CN102560148B - 一种真空铝热还原炼锂的方法 - Google Patents
一种真空铝热还原炼锂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102560148B CN102560148B CN201210017252.6A CN201210017252A CN102560148B CN 102560148 B CN102560148 B CN 102560148B CN 201210017252 A CN201210017252 A CN 201210017252A CN 102560148 B CN102560148 B CN 102560148B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- aluminium
- alo
- hydroxide
- alkali liquor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
一种真空铝热还原炼锂的方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行：（1）将含锂原料和添加剂混合后制成球团，在900~1100℃煅烧获得Li5AlO4熟料；（2）将Li5AlO4熟料球磨后与铝粉混合并制成球团，再进行真空热还原，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣。本发明的方法简便易行，适于工业化生产，造成的污染少，可获得良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种真空铝热还原炼锂的方法。
背景技术
金属锂广泛应用于航空航天、核能发电、能源电池等新兴领域，被称为“21世纪的能源金属”；金属锂的生产方法分为两大类：熔盐电解法和真空热还原法。熔盐电解法是当今世界上生产金属锂的主要方法，但是其发展受到以下几个方面的限制：（1）生产原料为高纯氯化锂，由碳酸锂盐酸氯化、净化、脱水生成，工艺复杂，成本较高；（2）由于钠、钾析出电位较低，一次产品中不可避免地混入钠、钾等有害杂质，严重影响产品的质量；（3）电解过程中阳极生成氯气，污染环境，腐蚀设备。真空热还原法可直接以碳酸锂或氢氧化锂为原料因而成本较低；由于金属锂与钠和钾的蒸气压不同导致结晶位置不同，因此有害杂质的含量极低；生产过程中无有害气体生成；所以，在真空冶金技术迅猛发展的有利形势下，热还原法是一种有工业应用前景的方法。
真空热还原法根据还原剂的不同可以分为炭热还原法、氢热还原法和金属热还原法。炭热还原法和氢热还原法由于还原温度高、不易操作、金属锂品位低等原因不易于进行工业推广；而金属热还原法中，铝热法和硅热法最具有工业应用前景；现有的硅热法是以碳酸锂为原料，配以添加剂煅烧得到氧化锂熟料，以硅铁为还原剂制取金属锂，其不足是料锂比较高，且副产物的还原渣得不到有效利用，造成固体废物污染；铝热法是以碳酸锂制备的氧化锂或LiAlO2为原料，该项研究也只停留在还原过程，而没有对还原渣的综合利用进行研究。
发明内容
针对现有铝热还原制备金属锂的方法上存在的不足，本发明提供一种真空铝热还原炼锂的方法，先通过煅烧含锂原料和添加剂制备Li5AlO4，然后与铝粉混合进行真空热还原，制备出高纯度的金属锂和铝酸钙渣，铝酸钙渣能够用于制备氢氧化铝，在大幅降低固体和气体废料污染的情况下，获得高质量的氢氧化铝。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5~3h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂或碳酸锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物，或氧化铝和氧化钙的混合物；
2、将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5~3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
其中步骤1的反应式为：
5LiOH·H2O+Al(OH)3 = Li5AlO4+9H2O、 （1）
10LiOH·H2O+Al2O3 = 2Li5AlO4+15H2O、 （2）
5Li2CO3+Al2O3 = 2Li5AlO4+5CO2、 （3）
或5Li2CO3+2Al(OH)3 =2 Li5AlO4+3H2O+5CO2； （4）
步骤2的反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
或21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
含锂原料和添加剂用量按上述反应的理论需要量加入，铝粉按上述反应的理论需要量过量1~15%加入。
上述方法中锂的还原率≥90%。
上述方法获得的金属锂的重量纯度≥99%。
上述方法中获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度80~300℃条件下浸出30~180min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液；所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为150~300g/L，氢氧化钠的浓度为1~20 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为（4~7）:1，其中液固比是指液体体积（L）与固体质量（kg）之比；浸出过程中铝酸钙的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 (7)
或12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
铝的反应方程式为：
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，反应方程式为：
2NaAl(OH)4 + CO2 = Na2CO3 + 2Al(OH)3 + H2O （10）
然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝。
上述的浸出反应过程中铝的浸出率≥85%；浸出渣的主要成分为碳酸钙，经过干燥去除水分后，再煅烧获得氧化钙，作为添加剂使用；煅烧生成的二氧化碳用于碳酸化分解。
上述方法中球团在煅烧过程中形成二氧化碳时，收集二氧化碳用于碳酸化分解。
上述方法中碳酸化分解形成的碳酸钠溶液用于配制混合碱液。
上述反应获得的氢氧化铝经烘干去除水分后白度≥95。
本发明的原理是先将含锂原料煅烧制成Li5AlO4熟料，再与铝粉反应制取金属锂，与传统技术相比料锂比较低，氧化钙先作为添加剂参与煅烧，经充分活化后再在还原过程中参与还原反应；在煅烧过程中加入氧化钙，还能起到骨料作用，防止熟料软化，得到便于进行下一步操作的煅后球团料；还原形成的还原渣主要成分为铝酸钙（CaO·Al2O3或12CaO·7Al2O3）及未反应的铝粉，用碱液浸出铝酸钙和铝，生成碳酸钙和铝酸钠，铝酸钠再经碳酸化分解制成高白度的氢氧化铝；反应中生成的各种副产物均可重复利用，达到的降低污染排放的效果；本发明的方法简便易行，适于工业化生产，造成的污染少，可获得良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的真空铝热还原炼锂的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化铝、氧化铝和氧化钙为普通工业粉末产品。
本发明实施例中采用的铝粉为普通工业铝粉，粒度≤80μm。
