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真空热还原提取金属锂的新工艺

林智群  
【摘要】: 由于国内外对金属锂的需求量日益增大,传统的工业生产方法——熔盐电解法已不能满足工业生产的需要,因此探索一种新的工业可行方法以解决传统方法中所存在的问题已十分必要。本论文在理论分析和试验研究的基础上,介绍了用碳化钙、铝硅合金等几种还原剂真空热还原法提取金属锂的情形。 绪论部分介绍了金属锂及其化合物的性质、用途、锂的资源与消费情况,综述了锂盐及金属锂的生产方法,对真空热还原法和熔盐电解法进行了对比,得出用真空还原法提取金属锂的优越性。 在理论分析中指出了金属氧化物在真空中还原的优势,以及氧化锂真空热还原在热力学上的可行性和动力学模型方面的分析。 本论文的实验研究分别以碳化钙、铝及铝硅合金为还原剂,以碳酸锂为原料,在系统压强为5Pa,温度为1173~1423K的条件下进行的,并分别进行了还原反应的机理以及热力学和动力学方面的分析。 在对碳化钙还原氧化锂的研究中,考察了碳化钙在真空中的分解及还原情况,得到了锂的提取率与温度和时间的关系,表明升高温度和延长时间都能提高锂的还原率。研究认为氧化锂真空碳化钙热还原反应在系统压强为5Pa下的最佳工艺条件为:温度:1323K,时间:80min,物料配料比:Li_2CO_3:CaC_2=2:1,并得到了98.28%的金属锂。 在进行氧化锂的铝热还原研究时,得出物料中加入氧化钙在同样条件下会降低反应温度或提高锂的还原率,在温度为1373K的条件下还原90分钟,锂的还原率为84%,而加入氧化钙后则可上升到93%以上。实验得到了纯度为98.89%的金属锂。 在用铝硅合金还原氧化锂的实验中,通过对还原反应的理论研究,以及实验完剩余残渣的X射线衍射分析,说明了反应中由于生成更为稳定的化合物产物,而大大提高了金属锂的产率。在1373K、90分钟的条件下,还原率达97%以上。实验在温度为1273K、时间为60分钟的条件下产出的金属锂的纯度为99% 对上述研究的不同情况进行了比较,得出了以碳酸锂为原料,通过 昆明理工大学硕士学位论文 摘要/Abstract 真空分解、还原制取金属理的工艺流程,该工艺流程对降低生产成本和 保护环境具有重要意义。


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