金屬熱還原制取金屬鋰的實驗研究.pdf

1、近年來，全球金屬鋰的需求量增長迅猛，特別是我國金屬鋰的生產規(guī)模急需擴大。金屬鋰的兩種主要生產方法中，熔鹽電解法受到原料成本高、生產過程生成氯氣污染環(huán)境、產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、生產過程無有害氣體生成的特點，將是一種具有廣闊前景的方法。本文對金屬熱還原法制取金屬鋰進行了系統(tǒng)的研究。
　　論文主要研究了碳酸鋰的熱分解過程，以硅鐵為還原劑制取金屬鋰的還原過程和以一次鋁硅鐵合金為還原劑制取金屬鋰的還原過

2、程三個部分。
　　在碳酸鋰熱分解實驗中，首先通過熱力學分析碳酸鋰的常壓分解溫度以及真空對其分解溫度的影響。并通過采用添加劑的方法來克服碳酸鋰分解過程中易揮發(fā)的難點。在分別研究了添加劑配比、煅燒溫度、時間對碳酸鋰熱分解的影響之后，通過正交實驗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，時間100min，制團壓力30MPa，真空度4Pa。分解率為99.5％以上。并對煅燒產物進行X射線衍射分析，其

3、產物均為CaO和Li2O，完全滿足還原反應的需要。
　　在以硅鐵為還原劑的還原實驗中，研究了還原溫度、時間、制團壓力、粒度、還原劑過量率對氧化鋰還原率的影響。設計了L16(54)正交實驗。通過正交實驗和極差分析最終確定了在實驗范圍內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，還原時間180 min，制團壓力30 MPa，物料粒度-80μm，還原劑過量率50％。氧化鋰的還原率平均值為97.83％，并對還原渣進行分析

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驗中，在以硅鐵為還原劑的實驗基礎上研究了還原溫度、時間、還原劑過量率對氧化鋰還原率的影響。在還原溫度1273K，還原時間180min，還原劑過量率30％的條件下，金屬鋰的還原率可以達到97％以上。并對還原渣進行了分析，其主要成分為Ca2SiO4，Ca3(Al2O6)，(CaO)12(Al2O3)7，與熱力學分析結果相符合。