一种金属锂废渣的无害化处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种金属锂废渣的无害化处理方法及系统。所述方法包括：将金属锂废渣置于密闭的加热腔室内，并将加热腔室内的气体彻底置换为不与锂反应的保护性气体；将金属锂废渣加热至第一温度并进行扰动，且对加热腔室抽真空，实现除油处理；完成所述的除油处理后，继续将金属锂废渣加热至第二温度并进行扰动，使其中的金属锂熔融并聚集为金属锂液，且使金属锂液与固态杂质分层；使所述的金属锂液通过置于加热腔室内的滤网后从加热腔室内流出，而使固态杂质被所述的滤网截留。本发明专利技术的无害化处理方法在处理金属锂废渣时不发生化学反应，不与空气接触，杜绝了安全隐患，且能够直接快速有效地回收金属锂废渣中的金属锂，工艺简便，经济效益高。

A Harmless Treatment Method and System for Lithium Waste Slag

The invention discloses a harmless treatment method and system for lithium metal waste residue. The method includes: putting lithium metal waste residue in a sealed heating chamber and completely replacing the gas in the heating chamber with protective gas which does not react with lithium; heating lithium metal waste residue to the first temperature and disturbing it, and vacuum the heating chamber to realize oil removal treatment; after finishing the oil removal treatment, heating lithium metal waste residue to the second temperature and proceeding. The disturbance causes the lithium metal to melt and aggregate into the lithium metal liquid, and layers the lithium metal liquid with the solid impurities, and causes the lithium metal liquid to flow out from the heating chamber through the filter placed in the heating chamber chamber, so that the solid impurities are intercepted by the filter. The harmless treatment method of the present invention has no chemical reaction and no contact with air when treating lithium metal waste residue, eliminates potential safety hazards, and can directly, rapidly and effectively recover lithium metal from lithium metal waste residue with simple process and high economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种金属锂废渣的无害化处理方法及系统
本专利技术涉及一种金属锂废渣的无害化处理方法，特别涉及一种快速有效地金属锂废渣的无害化处理方法及系统，回收其中的金属锂，属于锂的回收

技术介绍
