采用至少一个熔体精密滤芯19并联设置，可加快过料速度，同时延长过滤器的更换周期。具体的，所述熔体精密滤芯19的滤孔孔径为1-20μm。这样，首先熔体精密滤芯19的滤孔孔径要保证金属锂可自由通过，其次，要根据过滤的目标杂质的粒子大小选取熔体精密滤芯19的滤孔孔径。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述进料管道8的罐内侧管道的直径大于所述进料管道8的罐外侧管道的直径。这样，进料管道8的罐内侧管道采用直径放大处理，可有效缓解金属锂在急速温度变化过程中体积变化给进料管道8的管壁造成的应力冲击。具体的，所述进料管道8的罐内侧管道的直径比所述进料管道8的罐外侧管道的直径大10mm至30mm。这样，进料管道8的直径放大范围是根据金属锂在缓冲罐1内以及进料管道8内的工作温度推导计算出的提交变化范围选取的。

本实用新型的一种金属锂的净化存储装置，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图2，还可以是：所述惰性气体管道5上设有与所述惰性气体稳压装置并联的惰性气体支管20，所述惰性气体支管20与所述惰性气体管道5可启闭式连通。这样，通过设置惰性气体支管20，可在气体自动稳压装置7发生异常时，通过开启或关闭惰性气体支管20，手动控制缓冲罐1内的惰性气体压力，确保了装置在使用过程中的安全。具体的是，惰性气体支管20上设有阀门21，所述阀门21为手动球阀或者电动球阀。这样，通过阀门21的开启和关闭可控制惰性气体支管20的开启和关闭。另外，阀门21选用手动球阀或电动球阀，是因为手动球阀或电动球阀具有良好的密封性和便捷的操作性。

上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。