本发明实施例中制成球团选用的设备为干粉制团机。
本发明实施例中球磨是采用球磨机干磨。
本发明实施例中还原渣破碎制成粉料是选用颚式破碎机进行破碎。
本发明实施例中铝的浸出率是分析浸出渣中的铝含量后计算得出。
本发明实施例中真空热还原采用的设备是带有结晶器的还原罐。
实施例1
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5LiOH·H2O+Al(OH)3 = Li5AlO4+9H2O （1）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
氢氧化锂、氢氧化铝和氧化钙的用量按摩尔比为15:3:4，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量15%加入；锂的还原率94%，金属锂的重量纯度99.1%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度80℃条件下浸出180min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率89%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为150g/L，氢氧化钠的浓度为20 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为7:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
浸出渣经过干燥去除水分后，再煅烧获得氧化钙和二氧化碳，氧化钙作为添加剂使用，二氧化碳用于碳酸化分解；
球团在煅烧过程中形成二氧化碳时，收集二氧化碳用于碳酸化分解；
碳酸化分解形成的碳酸钠溶液用于配制混合碱液。
实施例2
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧2h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为2h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5LiOH·H2O+Al(OH)3 = Li5AlO4+9H2O （1）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
氢氧化锂、氢氧化铝和氧化钙的用量按摩尔比为105:21:48，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量10%加入；锂的还原率95%，金属锂的重量纯度99.3%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度90℃条件下浸出170min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率87%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为200g/L，氢氧化钠的浓度为15 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为5:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
其余部分同实施例1。
实施例3
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧3h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5LiOH·H2O+Al(OH)3 = Li5AlO4+9H2O （1）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
氢氧化锂、氢氧化铝和氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为15:3:4，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量5%加入；锂的还原率91%，金属锂的重量纯度99.2%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度100℃条件下浸出150min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率88%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为250g/L，氢氧化钠的浓度为8 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为4:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
其余部分同实施例1。
实施例4
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
10LiOH·H2O+Al2O3 = 2Li5AlO4+15H2O （2）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
氢氧化锂、氧化铝和氧化钙和的用量按摩尔比为210:21:96，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量12%加入；锂的还原率93%，金属锂的重量纯度99.1%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度300℃条件下浸出30min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率86%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为300g/L，氢氧化钠的浓度为6 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为6:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度97；
其余部分同实施例1。
实施例5
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧2h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为2h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
10LiOH·H2O+Al2O3 = 2Li5AlO4+15H2O （2）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
氢氧化锂、氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为30:3:8，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量9%加入；锂的还原率92%，金属锂的重量纯度99.2%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度200℃条件下浸出60min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率85%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为200g/L，氢氧化钠的浓度为5 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为5:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度97；
