[發明專利]鋰鹽一步法熔融電解制金屬鋰的方法

無效

• 申請號: 201310158086.6
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103205774A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 楊風春
• 申請（專利權）人: 新疆駿強科技發展有限公司
• 主分類號: C25C3/02
• 分類號: C25C3/02;C25C7/00
• 代理公司: 烏魯木齊市禾工專利代理事務所 65108
• 代理人: 劉永生

技術領域

本發明涉及涉及國際專利分類COlD堿金屬鋰的化合物處理技術，尤其是鋰鹽一步法熔融電解制金屬鋰的方法。

背景技術

鋰是一種柔軟的，銀灰色，極易反應的堿金屬元素。它在金屬中比重最輕。鋰在空氣中易被氧化，所以須貯存于固體石蠟或惰性氣體中。它能與水和酸作用放出氫氣，易與氧、氮、硫等化合。鋰鹽在水中的溶解度與鎂鹽類似，而不同于其他的堿金屬鹽。

鋰在自然界中豐度較大，居第27位，在地殼中約含0.0065％。鋰僅以化合物的形式廣泛存在于自然界中。鋰的礦物有30余種，主要存在于鋰輝石(LiAlSi₂O₆)和鋰云母以及透鋰長石((LiNa)AlSi₄O₁₀)和磷鋁石中。在人和動物的有機體、土壤和礦泉水、可可粉、煙葉、海藻中都有鋰的存在。鋰可由電解熔融的氯化鋰而制得。Guntz首先建議用電解熔融的氯化鋰和氯化鉀的混合物來制備金屬鋰，這樣可以把熔融溫度從單質鋰的610℃降低到400℃。以石墨為陽極，以低碳鋼為陰極，電解槽壓為6.0-6.5V。這樣就可以得到純度為99％的鋰。

目前，工業生產金屬鋰的方法為電解熔融的氯化鋰-氯化鉀混合鹽電解時，分解電解較小的鋰離子首先析出成為金屬鋰：

陰極：Li⁺+e^-→Li，其中，Li為液態；

陽極：2Cl^-→Cl₂+2e^-

總反應式為：2LiCl₍₁₎→2Li⁺+2Cl^-→2Li+Cl₂

所用無水氯化鋰為鹽酸同堿性鋰鹽反應生成氯化鋰溶液，再將該溶液高速蒸發濃縮結晶后，離心分離出結晶氯化鋰后，再放入鈦高溫轉爐內烘干，由于氯化鋰的腐蝕性及吸水性都極強，生產環節易混入雜質，因此生產工藝復雜，對設備要求高，成本顯著高出堿性鋰鹽，其次，由于電解時產生氯氣會對設備、人員和環境造成嚴重影響，因此，一般生產企業無法生產金屬鋰，這也是造成金屬鋰售價居高的重要原因，同時也進一步使得后續應用成本長期以來無法逐步下降，限制了鋰在相關行業中的應用。

相關已公開技術較少，如：

中國專利申請201010166883.5一種處理鋰鹽的方法包括以下步驟中的至少一個：a)將該鹽溶于非質子有機溶劑以形成溶液，并使所述溶液通過氧化鋁柱，b)將該鹽溶于溶劑以形成溶液，并使所述溶液通過Li+形式的陽離子交換柱，c)在大于大約180℃真空或氮氣驅氣的條件下干燥該鹽，d)將該鹽溶于非質子有機溶劑以形成溶液，并使所述溶液通過鋰取代的分子篩，以及；回收鋰鹽。

中國專利申請201210243318.3一種從鋰輝石提取鋰制備鋰鹽的方法，包括以下流程：a、轉型焙燒；b、冷卻球磨；c、酸化焙燒；d、化漿中和；e、分離洗滌及凈化；f、調配轉型；g、過濾洗滌；h、深度除雜；i、中和；j、濃縮結晶；k、冷卻析鈉；l、濃縮結晶；m、分離與干燥。

中國專利申請201210512662.8從鋰云母原料中提取鋰鹽的方法，以鋰云母為原料，采用煅燒與酸浸相結合方法，所述煅燒是將鋰云母通過等離子發生器進行煅燒并除氟，控制等離子發生器進行煅燒溫度為1500-2000℃；所述酸浸是將煅燒除氟后的鋰云母在加壓狀態下與硫酸溶液進行反應，得固、液混合物，降溫冷凍，分離鉀銣銫礬，過濾，加堿，除雜，沉鋰制鋰鹽。其是將鋰云母通過等離子發生器產生的高溫差熱反應，使鋰云母結構發生轉變。

發明內容

本發明的目的是提供鋰鹽一步法熔融電解制金屬鋰的方法，在實現沒有氯氣外排的同時有效降低生產成本。

本發明的目的是通過如下技術措施實現的：電解槽內石墨陽極產生的氯氣經由氯氣回輸管抽往反應池上分解槽的高溫熔融室，由下而上地經過多孔鈦篩板，同熔融的堿性鋰鹽發生反應，生成氯化鋰繼續電解，由于反應迅速自下而上不斷在陰極生成金屬鋰。

本發明的有益效果是：氯氣事實上成為運載鋰離子的載體，往返循環于電解槽內分解室和高溫熔融室之間，而不再向外排出，不但提高生產效率和金屬鋰品質，而且，避免了外排氯氣所需的輔助設備以及其影響，另外，節省的相關濃縮結晶、離心分離、高溫烘干、鋰錠熔化和真空蒸餾等工藝，顯著節省工序，降低設備和生產成本，安裝、操作方便，反應速度快，結構整體性好，安全可靠，為下游工藝和產品應用帶來了巨大的商機。

附圖說明

圖1為本發明中的制備方法原理示意簡圖