【技术实现步骤摘要】
本技术涉及金属锂的提取和纯化，尤其涉及金属锂的真空蒸馏提纯，具体涉及用于去除金属锂杂质的真空熔炉。
技术介绍
1、锂(lithium)是一种金属元素，位于元素周期表的第二周期ia族，元素符号为li，它的原子序数为3，原子量为6.941，对应的单质为银白色质软金属，也是密度最小的金属。其熔点为180.5℃，沸点为1342℃，比热容为3.58kj/kg·k，可溶于硝酸、液氨等溶液，可与水反应。锂常用于原子反应堆、制轻合金及电池等。金属锂可以通过各种途径进入人体体内从而被器官组织吸收导致锂中毒，这会引起中枢神经系统中毒和肾脏衰竭。锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型，因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层，使得锂容易极化其他的分子或离子，自己本身却不容易受到极化。这一点就影响到它和它的化合物的稳定性。由于电极电势最负，锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的。
2、锂与生活日用息息相关，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池是高能储存介质，由于锂离子电池的高速发展，衍生带动了锂矿、碳酸锂等公司业务的蓬勃发展。金属锂电池在军用领域也有应用。
3、金属锂通常以锂锭的方式存在，通过采用防氧化技术保证锂锭的纯度，然而锂存在于自然界中的形式几乎都是以化合物的形式存在，需要通过复杂的工艺进行处理才能得到金属锂，例如可以采用融融状态下的电解可以得到金属锂单质，但无论如何，得到的金属锂单质中或多或少的会参杂一些杂质，例如钾，钠等。现有技术中，申请号为2
技术实现思路
1、为了解决金属锂提纯的技术问题，去除经过诸如电解获得的金属锂中的金属和其他杂质，本申请提供用于去除金属锂杂质的真空熔炉，通过在负压状态下含有杂质的金属锂，利用不同元素的升华温度不同达到去除金属锂中的杂质的目的。本技术通过真空状态下局部冷凝，能够在不影响杂质蒸馏升华的过程中进行局部冷凝，既能够保证真空熔炉中的蒸馏温度，也能够保证杂质能够同步冷凝，解决杂质回落导致金属锂纯度不稳定的问题。
2、为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：
3、用于去除金属锂杂质的真空熔炉，包括可打开和密闭的熔炉，设置于熔炉内用于盛装金属锂的锂罐，还包括分别用于升华杂质的调温机构和用于凝华杂质的冷凝机构，所述调温机构包括用于对熔炉内部进行加热并保持恒温的加热保温单元，以及用于快速降低熔炉内温度的降温冷凝单元；所述冷凝机构包括设置在熔炉内腔靠近顶部位置的冷凝器，以及用于调节熔炉内腔真空度的真空机构。所述真空机构包括真空泵，所述真空泵通过第一管路与所述熔炉连通，所述第一管路上分别设置有第一关断阀和真空压力表。
4、工作原理：熔炉是提供用于杂质升华，实现蒸馏分离的温度和压力条件的容器，调温机构是用于调节熔炉内的温度，包括升温，降温，保温，冷凝机构是在熔炉内提供相对局部低温的装置，使得经过蒸馏升华的杂质在上升过程中与冷凝机构接触后迅速冷凝产生凝华现象，形成固体并附着在冷凝机构的表面，避免杂质在蒸馏分离阶段完成后再降温阶段再次回落，导致金属锂参杂杂质，降低金属锂的纯度。在蒸馏的过程中，由于设定的温度和压力是金属锂不发生或者发生升华程度非常微弱的温度和气压环境，因此，金属锂几乎全部都会留存于锂罐中，提纯过程中不会造成金属锂的消耗，具有较高的工业实用性。真空机构通过真空泵将熔炉内的空气排出，根据真空压力表的读数，当达到预设真空度之后通过关断所述第一关断阀使得熔炉在真空泵不工作的情况下，同样可以保持预设真空度，进一步降低能够。为了实时获取熔炉内的真空度，所述真空压力表设置在所述第一关断阀与熔炉之间。
5、为了实现高效的加热升温，优选地，所述加热保温单元包括设置在所述熔炉内靠近底部位置的加热管路，所述加热管路的一端通过第二管路与第二循环泵连通，所述加热管路的另一端通过第三管路与用于加热介质的第一油罐连通形成加热/保温循环系统。