其余部分同实施例1。
实施例6
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧3h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为氢氧化锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
10LiOH·H2O+Al2O3 = 2Li5AlO4+15H2O （2）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
氢氧化锂、氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为210:21:96，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:1并且过量6%加入；锂的还原率90%，金属锂的重量纯度99.3%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度100℃条件下浸出90min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率87%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为250g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L，混合碱液与还原渣的液固比为5:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度97；
其余部分同实施例1。
实施例7
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+Al2O3 = 2Li5AlO4+5CO2 （3）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
碳酸锂、氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为15:3:8，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量10%加入；锂的还原率91%，金属锂的重量纯度99.3%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度200℃条件下浸出90min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率88%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为300g/L，氢氧化钠的浓度为7 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为7:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
其余部分同实施例1。
实施例8
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧2h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为2h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+Al2O3 = 2Li5AlO4+5CO2 （3）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
碳酸锂、氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为15:3:8，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量5%加入；锂的还原率92%，金属锂的重量纯度99.3%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度90℃条件下浸出180min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率89%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为200g/L，氢氧化钠的浓度为2g/L，混合碱液与还原渣的液固比为6:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度95；
其余部分同实施例1。
实施例9
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧3h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+Al2O3 = 2Li5AlO4+5CO2 （3）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
碳酸锂、氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为105:21:96，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量3%加入；锂的还原率93%，金属锂的重量纯度99.2%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度150℃条件下浸出120min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率85%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为150g/L，氢氧化钠的浓度为1g/L，混合碱液与还原渣的液固比为5:1；
浸出过程的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 （7）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
其余部分同实施例1。
实施例10
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+2Al(OH)3 =2 Li5AlO4+3H2O+5CO2； （4）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
碳酸锂、氢氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为105:42:96铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量8%加入；锂的还原率90%，金属锂的重量纯度99.1%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度100℃条件下浸出150min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率88%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为300g/L，氢氧化钠的浓度为1 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为4:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度97；