金属锂，是瑞典化学家阿·阿尔夫维特桑1817年首先在一种稀有的岩石中发现的。金属锂的元素符号为Li，是银白色的金属，相对原子质量6.941，密度0.534g/cm3，是最轻的金属，熔点180.54℃，沸点1317℃。金属锂具有强还原性，可与大量无机试剂和有机试剂发生反应，与氧、氮、硫等均能化合。是唯一的与氮在室温下反应，生成氮化锂(Li3N)的碱金属。暴露在湿空气中容易与氧气反应，遇水剧烈反应燃烧或爆炸。在500℃左右容易与氢发生反应，是唯一能生成稳定得足以熔融而不分解的氢化物的碱金属。金属锂易受氧化且密度比煤油小，故一般存放于液体石蜡中。目前金属锂广泛用于锂电池、航空、冶金、化工、医药和建材等工业，用于生产锂电池、轻质锂铝合金、有机合成维生素和合成橡胶等等。金属锂制造过程中的油炼阶段会产生大量含锂废渣，其质量约为金属锂产量的3％，主要成分包含金属锂、钾、钠及其氧化物、氮化物、碳化物。金属锂废渣通常是浸泡在白油中，从白油中捞出后，表面会均匀的覆盖一层油膜，这层油膜阻止了金属锂与空气中水、氧气和氮气等的直接接触，起到了保护金属锂废渣的作用。金属锂废渣回收装桶后，随着放置时间的延长，金属锂废渣表面的油膜逐渐变薄，并且在搬运过程中，金属锂废渣之间的摩擦促进了油膜的破坏，失去油膜保护的金属锂与空气中的水、氧气和氮气等发生如下反应：Li+H2O＝LiOH+H2↑4Li+O2＝2Li2OLi2O+H2O＝2LiOH6Li+N2＝2Li3NLi3N+3H2O＝3LiOH+NH3↑上述反应释放大量反应热，并产生气体，如果不能及时处理掉这些金属锂废渣，热量不能及时排放，经过长时间的热量积聚，金属锂废渣的温度逐渐升高，积累到一定程度就会发生自燃甚至爆炸，引发火灾，造成财产损失和人身伤害，仅2012年就发生过3起金属锂废渣自燃事件。因此金属锂废渣的安全处理显得尤为重要，具有很大的社会价值和经济价值。目前的金属锂废渣处理方法主要为以下几种：1.将金属锂废渣溶解于水得到锂的化合物。例如，专利CN1326640C提供了一种合成烷基锂所得锂渣的水解方法，将烷基锂过滤所得的锂渣收入锂渣缓冲罐中，然后通过锂渣计量泵将锂渣缓缓压入水解釜中，与水解釜内大量的水发生水解反应，反应温度控制在60℃以下，并通过水解釜的温度来控制锂渣的加入量；反应热通过釜体夹套冷却水带走，反应过程蒸发出来的烃类溶剂等气体则通过放空冷凝器冷却回收。但是将金属锂废渣溶解于水得到锂的化合物，由于金属锂的活泼性质，金属锂废渣溶解于水时反应剧烈，生成大量氢气，难免会出现燃烧甚至爆炸等危险情况，存在安全环保方面的问题。2.通过高温燃烧来处理金属锂废渣，金属锂废渣中的金属组分燃烧时形成氧化物，而金属态锂则受热融化脱离主体，冷却后单独回收。例如，专利CN104764024B提供了一种钠钾锂及锂渣废料处理装置，包括燃烧室、烟气处理装置和烟气排出装置。在燃烧室内点燃钠钾锂及锂渣物料，锂物料转化为氧化物，燃烧时由于金属锂的熔点低，金属锂被加热至熔融状态后过排锂漏孔而排至盛锂盆。燃烧后得到的氧化物经过水解处理即可回收锂资源。燃烧过程中产生大量的烟气，该烟气经过烟气处理装置做无害化处理，最终通过烟气排出装置排至外界。通过高温燃烧来处理金属锂废渣，同样也是由于金属锂的活泼性质，其在高温下容易形成炽热的金属球体，将反应产生的气体(氢气和有机气体等)引燃，使得金属锂废渣在空气中燃烧时存在着燃烧失控的隐患，不能达到安全处理金属锂废渣的目的，同时这种处理方法也有设备较多、流程复杂和能耗较高的缺点。3.采用熔炼法回收金属锂。例如，专利CN106756067A涉及一种回收金属锂的方法以及制备金属锂的工艺，包括以下步骤：将50～60份氯化锂和40～50份氯化钾混合熔融，得到第一混合熔液。在第一混合熔液中加入锂渣后加热熔融，得到第二混合熔液。对第二混合熔液除杂后加入8～10份添加剂后进行熔融，待上层液体变为银白色时，从上层液体中回收金属锂。熔炼法回收金属锂，需要添加较多的氯化物，成本较高，流程较长，设备要求较高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种金属锂废渣的无害化处理方法及系统，从而克服了现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种金属锂废渣的无害化处理方法，其包括：将金属锂废渣置于密闭的加热腔室内，并将加热腔室内的气体彻底置换为不与锂反应的保护性气体；将金属锂废渣加热至第一温度并进行扰动，且对加热腔室抽真空，实现除油处理；完成所述的除油处理后，继续将金属锂废渣加热至第二温度并进行扰动，使其中的金属锂熔融并聚集为金属锂液，且使金属锂液与固态杂质分层；使所述的金属锂液通过置于加热腔室内的滤网后从加热腔室内流出，而使固态杂质被所述的滤网截留。在一些实施例中，所述的第一温度为150～250℃。在一些实施例中，所述的第二温度为200～400℃。进一步地，所述滤网的孔径为5μm～1000μm。本专利技术实施例还提供了一种金属锂废渣的无害化处理系统，其包括：废渣加热容器，其具有加热腔室，所述加热腔室内设有隔板，所述隔板至少用于承载金属锂废渣，所述隔板的外周部与加热腔室内壁环绕密封配合；上盖，其带有保护气体管道和出锂管道，且所述上盖下部安装有滤网，当所述上盖与废渣加热容器结合时，所述加热腔室被密闭，而所述滤网被置于加热腔室内；加热单元，其至少用于对所述废渣加热容器和出锂管道进行加热；气体控制单元，其至少用于向所述加热腔室内输入保护性气体或对所述加热腔室抽真空；搅拌机构，其至少用于扰动所述加热腔室内的物料；隔板驱动机构，其至少用于驱使所述隔板在加热腔室内上下移动；以及推饼机构，其至少用于移除余留于隔板上的残渣滤饼。