一种金属锂渣的回收反应装置及处理装置的制作方法

本实用新型涉及冶金工业领域，具体而言，涉及一种金属锂渣的回收反应装置及处理装置。

背景技术：

金属锂渣是在金属锂制造过程中产生的含有大量金属锂及少量钾、钠及其氧化物、氮化物等的残渣。金属锂作为一种贵金属及新能源金属，具有很高的经济价值。因此，金属锂渣的回收利用显得尤为重要。

目前，常用的锂渣回收方法是把片状或粒状的锂渣直接溶于装水的容器中，反应生成氢氧化锂溶液，并用于生产其它锂产品的原料。由于金属锂化学性质很活泼，可与水、氧气、氮气发生化学反应，尤其遇水反应会产生氢气，并产生大量的热，在一定条件下而引起爆炸，因此要控制氢气产出量，不能连续进行溶解，且每次溶入的量也较少。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种金属锂渣回收反应装置，该装置为循环反应装置，显著提高了金属锂渣的回收效率，节省了人力物力。

本实用新型的另一目的在于提供一种金属锂渣回收处理装置，该装置包括上述的金属锂渣回收反应装置，采用氢氧化锂近饱和溶液与金属锂渣进行反应，反应速率大幅降低，单位时间内产生的氢气量和反应热明显减少，不易引起锂渣燃烧和爆炸，提高了生产作业的安全系数，解决了现有锂渣回收技术在操作中极易产生燃烧、爆炸的问题，保证了操作人员的安全。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种金属锂渣的回收反应装置，包括循环液槽、循环管路、循环泵和反应器，循环管路一端与循环液槽相连通，另一端与反应器相连，循环泵设置于循环管路上，循环液槽的顶端设置有进液口，反应器的出料口的位置与循环液槽的进液口的位置相对应。

在本实用新型较佳的实施例中，上述反应器包括溶渣盘和用于固定锂渣的多个挡料柱，多个挡料柱间隔设置于溶渣盘上。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多个挡料柱沿相互垂直的第一方向和第二方向呈行列式排布。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多个挡料柱均为长方体的柱体结构，且多个上述挡料柱的高度均为4-5cm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述循环管路的出口处设置有喷淋管，上述喷淋管设置于溶渣盘上方。

在本实用新型较佳的实施例中，上述溶渣盘设置于循环液槽的上方，且相对于水平面倾斜设置，喷淋管的喷水口与溶渣盘顶端对应设置，溶渣盘底端延伸至循环液槽的进液口处，且反应器的出料口设置于溶渣盘的底端。

在本实用新型较佳的实施例中，上述循环液槽顶端的进液口处固定设置有进液管，进液管一端设置于循环液槽的槽内，另一端与反应器的出料口相连通。

在本实用新型较佳的实施例中，上述金属锂渣的回收反应装置还包括与上述循环液槽相连通的出料管路。

在本实用新型较佳的实施例中，上述金属锂渣的回收反应装置还包括吹风机，吹风机的出风口与上述溶渣盘相对设置。

一种金属锂渣的处理装置，包括上述的金属锂渣的回收反应装置和用于处理金属锂渣的备料装置。

本实用新型的有益效果是：该装置中循环液槽、循环管路和反应器共同形成了循环反应装置，显著提高了金属锂渣的回收效率，节省了人力物力。在循环液槽中盛放有近饱和的氢氧化锂溶液，通过循环管路与反应器中的金属锂渣反应，相对于纯水与金属锂渣反应的反应速率，该反应速率明显降低，单位时间内产生氢气的量和反应热均明显减少，不易引起锂渣燃烧和爆炸，提高了生产作业的安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的金属锂渣的回收反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的反应器的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的反应器的结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供的金属锂渣的回收反应装置的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供的循环液槽顶端的结构示意图；

图6为本实用新型第三实施例提供的金属锂渣的回收反应装置的结构示意图。

图标：100a-金属锂渣的回收反应装置；100b-金属锂渣的回收反应装置；100c-金属锂渣的回收反应装置；110-循环液槽；112-进液口；114-加水口；116-进液管；120-循环泵；130-循环开关；140-循环管路；142-喷淋管；150-反应器；152-溶渣盘；154-挡料柱；1522-出料口；1524-挡料板；160-吹风机；170-出料管路；172-出料开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种金属锂渣的回收反应装置100a，其包括循环液槽110、循环管路140、循环泵120和反应器150，循环管路140一端与循环液槽110相连通，循环管路140另一端与反应器150相连，循环泵120设置于循环管路140上，循环液槽110的顶端设置有进液口112，反应器150的出料口1522的位置与循环液槽110的进液口112的位置相对应。

