RU2845581C1

RU2845581C1 - Lithium billet production line

Info

Publication number: RU2845581C1
Application number: RU2024127649A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Гришин; Андрей Владимирович Яковлев; Владимир Викторович Юров
Original assignee: Акционерное общество "Литий-Элемент"
Filing date: 2024-09-19
Publication date: 2025-08-22

Abstract

FIELD: performing operations.

SUBSTANCE: invention relates to production of lithium blanks. Line contains a gas cleaning and circulation unit, a gas line system and sequentially placed and connected to each other by assembly operations with the formation of a sealed inner space a lithium billet cutting unit, lithium billet melting unit, molten lithium billets dispensing unit and lithium billets cutting unit. Lithium billet melting unit comprises melting barrels. Proposed unit for pouring molten lithium billets comprises vibration plants with working plates, moulds and panels. Working plates are connected by means of rod to armatures of electromagnets. Panels of vibration plants are configured to control said electromagnets.

EFFECT: easier handling of lithium billets in production of primary current sources with lithium electrode.

4 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к получению металлического лития и может быть использовано при производстве первичных источников тока с литиевым электродом.The invention relates to the production of metallic lithium and can be used in the production of primary current sources with a lithium electrode.

Известен способ получения металлического лития с использованием продуктов переработки природных рассолов (Патент РФ 2616749), включающий подготовку шихты из безводных бромида и хлорида лития, расплавление шихты с получением расплава эвтектической смеси, содержащей 90 мас.% бромида лития и 10 мас.% хлорида лития, электролиз полученного расплава эвтектической смеси с выводом металлического лития из катодного пространства и бромовоздушной смеси из анодного пространства. Бром из бромовоздушной смеси абсорбируют раствором гидроксида лития с получением раствора бромида лития в присутствии карбамида, полученный раствор бромида лития обезвоживают путем СВЧ-нагрева при температуре 160-170°С c получением безводного бромида лития с остаточной влажностью не более 0,1%, который направляют на электролиз для восполнения убыли бромида лития в эвтектической смеси при электролизе. Обеспечивается утилизация выделяющегося на аноде брома, а также повышение чистоты получаемого лития.A method is known for producing metallic lithium using the products of processing natural brines (RU Patent 2616749), which includes preparing a charge of anhydrous lithium bromide and chloride, melting the charge to obtain a molten eutectic mixture containing 90 wt.% lithium bromide and 10 wt.% lithium chloride, electrolysis of the resulting molten eutectic mixture with the removal of metallic lithium from the cathode space and a bromine-air mixture from the anode space. Bromine from the bromine-air mixture is absorbed by a lithium hydroxide solution to obtain a lithium bromide solution in the presence of urea, the resulting lithium bromide solution is dehydrated by microwave heating at a temperature of 160-170 °C to obtain anhydrous lithium bromide with a residual moisture content of no more than 0.1%, which is sent to electrolysis to replenish the loss of lithium bromide in the eutectic mixture during electrolysis. The utilization of bromine released at the anode is ensured, as well as an increase in the purity of the lithium obtained.

Недостатком данного технического решения является сложность создания соответствующей технологической линии.The disadvantage of this technical solution is the difficulty of creating the corresponding technological line.

Задача изобретения заключается в необходимости устранения указанных недостатков.The objective of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages.

Технический результат заключается в повышении удобства для дальнейшей работы с заготовками лития металлического на следующих операциях.The technical result consists in increasing the convenience of further work with lithium metal blanks in the following operations.

Поставленная задача решается тем, что линия изготовления литиевых заготовок содержит последовательно размещенные и связанные между собой сборочными операциями с образованием герметичного внутреннего пространства узлы: узел обрезки заготовок лития, узлы плавки и розлива лития, узел резки лития, а также блок очистки и циркуляции газа, блок управления, газопроводная система. Узлы резки и обрезки заготовок лития содержат установленные в них прессы, на рабочих плитах которых установлена оснастка для крепления лития, а на траверсах закреплены режущие ножи. В узлах плавки и розлива лития смонтированы по две виброустановки с изложницами и по два плавильных станка. В качестве рабочей среды используется инертный газ аргон под давлением 30-50 кПа. The task is solved by the fact that the lithium blanks production line contains units sequentially placed and interconnected by assembly operations to form a sealed internal space: a lithium blanks trimming unit, lithium melting and pouring units, a lithium cutting unit, as well as a gas cleaning and circulation unit, a control unit, and a gas pipeline system. The lithium blanks cutting and trimming units contain presses installed in them, on the working plates of which the equipment for fixing lithium is installed, and cutting knives are fixed on the crossbars. In the lithium melting and pouring units, two vibratory units with molds and two melting machines are mounted. Inert argon gas under a pressure of 30-50 kPa is used as a working medium.