其余部分同实施例1。
实施例11
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧2h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为2h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+2Al(OH)3 =2Li5AlO4+3H2O+5CO2； （4）
真空热还原反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
碳酸锂、氢氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为15:6:8，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量4%加入；锂的还原率94%，金属锂的重量纯度99.3%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度80℃条件下浸出160min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率87%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为250g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L，混合碱液与还原渣的液固比为4:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度96；
其余部分同实施例1。
实施例12
将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧3h，获得Li5AlO4熟料；含锂原料为碳酸锂，添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物；
将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为还原渣；
煅烧反应式为：
5Li2CO3+2Al(OH)3 =2 Li5AlO4+3H2O+5CO2； （4）
真空热还原反应式为：
21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
碳酸锂、氢氧化铝、氧化钙和铝粉的用量按摩尔比为105:42:96，铝粉按氢氧化锂与铝粉的摩尔比为3:2并且过量1%加入；锂的还原率92%，金属锂的重量纯度99.2%；
获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度300℃条件下浸出30min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液，铝的浸出率86%；
所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为150g/L，氢氧化钠的浓度为10g/L，混合碱液与还原渣的液固比为5:1；
浸出过程的反应方程式为：
12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；氢氧化铝经烘干去除水分后白度95；
其余部分同实施例1。
Claims (1)
1.一种真空铝热还原炼锂的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将含锂原料和添加剂混合后制成球团，然后在900~1100℃煅烧1.5~3h，获得Li5AlO4熟料；所述的含锂原料为氢氧化锂或碳酸锂，所述的添加剂为氢氧化铝和氧化钙的混合物，或氧化铝和氧化钙的混合物；
（2）将Li5AlO4熟料球磨至粒度≤80μm，然后与铝粉混合并制成球团，再在气压≤5Pa和温度1000~1200℃进行真空热还原，反应时间为1.5~3h，生成的锂蒸汽结晶形成金属锂，余下的物料为富含易溶出性铝酸钙的还原渣；
（3）获得的还原渣先破碎成粉料，再球磨至粒度≤80μm，然后置于混合碱液中，在温度80~300℃条件下浸出30~180min，再过滤去除浸出渣，获得铝酸钠溶液；所述的混合碱液中碳酸钠的浓度为150~300g/L，氢氧化钠的浓度为1~20 g/L，混合碱液与还原渣的液固比为（4~7）:1，向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，碳酸化分解的温度为50~90℃，然后过滤后获得碳酸钠溶液和氢氧化铝；
其中步骤（1）的反应式为：
5LiOH·H2O+Al(OH)3 = Li5AlO4+9H2O、 （1）
10LiOH·H2O+Al2O3 = 2Li5AlO4+15H2O、 （2）
5Li2CO3+Al2O3 = 2Li5AlO4+5CO2、 （3）
或5Li2CO3+2Al(OH)3 =2 Li5AlO4+3H2O+5CO2； （4）
步骤（2）的反应式为：
3Li5AlO4+4CaO+5Al=4[CaO·Al2O3]+15Li （5）
或21Li5AlO4+48CaO+35Al=4[12CaO·7Al2O3]+105Li； （6）
含锂原料和添加剂用量按上述反应的理论需要量加入，铝粉按上述反应的理论需要量过量1~15%加入，锂的还原率≥90%；
步骤（3）的反应式为
浸出过程中铝酸钙的反应方程式为：
CaO·Al2O3 + Na2CO3 + 4H2O = CaCO3 + 2NaAl(OH)4 (7)
或12CaO·7Al2O3 + 12Na2CO3 + 33H2O = 12CaCO3 + 10NaOH + 14NaAl(OH)4 （8）
铝的反应方程式为：
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4+ 3H2 （9）
向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行碳酸化分解至铝元素生成氢氧化铝沉淀，反应方程式为：
2NaAl(OH)4 + CO2 = Na2CO3 + 2Al(OH)3 + H2O （10） 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210017252.6A CN102560148B (zh) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | 一种真空铝热还原炼锂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210017252.6A CN102560148B (zh) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | 一种真空铝热还原炼锂的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102560148A CN102560148A (zh) | 2012-07-11 |
| CN102560148B true CN102560148B (zh) | 2014-05-21 |
Family
ID=46406746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210017252.6A Expired - Fee Related CN102560148B (zh) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | 一种真空铝热还原炼锂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102560148B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104178645B (zh) * | 2014-08-19 | 2017-03-01 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 制备金属锂的方法 |