循环液槽110用于盛放回收反应用溶液，具体地，循环液槽110为立体槽状结构，如长方体槽状结构。循环液槽110的顶端设置有进液口112，用于接收从反应器150反应过后的溶液。

循环液槽110内盛放的反应用溶液为近饱和的氢氧化锂溶液，相对于纯水与金属锂渣反应，采用氢氧化锂近饱和溶液与金属锂渣的反应速率明显降低，同时减少了单位时间内产生的氢气量。同时，由于反应速率慢，单位时间内产生的热量也较少，再通过溶液的循环起到溶液降温的作用，使溶液温度控制在一定范围内，不会引起锂渣燃烧，也不易引起爆炸，明显提高了生产操作的安全系数。

优选地，采用氧化锂含量大于45g/L的氢氧化锂近饱和溶液，反应过程取样测得循环液槽110内的反应溶液中氧化锂的含量大于65g/L时，此时循环液槽110内的反应溶液即为回收金属锂渣的产品。

需要说明的是，本实用新型的实施方式中采用仪器测量反应溶液中氧化锂的含量来判断氢氧化锂溶液的浓度。具体地，当测量得出反应溶液中氧化锂的含量大于65g/L时，反应溶液中氢氧化锂的浓度大于10％，已经接近饱和浓度。

循环液槽110与循环管路140相连通，循环泵120设置于循环管路140上，用于为循环管路140提供动力，在循环泵120与循环液槽110之间设置有循环开关130，循环开关130用于打通循环管路140。具体的，开启循环泵120，打开循环开关130，循环液槽110内的反应溶液从循环液槽110打入到反应器150内与金属锂渣反应。

请结合图1和图2，反应器150包括溶渣盘152和用于固定锂渣的多个挡料柱154，多个挡料柱154间隔设置于溶渣盘152上。优选地，多个挡料柱154沿相互垂直的第一方向和第二方向呈行列式排布。具体地，溶渣盘152为长方形的板状结构，溶渣盘152的长度方向为第一方向，溶渣盘152的宽度方向为第二方向，多个挡料柱154呈矩阵的形状设置于溶渣盘152上。优选地，多个挡料柱154均为长方体的柱体结构，且多个挡料柱154的高度均为4-5cm。

需要说明的是，在其他实施方式中，反应器150也可为满足固液反应装置的其他结构，溶渣盘152也可为其他形状，多个挡料柱154呈矩阵的形状设置于溶渣盘152上。挡料柱154的排列方式也可为其他方式，或者挡料柱154呈不规格间隔设置。相邻两个挡料柱154的间隔小于金属锂渣的直径，以便使挡料柱154能够固定住回收反应用的金属锂渣。另外，挡料柱154的形状也可为圆柱体等其他形状，挡料柱154的高度也以大于金属锂渣的直径为宜。

溶渣盘152设置于循环液槽110的上方，且相对于水平面倾斜设置。循环管路140的出口处设置有喷淋管142，喷淋管142的喷淋口与溶渣盘152的顶端对应设置，溶渣盘152底端延伸至循环液槽110的进液口112处。溶渣盘152的底端设置有反应器150的出料口1522，出料口1522与循环液槽110的进液口112相连通，且出料口1522的形状与循环液槽110的进液口112的形状相适应。

需要指出的是，在其他实施方式中溶渣盘152也可以不设置于循环液槽110的上方，如设置于循环液槽110的下方，通过输送管道将反应用溶液输送至溶渣盘152，反应完成后再通过泵打入循环液槽110中。

循环液槽110顶端的进液口112处固定设置有进液管116，进液管116一端穿过进液口112设置于循环液槽110的槽内，另一端与反应器150的出料口1522相连通。需要指出的是，在其他实施方式中反应器150的出料口1522与循环液槽110的进液口112的连通也可为其他方式。如循环液槽110采用顶部开口的设置，反应器150的出料口1522中流出的反应后的液体在重力作用下达到循环液槽110。

优选地，靠近溶渣盘152侧边处设置有挡料板1524，挡料板1524高出溶渣盘152一定高度，用于阻挡反应用溶液流出溶渣盘152，以免造成原料的浪费。

需要指出的是，请在参照图3，溶渣盘152的形状也可为上端宽下端窄的形状，溶渣盘152上的挡料柱154也呈阵列的方式排布，溶渣盘152的底端设置有反应器150的出料口1522，出料口1522与循环液槽110的进液口112相连通，出料口1522与进液口112的尺寸和位置均对应设置。此类实施方式中，出料口1522的尺寸更小，更适宜出料。靠近溶渣盘152侧边处设置有挡料板1524，挡料板1524的形状相对于溶渣盘152的侧边的设置，即溶渣盘152上端的两侧挡料板1524的距离大于溶渣盘152下端的两侧挡料板1524的距离。

