金屬鋰精煉

金屬鋰精煉(refining of metallic lithium)是指除去電解金屬鋰的雜質，產出純金屬鋰的過程。氯化鋰一氯化鉀熔鹽電解製得的金屬鋰純度為98%-99%，其中主要雜質鈉含量達0.05%-0.4%，非金屬雜質碳、氧、氮以中何產物形態溶解於電解鋰中。金屬鋰中的這些雜質會腐蝕容器，不純的金屬鋰不宜用來製造原子能工業中用的反應堆冷卻劑，也不適宜製造航空工業用鋁鋰合金和高能鋰電池的負極材料。因此，電解金屬鋰需經精製處理。

基本介紹

• 中文名：金屬鋰精煉
• 外文名：refining of metallic lithium
• 學科：冶金工程
• 領域：能源
• 範圍：冶煉
• 目的：產出純金屬鋰

簡介

金屬鋰精煉(refining of metallic lithium)是指除去電解金屬鋰的雜質，產出純金屬鋰的過程。氯化鋰一氯化鉀熔鹽電解製得的金屬鋰純度為98%-99%，其中主要雜質鈉含量達0.05%-0.4%，非金屬雜質碳、氧、氮以中何產物形態溶解於電解鋰中。金屬鋰中的這些雜質會腐蝕容器，不純的金屬鋰不宜用來製造原子能工業中用的反應堆冷卻劑，也不適宜製造航空工業用鋁鋰合金和高能鋰電池的負極材料。因此，電解金屬鋰需經精製處理。

對金屬鋰純度的要求隨用途而異，精製的方法也不一樣。要求純度在99.9%以內的金屬鋰，主要通過改進熔鹽電解工藝直接製取，更高純度的金屬鋰需採用過濾法、真空蒸餾法、高真空分餾法精製獲得，對氣體雜質要求高的高純鋰，則用吸氣法精製獲得。

過濾法

熔融金屬鋰在不鏽鋼或金屬鈦粉末壓制燒結而成的多孔陶瓷過濾器內，在稍高於鋰熔點的溫度下，藉助於惰性氣體壓力或真空吸濾的方法進行過濾，可降低鋰中碳、鈣、矽、鐵等高熔點雜質的含量，除去鋰中的氧化物、氮化物。過濾法的提純效果取決於過濾溫度下雜質在鋰中的溶解度和過濾器的孔徑。溶解的雜質不能通過過濾除去，金屬陶瓷過濾器的孔徑越小，過濾效果越好。一般採用孔徑5-20μm的過濾器。在過濾前最好先除去金屬視中夾帶的氧化物、氮化物，以免它們堵塞陶瓷過濾器微孔。在熔融金屬理中溶解度較大的低、氧、氯、碳、鉀、鈉等雜質，很難用這種方法完全除去。過濾法的操作比較簡單，能量消耗低，但除去雜質的效果差，工業上用得不多。

真空蒸餾法

真空蒸餾法是提純金屬握有效而普遍採用的方法。蒸餾提純是基於金屬鋰及其中的雜質元素在一定溫度下具有不同的蒸氣壓，在蒸餾條件下造成各組分元素蒸發速度和冷凝速度的差異，使雜質元素與主體金屬鋰分離，達到提純目的。蒸餾過程中，各組分元素在液相和氣相中的分布規律要依相對揮發度的大小來判斷。如果將液態金屬鋰蒸餾視為理想溶液蒸餾。

高真空分餾法

由於金屬鋰和一些雜質的蒸氣壓差別很小，用高溫蒸餾的方法難以製得99.99%以上的高純鋰。施密特(Sehmiht)等用高真空分餾法製得純度99. 9999%的金屬鋰。這種方法的特點是向熔融金屬鋰中加入少量B₂O₃，然後於低溫、高真空下，在鉬制篩板的多級回流塔中進行分餾提純。加入B₂O₃是為了除去鋰中的鈣。

吸氣法

真空蒸餾能有效地除去金屬鋰中的金屬雜質，但除氧、氮等氣體雜質效果不佳，為了降低鋰中氧、氮含量，利用某些活性金屬對氧的親和勢大於鋰對氧的親和勢的原理，除去鋰中的氧。