较之现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供的金属锂废渣的无害化处理方法在处理金属锂废渣时不发生化学反应，不与空气接触，杜绝了安全隐患，且能够直接快速有效地无害化回收金属锂废渣中的金属锂，工艺简便，经济效益高；2)本专利技术在处理金属锂废渣时只消耗少量工作气体，且工作气体可以回收，不会生成易燃和有毒的气体，安全环保；3)本专利技术的金属锂废渣在高温下压滤，过程迅速，所获金属锂品质较高，处理耗时较少，工艺流程较短；并且，处理后的滤饼安全性能好，与空气和水反应缓慢。附图说明图1是本专利技术一典型实施方案中一种金属锂废渣的无害化处理系统的工作状态结构示意图。图2是本专利技术一典型实施方案中一种金属锂废渣的无害化处理系统的分体状态结构示意图。附图标记说明：1-废渣加热容器，10-加热腔室，11-隔板，200-上盖，21-保护气体管道，22-出锂管道，23-滤网，300-加热单元，400-搅拌机构，500-工作气体管道，600-推饼机构，700-上盖驱动机构，800-残渣滤饼。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种金属锂废渣的无害化处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于包括：将金属锂废渣置于密闭的加热腔室内，并将加热腔室内的气体彻底置换为不与锂反应的保护性气体；将金属锂废渣加热至第一温度并进行扰动，且对加热腔室抽真空，实现除油处理；完成所述的除油处理后，继续将金属锂废渣加热至第二温度并进行扰动，使其中的金属锂熔融并聚集为金属锂液，且使金属锂液与固态杂质分层；使所述的金属锂液通过置于加热腔室内的滤网后从加热腔室内流出，而使固态杂质被所述的滤网截留。

【技术特征摘要】
1.一种金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于包括：将金属锂废渣置于密闭的加热腔室内，并将加热腔室内的气体彻底置换为不与锂反应的保护性气体；将金属锂废渣加热至第一温度并进行扰动，且对加热腔室抽真空，实现除油处理；完成所述的除油处理后，继续将金属锂废渣加热至第二温度并进行扰动，使其中的金属锂熔融并聚集为金属锂液，且使金属锂液与固态杂质分层；使所述的金属锂液通过置于加热腔室内的滤网后从加热腔室内流出，而使固态杂质被所述的滤网截留。2.根据权利要求1所述的金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于：所述的第一温度为150～250℃；和/或，所述的第二温度为200～400℃；和/或，所述滤网的孔径为5μm～1000μm。3.根据权利要求1所述的金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于包括：对加热腔室抽真空至压力为100～1000Pa，并维持该压力而进行所述的除油处理；和/或，将金属锂废渣加热至第二温度并进行搅拌，搅拌时间为1min～60min，使获得的金属锂液与固态杂质分层；和/或，使所述的金属锂液与固态杂质分层后，再静置1min～60min。4.根据权利要求1-3中任一项所述的金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于具体包括：将金属锂废渣置入废渣加热容器的加热腔室内，并使金属废渣分布于隔板上，所述隔板可以在所述加热腔室内上下移动；将上盖与废渣加热容器结合，使所述加热腔室被密闭，所述上盖带有保护气体管道和出锂管道，且所述上盖下部安装有滤网；通过所述的保护气体管道将所述加热腔室内的气体彻底置换为保护性气体；对所述废渣加热容器进行加热，当其中的锂金属废渣温度升至第一温度时开始进行搅拌，并对加热腔室抽真空，进行所述的除油处理；在完成所述的除油处理后，继续将金属锂废渣加热至第二温度并加速搅拌，使获得的金属锂液与固态杂质分层，之后停止搅拌并静置；驱使隔板从下向上移动，并与所述的滤网配合，对所述的金属锂液及固态杂质进行压滤处理，使金属锂液通过滤网后，再经出锂管道输出至集锂罐，而使固态杂质被滤网截留。5.根据权利要求4所述的金属锂废渣的无害化处理方法，其特征在于还包括：在所述的压滤处理完成后，通过所述保护气体管道吹入保护性气体，将滤网上部空间的锂液完全排入集锂罐内；和/或，在所述的压滤处理完成后，待废渣加热容器内的温度低于150℃、压力恢复至常压时，将上盖与废渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟兆资，曹乃珍，陈欣，刘强，邹崴，
申请(专利权)人：天齐锂业江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32