金属锂提取冶金学：汇总

锂生产工艺

性质

锂在元素周期表中属I A族，其相对原子质量为 6.941，天然同位素质量数为 6、7密度

0.531g/cm3 (20C),熔点179~186 C,沸点1372C，因此还原法生产工艺中易出现液状，真空条件下便于杂质元素分离，有利于产品纯度的提高；金属锂呈银白色，它与湿空气相遇，能与其中的Q、N2迅速化合，表面生成 Li 2。LiOH及Li 3N的覆盖层，覆盖层呈淡黄色以至黑色，所以必须在石蜡或汽油中保存。锂的化学活性很强，能与HCI、HNO、稀HSQ起剧

烈的反应，特别是在浓 HNO中强烈氧化，以至熔融和燃烧。在浓fSQ中溶解缓慢。锂在高

温下与碳作用生成 LiC ;与F、Cl、Br、丨作用并发生燃烧，与水反应生成 LiOH;在加热至熔点温度下能与 S反应生成LiS，与Si 一起熔融生成Li e Si z。此外，锂与有机化合物几卤素衍生物反应，生成相应的锂有机化合物。

碳酸锂常压下熔点 730 C,分解温度1270 C，先熔融成桨状，再分解脱除 CO2,阻碍分解反应的进行，但当有石灰或铝氧土参与时，可使物料变成疏松状，有利于CO2 分解，如碳酸锂与石灰按2/3进行配料，在真空中进行焙烧， 800C下可完成作业。

用途

由于锂的优异性能日益被人们发现和利用，目前已在国民经济各部门以及近代尖端技术——原子能、热核反应、洲际火箭、人造卫星等方面都起着非常重要的作用。金属锂极其化合物可作为优质高能燃料，已经用于宇宙火箭、人造卫星、超声速飞机和潜水艇等燃料系统方面。在冶金工业上，锂作为轻合金、超轻合金、耐磨合金极其它合金的组分。锂与镁、铝、铍组成的合金，质地轻，加工性能好，强度大，已被用作飞机的结构材料。铝电解质中加入锂盐，可降低电耗。在玻璃工业中，将锂化合物作为加成剂，可提高玻璃的强度和韧性，降低熔点，增加电阻和延迟透明消失的作用。玻璃中含锂较多时，能提高紫外线透射率，降低热膨胀系数，目前锂玻璃已用于制造大型电视显象管等。在化学工业上，锂由于有机合成和人造橡胶方面，作为接触剂和稳定剂，也可作为石油裂化过程的热载体。

氯化锂适于作铝的焊接熔剂，并用在蓄电池中。锂蓄电池的阳极，阴极是锂碲合金 (lithium-tellurium alloy )电解质是800T (427C)熔池中的锂盐。富特矿产公司(Foote Mineral Co.)的锂带(lithium ribbon )用于高能电池，为纯度99.96 %的连续金属带材，厚度为

0.02in(0.05cm), 在氩气中成卷干包装。粉末状的无水六氟砷化锂 (lithium hexafluoroaresnate) 用作干电池的阳极。

锂电池用锂

锂是理想的电池材料，这主要是基于：锂原子具有最小的电化学当量，1g 锂可以放出3.83A.H的电；具有最低的电负性，起标准电极电位为— 3.045V;锂电阻低，有利于电极集流；锂

的比重轻，有利于获得较高的比能量；锂的活性大，活性物质的利用率高；总之，锂电池重量轻、体积小、贮电能力大、充电速度快、适用范围广。

锂的冶金简史

锂是1817年瑞典化学家阿弗维得松（ A?Arfvedson ）在斯德哥尔摩 Berzelius实验室研究透长石时发现的，命名为 Lithium（锂），源于希腊词Lithos，意为石头。A?Arfvedson当时曾试图提取这种金属元素，但没有成功。

1818年，英国人戴维（H.Davy ）在成功地制取了 K、Ca、Mg后，首先电解碳酸锂制得少量金属锂。

之后，1855年，德国人本生（J?Bansen）电解熔融氯化锂制取了较多的金属锂，并开始研究金属锂的性质。

1893年，岗次（Guntz ）提出电解含有等量氯化锂和氯化钾熔体制取金属锂，可在450 C

左右下进行电解，使电解温度大幅度降低，使电解效率明显提高，奠定了现代电解法生产金

属锂的基础。

从1817年发现元素锂到有一定金属锂的生产规模，历史76年。自1893年研究成功融

盐电解法制取金属锂，至今已有111年时间，融盐电解法提取金属锂已成为一种传统的提取工艺。热还原法提锂的研究简史

金属锂的生产（方法）

1、熔盐电解法：氯化钾为支持电解质，电解温度450~500C,氯化锂 45~60%初晶温度

360~450C 之间；

2、热还原法：

a）、碳热还原法 Li 2O+C=2Li+CO, 1937年美国矿物局提出，反应温度1680C,,但反应产物易被CO污染，发生二次反应，难于实施；

b）、氢还原法Li 2O+H=2Li+H2O,试验发现易产生中间化合物，可能是LiH ；

c）、硅还原法

方法 1: 2Li 2O+2CaO+Si=4Li+SiO2 ?2CaQ 采用 79#硅铁，硅过量 10% 采用 40 份 Li 2CO 使其在真空中分解，然后与60份CaO混合，在1300C 1.3 x 10-6大气的真空下，锂的回收率

可达92.7%;

方法2 :碳酸锂：石灰=2 : 3 （质量比）配料，焙烧，加过量10〜15%的75#硅铁，

制球，1000C及残压43〜1.3Pa的真空条件进行还原，每次装料2.5kg,产锂175g,回收率80%, 锂的纯度99%。焙烧作业：

CaO

U2CO3 ------ ► CO2+Li 2O

还原反应的主体反应为：

2Li2O + Si=4Li+SiO 2

当75#硅铁过量10〜15%、锂回收率80%时，全工艺过程：

投入：40g碳酸锂+ 60g石灰+ 11.098g硅铁

产出：6.054g 锂 +23.784g CO 2+81.26g 渣

可计算出有关的技术经济指标：产品率6.9%，渣率93.1%，碳酸锂消耗：6.607t/t-Li ;石

灰消耗：9.911吨；硅铁消耗：1.833吨；副产渣：13.42吨；硅铁利用率72.75%。