金屬熱還原制取金屬鋰的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，全球金屬鋰的需求量增長(zhǎng)迅猛，特別是我國(guó)金屬鋰的生產(chǎn)規(guī)模急需擴(kuò)大。金屬鋰的兩種主要生產(chǎn)方法中，熔鹽電解法受到原料成本高、生產(chǎn)過(guò)程生成氯氣污染環(huán)境、產(chǎn)品中鉀鈉含量較高的制約，而真空熱還原法具有流程短、成本低、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)有害氣體生成的特點(diǎn)，將是一種具有廣闊前景的方法。本文對(duì)金屬熱還原法制取金屬鋰進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　論文主要研究了碳酸鋰的熱分解過(guò)程，以硅鐵為還原劑制取金屬鋰的還原過(guò)程和以一次鋁硅鐵合金為還原劑制取金屬鋰的還原過(guò)

2、程三個(gè)部分。
　　在碳酸鋰熱分解實(shí)驗(yàn)中，首先通過(guò)熱力學(xué)分析碳酸鋰的常壓分解溫度以及真空對(duì)其分解溫度的影響。并通過(guò)采用添加劑的方法來(lái)克服碳酸鋰分解過(guò)程中易揮發(fā)的難點(diǎn)。在分別研究了添加劑配比、煅燒溫度、時(shí)間對(duì)碳酸鋰熱分解的影響之后，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了碳酸鋰熱分解的最佳工藝條件:碳酸鋰與氧化鈣摩爾比為1∶2，煅燒溫度1173K，時(shí)間100min，制團(tuán)壓力30MPa，真空度4Pa。分解率為99.5％以上。并對(duì)煅燒產(chǎn)物進(jìn)行X射線衍射分析，其

3、產(chǎn)物均為CaO和Li2O，完全滿足還原反應(yīng)的需要。
　　在以硅鐵為還原劑的還原實(shí)驗(yàn)中，研究了還原溫度、時(shí)間、制團(tuán)壓力、粒度、還原劑過(guò)量率對(duì)氧化鋰還原率的影響。設(shè)計(jì)了L16(54)正交實(shí)驗(yàn)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)和極差分析最終確定了在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)以硅鐵為還原劑制備金屬鋰的最佳工藝條件為:還原溫度1293K，還原時(shí)間180 min，制團(tuán)壓力30 MPa，物料粒度-80μm，還原劑過(guò)量率50％。氧化鋰的還原率平均值為97.83％，并對(duì)還原渣進(jìn)行分析

4、得知，還原渣相的主要成分為Ca2SiO4，F(xiàn)eSi，CaO，SiO2。
　　在以一次鋁硅鐵合金為還原劑的還原實(shí)驗(yàn)中，在以硅鐵為還原劑的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上研究了還原溫度、時(shí)間、還原劑過(guò)量率對(duì)氧化鋰還原率的影響。在還原溫度1273K，還原時(shí)間180min，還原劑過(guò)量率30％的條件下，金屬鋰的還原率可以達(dá)到97％以上。并對(duì)還原渣進(jìn)行了分析，其主要成分為Ca2SiO4，Ca3(Al2O6)，(CaO)12(Al2O3)7，與熱力學(xué)分析結(jié)果相符合。