金属锂生产工艺优化
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2024-09-13
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第17卷第1期 盐湖研究 17 1
2009年3月 2009
金属锂生产工艺优化
李权1庞全世 2高洁1
1中国科学院青海盐湖研究所 青海 西宁 810008
2青海西部矿业集团有限公司 青海 西宁 810008
摘要国内传统熔盐电解法生产金属锂是用金属漏 勺将金属锂从 电解槽中舀出 在舀出过程 中产品易被
空气污染生产效率低 现研制了一种带有自动收集导出装置的锂电解槽 有效地解决了锂与 氯气的分离
并实现了锂的自动导出在 惰性气体保护下直接进 行铸造锂 进行了电解 过程的物料及能 量衡算试验
所得到的技术参数可为金 属锂的规模化生产和管理提供依据
关键词金属锂电解 提取
中图分类号8263文献标识码文章编号1008 858200901 0063 05
金属锂具有质量轻负电位高比能量大等优
点成为新的电池能源材料在空调医药农业
电子技术纺织以及金属的焊接和脱气等方面也
有广泛的应用锂成为工业生产中十分重要的金
属被称为二十一世纪的能源金属 1
传统熔盐电解法生产金属锂是将无水氯化
锂置于电解槽中 以无水氯化钾作为助剂 在高
温状态下熔融电解制取金属锂 液态金属锂在
阴极析出聚集在熔融盐表面上 国内生产厂家
用金属漏勺将金属锂从电解槽中舀出倒入变
压器油中冷却 铸锭 在金属锂舀出过程中产
品易被空气污染 使金属锂纯度下降 无法满足
高能电池锂合金和受控核聚变反应的要求
这种手动出锂工艺工作环境差 舀出的金属锂
夹带杂质多生产效率低
随着高能电池轻质合金和受控核聚变对
高纯金属锂的需求不断增长 金属锂的价格也
在不断增长因此 有必要对传统的电解法生
产工艺进行改进优化以提高金属锂产品的产
量和质量 降低金属锂生产成本 满足上述领域
对高纯金属锂的需求
1试验条件
11试验原料
本试验所用的原料氯化锂氯化钾 氩气的
质量指标如表 12所示 氢氧化钠为工业品级
表1氯化锂氯化钾组分分析
1
4
2
2
2
2水份 水不溶物 其它
﹤0000 49
﹤0000 12
020
081
0005 1
0000 2
0000 96
0000 4
﹤0005
﹤0002
031
002
050
078
﹤001
﹤0004
收稿日期2008 10 09
基金项目青海省科技厅资助项目 2003 105
作者简介李权 1965 女副研究员 主要从事盐湖化工的研究
盐湖研究 第 17卷
表2氩气的纯度
2
2
2
2
2
999950 10610 106510 610 1061 5 10 6
12试验设备
电解槽 2 000 1 000 800
500 自行设计制作直流整流器 25
12 32 无级可调 番禺力源电器设
备厂交流变压器 225 52
无级可调番禺力源电器设备厂 电热恒温干燥
箱202 3型1 000 泰斯特仪器有限公
司真空泵 051 型岛津有限公司 手套
箱1德国 实验室耐腐蚀
离心泵 3211型温州天立压滤机有限公
司离心风机 472型淄博周村盛华风机厂
尾气洗涤回收装置吸收能力50 自行设计
制作
2电解槽装置的设计
在573 67 3 时混合熔盐的密度是液态
金属锂密度的 334倍我们根据物料的这一
性质设计了一种金属电解装置 碳钢电解槽采
用石墨阳极和不锈钢阴极阳极和阴极从电解
槽的底部插入 阴阳极之间用隔膜隔开 电解
槽内部设有金属收集罩及氯气收集罩外部设
有集锂器及氯气回收装置 集锂器下部为无氧
工作箱 无氧工作箱中放有油槽和铸模 电解
槽装置见图 1
3试验步骤
原料氯化锂和氯化钾经过烘箱干燥后按一
定比例加入电解槽中 通交流电起弧将混合物
料熔化后改通直流电进行电解 启动冷却水循
环水泵 阴极产生的金属锂保存在集锂器中
定时铸锭阳极产生的氯气经过碱液吸收 捕
滴后排空捕滴液回收
1电解槽2阳极3阴极4金属收集罩5气体收
集罩6导出管7进料口8排气管9熔盐 1 0液
体锂11集锂器12充氩口13金属阀14无氧工
作箱15操作孔
图1金属锂电解槽及自动出锂铸锭装置
1
4试验结果与讨论
41自动出锂及金属锂收集导出装置的检验
将金属锂自动导出铸锭通过理论分析是
可行的在实际电解过程中 金属锂能否真正
导出并铸锭是检验电解槽 金属锂收集导出装
置结构是否合理的最主要依据在电解槽正常
工作时 通过液位探针观察金属锂是否导至集
锂器中如果金属锂成功的导入集锂器 则定时
测量金属锂在集锂器中的高度当金属锂在集
锂器中达到一定高度后 控制金属阀 观察金属
锂能否流入无氧工作箱内的铸模内进行铸锭
结果金属锂成功的从集锂器中流入下端放在油
槽中的铸模内金属锂在无氧工作箱内直接铸
锭通过实验验证 证明所设计的电解槽 金属
锂收集导出系统的结构是合理的实现了金属
锂的自动导出铸锭 避免了人工手动出锂过程
中金属锂与空气中的氮气和氧气接触 使金属
锂受到污染同时还降低了劳动强度和改善了
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»17 »1 ù÷µùîVol.17No.12009 M3JOURNALOFSALTLAKERESEARCHMar.2009金属锂生产工艺优化李 权1,庞全世2,高 洁1(1.中国科学院青海盐湖研究所,青海西宁 810008;2.青海西部矿业集团有限公司,青海西宁 810008)K 1:国内传统熔盐电解法生产金属锂是用金属漏勺将金属锂从电解槽中舀出,在舀出过程中产品易被空气污染,生产效率低。现研制了一种带有自动收集导出装置的锂电解槽,有效地解决了锂与氯气的分离,并实现了锂的自动导出,在惰性气体保护下,直接进行铸造锂。进行了电解过程的物料及能量衡算。试验所得到的技术参数,可...
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