6、为了实现金属锂的快速冷却，便于后续处理，减少金属锂的氧化，优选地，所述降温冷凝单元包括用于储存介质的第二油罐，所述第二油罐通过第四管路与所述第二循环泵连通，所述第二油罐通过第五管路与所述第三管路连通且所述第三管路上设置有第二关断阀，所述第四管路上设置有第三关断阀，第五管路上设置有第四关断阀。在真空环境下将金属锂降温，使得其从高温熔融状态下变成固态锂锭能够降低氧化的速度和接触面积，同时，冷却的金属锂更便于后续的处理。
7、为了提高热传导的效率，优选地，所述加热管路采用螺旋叠加方式形成柱状结构且柱状结构的加热管路内外侧均固定连接有用于导热的桶状体，所述桶状体的内径与所述锂罐相适应。由于真空状态下非接触状态的热传递受阻，效率大大下降，主要依靠于热辐射和接触热传递，将加热管路通过桶状体实现快速的热交换，再通过桶状体与锂罐的接触实现快速的热传递和近距离的热辐射，充分将加热管路内的热量传递和散发到锂罐中，使得锂罐中的含有杂质的金属锂受热并逐步达到熔融状态，随着加热的进行，整个熔炉中的温度将达到预设温度，再进入下一个保温阶段，开始蒸馏去除杂质。
8、为了达到快速冷凝，避免杂质扩散降低金属锂的纯度，优选地，所述冷凝机构还包括水箱，第一循环泵，所述第一循环泵通过管路将所述水箱和冷凝器连通并形成冷凝循环系统。由于熔炉内基本处于真空状态，因此，并不能通过流体驱动装置将内部的气体进行循环驱动，以便于更好的收集经蒸馏升华的杂质金属，因此，在高温负压的环境中，由于熔炉内的杂质金属原子密度不同，温度不同，杂质金属原子主要是以无需上升状态运动，当遇到冷凝器后，由于冷凝器的温度低于熔炉内的温度，杂质金属原子将放热并发生凝华现象，并附着于冷凝器表面，达到实时收集杂质，避免杂质回流影响金属锂纯度的问题。
9、为了方便冷凝器表面用于附着杂质金属的冷凝片的维护和更换，以及经过蒸馏提纯的金属锂的取拿，优选地，所述熔炉包括炉体和分别可拆卸密闭安装在所述炉体顶部的上盖体和设置在炉体底部的下盖体，所述上盖体上还设置有便于开启的吊环。
10、为了更好的实现杂质蒸馏和收集，优选地，所述炉体的内腔由相互连通的上腔室、中腔室和下腔室组成，所述中腔室的内径小于所述上腔室和下腔室，所述冷凝器设置在所述上腔室中，所述锂罐设置在下腔室中。将冷凝器设置于锂罐之上，有利于杂质金属的回收，将中腔室的直径设置为收敛结构，结合真空环境能够有效的降低熔炉内部的热传导效率，有助于增大上腔室和下腔室的温差，这样可以在不造成蒸馏去除杂质的效果降低，还能够进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于去除金属锂杂质的真空熔炉，包括可打开和密闭的熔炉(1)，设置于熔炉(1)内用于盛装金属锂的锂罐(5)，其特征在于：还包括分别用于升华杂质的调温机构(4)和用于凝华杂质的冷凝机构(2)，所述调温机构(4)包括用于对熔炉(1)内部进行加热并保持恒温的加热保温单元(41)，以及用于快速降低熔炉(1)内温度的降温冷凝单元(42)；所述冷凝机构(2)包括设置在熔炉(1)内腔靠近顶部位置的冷凝器(23)，以及用于调节熔炉(1)内腔真空度的真空机构(3)。
2.根据权利要求1所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述加热保温单元(41)包括设置在所述熔炉(1)内靠近底部位置的加热管路(414)，所述加热管路(414)的一端通过第二管路(413)与第二循环泵(412)连通，所述加热管路(414)的另一端通过第三管路(415)与用于加热介质的第一油罐(411)连通形成加热/保温循环系统。
3.根据权利要求2所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述降温冷凝单元(42)包括用于储存介质的第二油罐(421)，所述第二油罐(421)通过第四管路(422
4.根据权利要求2所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述加热管路(414)采用螺旋叠加方式形成柱状结构且柱状结构的加热管路(414)内外侧均固定连接有用于导热的桶状体，所述桶状体的内径与所述锂罐
