金属锂性质活泼，电解得金属锂后要经过1～2次真空精炼以除去钠、钾和镁等杂质，尔后加工成棒材、带材、或颗粒产品销售。精炼后的金属锂含Li≥%，其余小于（%）：K 、Na 、Ca 、Al 、Fe 、 Ni 、Cl 、Si 。
金属锂的生产工艺（还原）
熔盐电解法制取金属锂的主要缺点是锂必不可免地被钠和钾所污损，而且阳极析出的氯气也需处理和利用。真空热还原法则可避免这些缺点。它可以从Li2O、Li2O?Al2O3甚至直接从锂辉石得到金属锂。从而省却了制取对设备有腐蚀作用的无水氯化锂的过程。
当以Li2O为原料时，Li2O是由Li2CO3分解而得到的。Li2CO3上CO2的平衡压力在810、890和1270℃时分别为2、及101kPa。为了使熔点为735℃的Li2CO3在热分解时不致熔化而使CO2难于析出，是将Li2CO3和CaO按质量比为1：制团，再将团块在真空下热分解的。产物则是Li2O和CaO 的混合物。它对于下一步的真空热还原过程也是有利的。
还原剂用硅粉，2Li2O+Si==4Li+SiO2在标准状态下的吉布斯自由能变化为正值，并且是
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吸热反应；ΔG278= +298Kj，ΔH278= +320Kj。因而这一反应只能在高温、真空下进行，而将析出的锂蒸气不断抽出。但此时有一部分Li2O会和SiO2D生成原硅酸锂。反应式
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+Si4CaO+2Li2O?SiO2 +Si==4Li（汽） +2（2Ca?SiO2）的ΔG1000k = -351Kj。将磨细后的Li2O、CaO和理论量110%的硅粉压团，然后在真空炉内于1000~1300℃下还原。析出的锂收集于冷凝器内。在1000℃下锂的回收率为75%，而在1300℃为93%。在所得锂中的主要杂质为%、%。
以铝粉为原料时可以用Li2O?Al2O3为原料。烧结由Li2CO3和Al2O3组成的炉料便可得到铝酸锂。还原反应3（Li2O?Al2O3）+2Al==6Li（汽）+4 Al2O3在1100℃下，锂的平衡蒸汽压为。在1150~1200℃和的剩余压力下进行真空热还原可以得到纯度很高的锂。锂的回收率可达95~98%。为此要配入过量的铝粉。采用这一方法无须往炉料中加入CaO。这样也保证了产品的纯度。还原过程得到的氧化铝渣又可用以制备下一批铝酸锂。
锂冶金存在的问题及展望
1、熔盐电解法存在的问题及解决方向 降低锂电解的电耗率
锂电解的电耗可由下式表示： W=K?V/r =3862V/r
V为平均槽电压，r为电流效率。
以4#资料显示的数据为例，则吨电耗为38620（Kwh/t-Li） 为降低电流效率可从降低槽电压和提高电流效率入手。 ? 考虑改进槽结构。 ? 增加单槽的电流效率。 ? 为提高电流效率，则可优先考虑向电解质中加入电解质改良剂，降低电解质的初晶温度和增加表面张力。 提高电解锂质量
金属锂中的杂质主要来源于四个方面，一是原料LiCl，二是电解质KCl，三是电解槽砌筑材料，四是机械夹杂。因此，可采取如下措施，改进电解过程。
? 净化LiCl和KCl，提高原料纯度。 ? 设计新型电解槽，可节能又减少污染。 ? 采用新型抗腐蚀耐火材料。 治理环境污染
电解是以LiCl为原料，每生产1吨锂，将生成5吨氯气（理论量为），因此必须加强回收和治理，治理后的氯气可返回生产氯化锂，但关键是电解槽密封。
? 设计新型的密封电解槽。 ? 回收氯气经净化后返回使用。
2、热还原法存在的主要问题及解决方向： 碳酸锂的分解
碳酸锂的熔点很低，只有715℃，而分解温度却很高，在960℃时，只有63mmHg分解压，所以在分解前先熔化，而一旦熔化则挥发和分解同时进行，很难控制。
? 寻找合理的分解工艺。
? 分解后不可带入有害杂质。 碳酸锂的还原 ? 降低还原温度。 ? 提高还原率。 延长还原罐的寿命
? 寻找合理的耐高温抗氧化、价格适宜的还原罐仍是努力的方向。
锂合金（ LITHIUM ALLOYS）