Линия изготовления литиевых заготовок содержит последовательно размещенные и связанные между собой сборочными операциями с образованием герметичного внутреннего пространства узлы: узел обрезки заготовок лития, узлы плавки и розлива лития, узел резки лития, а также блок очистки и циркуляции газа, блок управления, газопроводная система. Во всех узлах смонтирована соответствующая технологическим операциям оснастка. The lithium blank production line contains units sequentially placed and interconnected by assembly operations to form a sealed internal space: a lithium blank cutting unit, lithium melting and pouring units, a lithium cutting unit, as well as a gas cleaning and circulation unit, a control unit, and a gas pipeline system. All units are equipped with equipment corresponding to the technological operations.

Узлы резки и обрезки заготовок лития содержит установленный в нем пресс, на рабочих плитах которого установлена оснастка для крепления лития, а на траверсах закреплены режущие ножи.The units for cutting and trimming lithium blanks contain a press installed in it, on the working plates of which the equipment for fastening lithium is installed, and cutting knives are fixed on the crossbars.

В узлах плавки и розлива лития смонтированы по две виброустановки с изложницами и по два плавильных стакана, в дне которых расположены электрические нагреватели (ТЕНы). Стены плавильных стаканов теплоизолированы. Рабочие плиты виброустановок через шток соединены с якорями электромагнитов. Управление электромагнитами (включение, выключение, регулировка амплитуды колебаний) производится с пультов виброустановок. In the lithium melting and casting units, two vibrating units with molds and two melting cups are mounted, in the bottom of which electric heaters (TENs) are located. The walls of the melting cups are heat-insulated. The working plates of the vibrating units are connected to the anchors of the electromagnets via a rod. The electromagnets are controlled (switched on, switched off, and the amplitude of oscillations is adjusted) from the control panels of the vibrating units.

Избыточное давление в общей герметичной среде всех узлов создается при помощи системы автоматического поддержания рабочего давления, например, DMR фирмы BRAUN, состоящей из двух электромагнитных клапанов и питающей их электрической схемы. Контроль осуществляется тягонапорометром, установленным в видимой зоне наружной поверхности бокса. В качестве рабочей среды используется инертный газ аргон под давлением 30-50 кПа. Очистка и охлаждение газа осуществляется блоком очистки и циркуляции газа и фильтром.Excess pressure in the common sealed environment of all units is created by means of an automatic system for maintaining working pressure, for example, DMR by BRAUN, consisting of two electromagnetic valves and an electric circuit feeding them. Control is performed by a draft pressure gauge installed in the visible area of the outer surface of the box. Inert argon gas under a pressure of 30-50 kPa is used as the working environment. Gas cleaning and cooling is performed by a gas cleaning and circulation unit and a filter.

Линия изготовления литиевых заготовок работает следующим образом.The lithium blank production line operates as follows.

Чушки лития в состоянии поставки выгружают из транспортных емкостей и через загрузочный шлюз загружают в узел резки лития. Перед открыванием шлюза производят его продувку в течение 3-5 минут. Сначала смазка немного соскребается с лития металлического скребком, а потом только режется на прессе, это необходимо для улучшения процесса очистки лития металлического. Литий устанавливают на рабочую плиту гидропресса, включают гидропресс и режут литий на более мелкие куски, которые затем передают в узел плавки и розлива. The lithium ingots in the delivery condition are unloaded from the transport tanks and loaded into the lithium cutting unit through the loading sluice. Before opening the sluice, it is blown for 3-5 minutes. First, the grease is scraped off the metallic lithium with a scraper, and only then is it cut on the press, this is necessary to improve the process of cleaning the metallic lithium. Lithium is placed on the working plate of the hydraulic press, the hydraulic press is turned on and the lithium is cut into smaller pieces, which are then transferred to the melting and pouring unit.

В узле плавки и розлива нарезанные куски лития укладывают в плавильные стаканы и включают нагреватели. Процесс происходит до окончания дымовыделения, которое означает, что масло-парафиновая смесь полностью удалилась из расплава. Расплавленный до температуры 230-270°С литий металлический выливают из плавильных стаканов в изложницы, включают электропривод виброустановки. В результате вибрации в течение от 2 до 20 минут происходит отшлаковка лития – тяжелые включения осаждаются на дне, а более легкие всплывают вверх. При этом остатки парафиновой смазки выпариваются в процессе нагрева. После отключения виброустановок литий застывает и заготовки передают в узел обрезки. In the melting and pouring unit, the cut pieces of lithium are placed in melting glasses and the heaters are turned on. The process continues until smoke emission stops, which means that the oil-paraffin mixture has completely removed from the melt. Lithium metal melted to a temperature of 230-270°C is poured from the melting glasses into molds, and the electric drive of the vibration unit is turned on. As a result of vibration, lithium is slagged for 2 to 20 minutes - heavy inclusions settle to the bottom, and lighter ones float to the top. In this case, the remains of the paraffin lubricant evaporate during the heating process. After the vibration units are turned off, the lithium solidifies and the blanks are transferred to the trimming unit.

В узле обрезки заготовку цилиндрической формы закрепляют на устройстве для обрезки, установленном на рабочей плите гидропресса, включают гидропресс и последовательно обрезают два торца примерно по 20-30 мм сверху и по 10-20 мм снизу для очистки его от тяжелых и легких включений металлов и солей. Обрезанные заготовки укладывают в транспортные контейнеры, герметично закрывают и через шлюз выгрузки выгружают из модуля. In the cutting unit, the cylindrical blank is fixed on the cutting device installed on the working plate of the hydraulic press, the hydraulic press is turned on and two ends are successively cut approximately 20-30 mm from the top and 10-20 mm from the bottom to clean it from heavy and light inclusions of metals and salts. The cut blanks are placed in transport containers, hermetically sealed and unloaded from the module through the unloading airlock.

Пример практической реализации.An example of practical implementation.

В настоящее время на линии изготовления литиевых заготовок из 500 кг лития металлического марки ЛЭ-1 ГОСТ 8774-75 было изготовлено 558 штук литиевых заготовок. Габариты заготовок после обрезки были в пределах от 140 до 180 мм по длине и от 115 до 120 мм по диаметру, что обусловлено габаритами оснастки, используемой для последующей транспортировки заготовки на другие участки и дальнейшее удобство для работы на следующих операциях.Currently, 558 lithium blanks have been manufactured on the lithium blank production line from 500 kg of metallic lithium grade LE-1 GOST 8774-75. The blank dimensions after cutting were within the range of 140 to 180 mm in length and 115 to 120 mm in diameter, which is due to the dimensions of the equipment used for subsequent transportation of the blank to other areas and further convenience for work in the following operations.

Claims

1. A line for the production of lithium blanks, comprising a gas purification and circulation unit, a gas pipeline system and a lithium blank cutting unit, a lithium blank melting unit, a melted lithium blank pouring unit and a lithium blank cutting unit, sequentially arranged and interconnected by assembly operations to form a sealed internal space, wherein the lithium blank melting unit contains melting cups, and the melted lithium blank pouring unit contains vibration units with working plates, molds and consoles, wherein the working plates are connected by means of a rod to the anchors of the electromagnets, and the consoles of the vibration units are designed with the possibility of controlling the said electromagnets.

2. A line for manufacturing lithium blanks according to paragraph 1, characterized in that the lithium blank cutting unit and the lithium blank trimming unit contain presses, on the working plates of which equipment for fastening lithium blanks is installed, and cutting knives are fixed on their crossbars.

3. A line for the production of lithium blanks according to paragraph 1, characterized in that two melting glasses are mounted in the lithium blank melting unit, and two vibration units are mounted in the melted lithium blank pouring unit.

4. A line for producing lithium blanks according to item 1, characterized in that inert argon gas under a pressure of 30-50 kPa is used as the working medium.