5.根据权利要求1所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述冷凝机构(2)还包括水箱(21)，第一循环泵(22)，所述第一循环泵(22)通过管路将所述水箱(21)和冷凝器(23)连通并形成冷凝循环系统。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述熔炉(1)包括炉体(13)和分别可拆卸密闭安装在所述炉体(13)顶部的上盖体(12)和设置在炉体(13)底部的下盖体(17)，所述上盖体(12)上还设置有便于开启的吊环(11)。
7.根据权利要求6所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述炉体(13)的内腔由相互连通的上腔室(14)、中腔室(15)和下腔室(16)组成，所述中腔室(15)的内径小于所述上腔室(14)和下腔室(16)，所述冷凝器(23)设置在所述上腔室(14)中，所述锂罐(5)设置在下腔室(16)中。
8.根据权利要求7所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述中腔室(15)与所述上腔室(14)和下腔室(16)连接处均采用圆弧平滑连接，所述圆弧的直径不小于所述中腔室(15)直径的20％。
9.根据权利要求1所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述真空机构(3)包括真空泵(31)，所述真空泵(31)通过第一管路(33)与所述熔炉(1)连通，所述第一管路(33)上分别设置有第一关断阀(32)和真空压力表(34)。
...【技术特征摘要】
1.用于去除金属锂杂质的真空熔炉，包括可打开和密闭的熔炉(1)，设置于熔炉(1)内用于盛装金属锂的锂罐(5)，其特征在于：还包括分别用于升华杂质的调温机构(4)和用于凝华杂质的冷凝机构(2)，所述调温机构(4)包括用于对熔炉(1)内部进行加热并保持恒温的加热保温单元(41)，以及用于快速降低熔炉(1)内温度的降温冷凝单元(42)；所述冷凝机构(2)包括设置在熔炉(1)内腔靠近顶部位置的冷凝器(23)，以及用于调节熔炉(1)内腔真空度的真空机构(3)。
2.根据权利要求1所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述加热保温单元(41)包括设置在所述熔炉(1)内靠近底部位置的加热管路(414)，所述加热管路(414)的一端通过第二管路(413)与第二循环泵(412)连通，所述加热管路(414)的另一端通过第三管路(415)与用于加热介质的第一油罐(411)连通形成加热/保温循环系统。
3.根据权利要求2所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述降温冷凝单元(42)包括用于储存介质的第二油罐(421)，所述第二油罐(421)通过第四管路(422)与所述第二循环泵(412)连通，所述第二油罐(421)通过第五管路(425)与所述第三管路(415)连通且所述第三管路(415)上设置有第二关断阀(416)，所述第四管路(422)上设置有第三关断阀(423)，第五管路(425)上设置有第四关断阀(424)。
4.根据权利要求2所述的用于去除金属锂杂质的真空熔炉，其特征在于：所述加热管路(414)采用螺旋叠加方式形成...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛余华，李桂润，胡冰，刘子杨，鄢薇，欧阳尾平，李宗杰，辛亮，陈涛，
申请(专利权)人：四川澳晟新材料科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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