优选地，金属锂渣的回收反应装置100a还包括吹风机160，吹风机160的出风口于溶渣盘152相对设置。吹风机160用于向溶渣盘152上方吹风，是反应产生的氢气无法聚集，有效降低了爆炸现象的发生，提高了安全操作系数。

需要说明的是，金属锂渣的回收反应装置100a中的循环液槽110、循环管路140反应器150等采用钢制，或其他具有抗腐蚀的材料制成，以便适应回收金属锂渣的工艺的要求。

本实施例中，循环液槽110中反应用溶液通过循环泵120的作用由循环管路140进入溶渣盘152上与溶渣盘152上的金属锂渣反应，溶液通过溶渣盘152后从溶渣盘152上的出料口1522流入循环液槽110的进液口112，完成循环反应。在反应器150内反应完成的溶液进入循环液槽110内，与未经回收反应的溶液混合，在通过循环管路140进入反应器150再次反应，经过多次循环反应获得氢氧化锂的质量浓度大于10％的产品，此循环过程缩短了金属锂渣的回收反应时间，提高了生产效率。本实施例适用于生产一次性生产金属锂渣回收的产品氢氧化锂溶液。

第二实施例

请参照图4，本实施例提供一种金属锂渣的回收反应装置100b，本实施例与第一实施例的不同之处在于，金属锂渣的回收反应装置100b还包括出料管路170。出料管路170与循环液槽110相连通，出料管路170上设置有出料开关172。

参照图5，循环液槽110的顶端设置有用于加水稀释反应溶液的加水口114。加水口114可以为如图所示的圆孔口，或其他形状的孔状结构。需要说明的是，加水口114也可和循环液槽110的进液口112共用，即可通过进液口112加水稀释反应溶液。另外，加水口114的位置也可不设置在循环液槽110的顶部，而设置于循环液槽110的侧壁上。

本实施例相对于第一实施例增设了出料管路170，当测得循环液槽110中的反应用溶液中氧化锂的含量大于65g/L时，打开出料管路170的出料开关172，取出产品氢氧化锂溶液。然后，通过加水口114加水稀释循环液槽110内的溶液，继续循环反应。因此，本实施例可以多次循环反应，回收金属锂渣，缩短了工艺操作时间，提高了工作效率。

第三实施例

请参照图6，本实施例提供一种金属锂渣的回收反应装置100c，本实施例与第一实施例的不同之处在于，金属锂渣的回收反应装置100c中的循环开关130为三通开关，循环开关130在控制循环管路140的同时，也可以控制从循环液槽110中取出产品氢氧化锂溶液。

本实施例中循环开关130可以控制开启循环管路140，当测得循环液槽110中的反应用溶液中氧化锂的含量大于65g/L时，关闭循环管路140，开启出料管路170，使产品从循环液槽110中流出。本实施例的循环开关130同时控制开启循环管路140和出料管路170，使装置更简易且方便操作。

本实用新型还提供了一种金属锂渣的处理装置，包括上述金属锂渣的回收反应装置和备料装置。备料装置用于处理金属锂渣的形状，使金属锂渣成为规则的片状或粒状结构，便于在溶渣盘152中进行反应，提高了反应效率。

综上所述，本实用新型提供的一种金属锂渣的回收反应装置和处理装置，该装置中循环液槽110、循环管路140和反应器150共同形成了循环反应装置，显著提高了金属锂渣的回收效率，节省了人力物力；循环液槽110用于盛放氢氧化锂近饱和溶液进行金属锂渣的回收反应，反应速率明显降低，同时减少了单位时间内产生的氢气量和反应热；挡料柱154的设置可以固定反应用的金属锂渣；吹风机160的设置可以分散反应产生的氢气，有效降爆炸的发生率；出料管路170的设置使该装置能够连续循环生产，提高了生产效率；循环开关130采用三通开关，同时控制开启循环管路140和出料管路170，使装置更简易且方便操作。本实用新型在回收金属锂渣的过程中，由于反应速率慢，单位时间内产生的氢气和热量显著减少，再通过溶液的循环起到溶液降温的作用，使溶液温度控制在一定范围内，不会引起锂渣燃烧，也不易引起爆炸，明显提高了生产操作的安全系数。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。