| CN104894382B (zh) * | 2015-06-03 | 2017-05-17 | 东北大学 | 一种电解铝铝灰和耐火材料内衬废料的回收处理方法 |
| CN108441636B (zh) * | 2018-03-13 | 2019-11-12 | 东北大学 | 一种二段真空还原处理赤泥的方法 |
| CN109536751B (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-30 | 辽宁科技学院 | 一种铝热还原生产镁锂合金副产镁铝尖晶石的方法 |
| CN110055409A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-26 | 安徽工业大学 | 一种废气废渣可回收利用的镁冶炼工艺 |
| CN110817917B (zh) * | 2019-10-17 | 2021-06-01 | 东北大学 | 一种高纯氧化铝的制备方法 |
| CN111057850B (zh) * | 2020-01-03 | 2020-12-25 | 四川万邦胜辉新能源科技有限公司 | 一种真空热还原法制备高纯金属锂的方法 |
| CN111187924B (zh) * | 2020-03-06 | 2024-04-12 | 北京欧菲金太科技有限责任公司 | 一种含锂物料连续炼锂装置及方法 |
| CN113526474B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-03-31 | 深圳市研一新材料有限责任公司 | 氮化锂颗粒以及其制备方法和制备设备 |
| CN112941339B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-04-07 | 安徽工业大学 | 一种以铝锂共生资源碱浸液为原料制备金属锂的方法 |
| CN113149039B (zh) * | 2021-04-30 | 2023-03-03 | 四川万邦胜辉新能源科技有限公司 | 一种锂辉石热还原制氢氧化锂的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818265A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-09-01 | 黄启新 | 用氢氧化锂制备金属锂的方法 |
-
2012
- 2012-01-19 CN CN201210017252.6A patent/CN102560148B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818265A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-09-01 | 黄启新 | 用氢氧化锂制备金属锂的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 一种以菱镁石和白云石混合矿物为原料的真空热还原法炼镁技术;冯乃祥等;《中国有色金属学报》;20111031;第21卷(第10期);2683-2684页的2.1、2.2 * |
| 冯乃祥等.一种以菱镁石和白云石混合矿物为原料的真空热还原法炼镁技术.《中国有色金属学报》.2011,第21卷(第10期),2683-2684页的2.1、2.2. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102560148A (zh) | 2012-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102560148B (zh) | 一种真空铝热还原炼锂的方法 | |
| CN100455512C (zh) | 电池级单水氢氧化锂的制备方法 | |
| CN108941167B (zh) | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法 | |
| CN101863500B (zh) | 一种含铝冶金物料生产氧化铝的方法 | |
| CN109047285A (zh) | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与*** | |
| CN115216645B (zh) | 混合盐煅烧法从电解铝废渣中提锂方法 | |
| US9469546B2 (en) | Process for the mineralization of carbon dioxide | |
| CN110042240A (zh) | 一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺 | |
| CN103060838B (zh) | 一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法 | |
| CN106834739B (zh) | 一种从二次铝灰中提铝的方法及其应用 | |
| WO2003070636A1 (fr) | Procede de production d'un aerogel de silice et de carbonate de sodium | |
| CN106048226A (zh) | 一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法 | |
| CN103420386A (zh) | 一种由煤矸石提铝废渣制备白炭黑的方法 | |
| CN104140117A (zh) | 一种锂云母硫酸压煮法提取锂盐的工艺 | |
| CN104340994B (zh) | 一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法 | |
| CN109108050A (zh) | 一种铝电解大修渣中含钠、含氟化合物的转化方法与*** | |
| CN109127655A (zh) | 一种铝电解废炭渣中含钠、含氟化合物的转化方法与*** | |
| CN101445874A (zh) | 高纯度金属锂的生产方法及专用设备 | |
| CN108118143B (zh) | 两段氯化焙烧-碱液浸出法从锂云母中提锂制备碳酸锂的方法 | |
| CN101857258A (zh) | 用镁尾矿制备轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法 | |
| CN103086433B (zh) | 一种钠基熔盐氧化连续碳化法制重铬酸钠的方法 | |
| CN102417995A (zh) | 锂辉石精矿氟化学提锂工艺 | |
| CN102838141A (zh) | 一种菱镁矿除硅铝生产氢氧化镁的工艺 | |
| CN107840357A (zh) | 一种利用铝电解槽阴极炭块碱性浸出液生产冰晶石的方法 | |
| CN102115813B (zh) | 一种低品位菱镁矿的综合利用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140521 Termination date: 20150119 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |