金属锂提取工艺比较分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第13卷第2期盐湖研究V01．13No．22005年6月J0I『RNAI．OFSALTLAKERESEARCHJun．2005金属锂提取工艺比较分析狄晓亮1,2庞全世，李权(1．中国科学院青海盐湖研究所，青海西宁810(O8；2．中国科学院研究生院，北京1(~Y39)摘要：简述了金属锂的应用以及熔盐电解法和真空热还原法提取金属锂的技术特点，评述了两种方法的优缺点并提出了改进方法，对金属锂冶炼的未来发展进行了展望。关键词：金属锂；电解；真空热还原；提取工艺；比较分析中图分类号

2、：TH826．3文献标识码：A文章编号：1008—858x(2oo6)o2—0045—08锂是自然界中最轻的金属，银白色，密度应用于工业生产[。o．534g／cm3熔点180．54c【=，沸点1336~C[。自，从1817年瑞典地质学家阿弗维得松(A·Arfved．1金属锂的消费及应用s0n)在锂云母和锂长石中首次发现锂以来。锂在玻璃陶瓷、石油化工、冶金、炼铝、纺织、合成橡金属锂具有质量轻、负电位高、比能量大等优胶、润滑材料、医疗等传统领域l2-6J得到了广泛点，成为新的电池能源材料[7,8,10,11]。锂电化学当应用

3、。近年来，随着上述传统领域对锂需求量的量仅次于铍，每克锂能放出3．86A·h的电量，是常增加，以及锂在航空航天、核能发电、高能电池、用电池材料中最高的。由于以锂为负极组成的电轻质高比强合金等高技术领域]的开发应用池具有比能量大，电池电压高的电性能，并且放电研究不断深入，锂成为工业生产中十分重要的金电压平稳，工作温度范围宽(一40—50c【=)，低温性属，被称为“21世纪的能源金属”lJ。目前世界能好，贮存寿命长等优点。应用领域不断扩大，如金属锂的产能约为5000t／a，其中美国为2000手机、电子手表、笔记本电脑、心脏起

4、博器、无线电t／a，德、法均在500t／a，日本为650t／a，我国大约通讯设备、导弹点火系统、潜艇、飞机及一些特殊只有300t／'aLI3-l6l。的军事用途等1。此外，锂还可以制作大型锂蓄金属锂的生产方法主要有熔盐电解法和热电池7J，此种电池是一种既安全又经济的存储装还原法，其中9o％以上是由电解氯化锂一氯化置，它可以把非高峰时期发的电能、太阳能、核能、钾熔盐法制备。自从1893年岗茨(C~tz)电解含风能等储存备用。利用这一挣l生，不仅可节省能有等量氯化锂和氯化钾熔体制取金属锂以来，电源，还有利于环境保护。2000

5、年全世界生产锂电解法一直应用至今。“真空热还原法”早在2o世池3．76×lOs只，消耗金属锂400t，其中仅Et本在纪40年代就已有研究，近年由于市场对金属锂电池行业就消耗金属锂约170—180tit5J。近年来，的需求量不断增大，以及真空技术的发展，“真空我国锂电池工业发展速度较快，生产锂电池消耗热还原法”制取金属锂又开始活跃起来，并开始的金属锂逐年增加。收稿日期；2004—07—04基金项目：青海省重点科技攻关项目(20O3一G一105)作者简介：狄晓亮(1980一)，男，硕士研究生，研究方向：稀有金属提取工艺维普资

6、讯http://www.cqvip.com盐湖研究第l3卷由于锂是金属中最轻的元素，熔点较低，具2．1熔盐电解法有体心立方结构，所以经常用于合金生产。特别是铝合金、镁合金等。当铝中含锂2％一4％2．1．1电解锂原理u时，可使合金强度提高10ok，但重量却减少当前金属锂唯一的工业生产方法是氯化锂15％一2o％。用铝—锂合金制造飞机翼板，强—氯化钾熔盐电解法。电解质中氯化锂为度增加，重量减轻，裂纹率下降了30％一50％。55％，氯化钾为45％，以氯化钾为支持电解质，向镁合金中添加1％一5％的锂，合金的密度下它起稳定和降低熔点

7、的作用，电解温度在390降，合金中的镁由六方晶格转变为正方面心结—450~C之间。LiC1一KC1体系为简单的二元共构，提高了塑性，便于加工。由于锂合金具有加晶系，晶点在LiC14o％左右，实际电解质中采用LiC140％一50％范围内，初晶温度在360—工性能好、延展性大、抗腐蚀性强、抗高速离子、450c【=之间。工业锂电解槽采用石墨阳极和低穿透能力大等特性，被广泛用于人造卫星、宇宙碳钢阴极，在直流电作用下，阳极产生氯气，阴飞船、高速飞机的结构材料。同时锂具有较大的中子吸收截面，可作为原子飞机、宁宙飞船等极产生锂。2．1

8、．2电解锂设备运载反应堆的防护屏L7'l0_。目前工业上用的锂电解槽主要有法国式、利用锂的核聚变反应堆发电，具有效力高、美国式和德国式三种类型。价格低、安全易控制，放射性危害小等优锂电解槽示意图如图1所示。在法国有隔点[．9，]。20世纪80年代，随着受控核聚变反板锂电解槽[19J中，钢阴极从槽底中tk,导人，两应堆