隨著金屬Li 需求量的迅猛增加和真空技術(shù)的不斷發(fā)展，真空金屬熱還原法是一種具有工業(yè)應(yīng)用前景的煉鋰方法。本文對(duì)常壓下以氫氧化鋰、氧化鋁和氧化鈣為原料合成Li5AlO4熟料以及以硅鐵為還原劑真空熱還原提取金屬Li 進(jìn)行了探索性實(shí)驗(yàn)研究。研究了不同煅燒條件對(duì)Li5AlO4合成的影響以及不同還原條件對(duì)硅熱還原制取金屬Li 過程的影響。結(jié)果表明: 常壓下可以煅燒獲得富鋰熟料，其物相為L(zhǎng)i5AlO4和CaO 以及少量的LiAlO2。采用該熟料在系統(tǒng)壓強(qiáng)-5 Pa，還原溫度1473 K，還原時(shí)間120 min，硅鐵不過量的條件下，金屬鋰的還原率為98%，還原渣主要成分為2CaO·SiO2。該硅熱法煉鋰工藝可行，其料鋰比為9. 9∶ 1。

　　金屬Li 及其化合物由于具有獨(dú)特優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用于航空航天、能源電池和核能發(fā)電等新興技術(shù)領(lǐng)域，被稱為“21 世紀(jì)的能源金屬”。金屬Li 的生產(chǎn)方法主要有熔鹽電解法和真空熱還原法兩種。目前工業(yè)上仍然以熔鹽電解法為主，全球90%以上的金屬Li 采用該法生產(chǎn)。但其也具有明顯的不足: 原料要求純度高，生產(chǎn)過程有腐蝕性氣體，鋰產(chǎn)品中鉀鈉含量高等。特別是近年來隨著金屬Li 需求量的急劇增長(zhǎng)，改進(jìn)傳統(tǒng)金屬Li生產(chǎn)工藝和開發(fā)新工藝已經(jīng)成為勢(shì)之所趨。真空冶金由于具有過程清潔、環(huán)境友好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.mp99x.cn/)認(rèn)為在金屬氧化物的還原、高熔點(diǎn)金屬和合金材料的熔煉，銅浮渣、鉛陽極泥等冶金過程副產(chǎn)物中有價(jià)金屬的富集回收等有色金屬材料生產(chǎn)方面得到日益廣泛的應(yīng)用。特別是真空硅熱法煉鎂已成為目前世界上煉鎂的主要方法，為真空冶金能夠應(yīng)用于生產(chǎn)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

　　真空熱還原法煉鋰由于具有流程短、產(chǎn)品純度高和無氯氣污染等特點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。真空熱法煉鋰始于1894 年，瓦連以鎂為還原劑獲得了含鎂50%左右的金屬Li，開創(chuàng)了熱法煉鋰之先河。之后Kroll 等，Smeets 等，Stauffer 等分別以硅、鋁、鎂等還原氧化鋰和鋰輝石制得了較純的金屬Li。Fedorov 和Shamrai[16]研究了鋁還原鋁酸鋰的問題。小林正夫設(shè)計(jì)了豎式、臥式兩種真空還原爐進(jìn)行了硅熱煉鋰實(shí)驗(yàn)。楊斌[18]、林智群[19]對(duì)碳化鈣、鋁和鋁硅合金還原氧化鋰和碳酸鋰制取金屬鋰進(jìn)行了研究。上述研究奠定了真空金屬熱還原法煉鋰的基礎(chǔ)。但是在上述的研究中，特別是在以鋰輝石、碳酸鋯為原料的硅熱煉鋰過程中，由于碳酸鋰分解過程中需要加入超級(jí)過量的氧化鈣，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過程的料鋰比很高，生產(chǎn)效率偏低。針對(duì)該問題，本文提出以氫氧化鋰、氧化鋁和氧化鈣為原料合成富鋰的Li5AlO4熟料，然后以硅鐵為還原劑進(jìn)行真空還原的煉鋰新工藝。旨在探索一種高效低料鋰比的真空熱法煉鋰工藝。

　　結(jié)論

　　對(duì)以氫氧化鋰、氧化鈣和氧化鋁為原料合成Li5AlO4熟料為原料，以75#硅鐵為還原劑制取金屬Li 的新工藝進(jìn)行了探索性研究。在制團(tuán)壓力30MPa、煅燒溫度1073 K、煅燒時(shí)間90 min 的條件下，燒損率為31%。煅燒產(chǎn)物主要由Li5AlO4和CaO 以及少量的LiAlO2組成。以該煅燒產(chǎn)物為原料進(jìn)行真空硅熱還原實(shí)驗(yàn)，金屬Li 還原率隨還原溫度的升高和還原時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。在還原溫度1473 K、時(shí)間120 min、硅鐵不過量的條件下，金屬Li 的還原率可以達(dá)到98%。還原渣的主要成分2CaO·SiO2，2CaO·Al2O3·SiO2，CaO 以及少量的LiAlO2。以氫氧化鋰為原料的真空硅熱法煉鋰工藝可行。