锂只能微量溶解与大多数金属中，锂对于钢是有效的除氧剂和除硫剂，但并没有锂残留在锂处理钢（lithium-treated steel）中，对于不锈钢锂可以提高流动性，以得到致密的铸件。铸铁用锂处理后，具有细晶粒结构和较高的密度，因而撞击值较高。当用锂铜处理时，残留在铸件中的锂不超过%。在镁合金中加入锂，可使抗拉强度大为提高。锂在铅中的固溶度不超过%，但锂能改善铅的晶粒结构，提高强度，并形成Pb3Li2，使铅硬化。锂处理铅（lithium-treat lead）成为铅碱（alkai lead）用作机械轴承。镁中可以加锂到15%配成合金。
锂铜母合金包括包括一组铸造合金，通常含有或98%铜，余量为锂，用作有色合金的除氧剂和除气剂。锂在熔池中容易与氧、氢、氮、硫和卤素化合，所形成的使最稳定的非金属化合物，熔点低，在金属浇注温度下容易变成蒸汽挥发掉。锂铜（lituium copper）是高导电、高密度的铜，只含微量残锂（~%），是用50-50锂钙母合金处理的。锂铜的导电率为%IACS，抗拉强度为31500~36500lb/in2（216~251MP），延伸率为60~72%。锻压锂铜的韧性优于磷铜,并有优良的深冲性能。上述合金的密度为cm2。.锂是镍合金的优良除硫剂。在锂铜母合金中还可以含1~7%钙。锂钙合金(lithium-calcium alloys)通常含30-50%锂,余量为钙,为银白色,具有金属光泽,但硬脆,熔点为230-260℃,必须在煤油中保存在密闭容器内,用于处理、铸铁或镍,不会有铜残留。铜镁锂(copper-mangnaese-lithium)含60-70%铜、27-30%锰、%锂,有时含5-7%钙。铜硅锂(copper-silicon-lithium)含80-84%铜、10-11%硅、%锂,有时含%钙。
PATENTS
JP 05,279,886 [93,237,886] Electrochemical formation of lithium
Asahi tec. Corp. Sato,Yuzuru; Yamamura, Tsutomu 34),26 Oct 1993, Appl. 92/82,223,03 Apr 1992;5pp
The process involves the electrolysis of a Li salt-Cong. Molten salt bath in which C and Li2CO3 in the anodic chamber are oxidized to CO2 and Li ions, the Li ions are moved to the cathodic chamber, and Li ions are reduced there. No generation of Cl2 occurs such as in conventional
和锂有关的反应方程式
Li：2s1 Li=
2Li（熔化）+H2===2LiH （700~800℃） 2Li+Cl2===2LiCl（燃烧） 4Li+O2===2Li2O（燃烧）
4Li+O2+CO2===2Li2CO3(锂在空气中的变化) 2Li+S===LiS2 Li2O：
2Li2O+Si===4Li+千卡（高温） 3Li2O+2Al===6Li+千卡（高温）
2 Li2O+2CaO+Si===4Li+SiO2?2CaO（高温） 3 Li2O+2CaO+2Al===6Li+2CaO?Al2O3（加热） Li2O+H2O=2LiOH （反应较慢） Li2O+2H+===2Li++H2O LiOH：
2LiOH===Li2O+ H2O（隔绝空气，加热至600℃） LiOH+ H2O=== LiOH?H2O（冷却）
2LiOH+2 H2O2+ H2O=== Li2O2?H2O2?3H2O （把过氧化氢和乙醇加至氢氧化锂溶液中） LiOH+HCN====LiCN+ H2O （无水乙醚中，冷处，剧振） LiOH(过量)+HClO4====LiClO4+H2O LiOH+HIO3===(针状结晶)
LiOH+H3PO4===LiH2PO3+H2O(加至甲基橙变色) LiOH+H3PO3===LiH22PO4+H2O
2LiOH(浓)+H3PO4===Li22HPO4+2H2O
3LiOH(过量)+H3PO4===Li3PO4?H2O+2H2O（在１６℃时干燥）
6LiOH(过量)+2H3PO4===(Li3PO4)2?H2O+5H2O（在６０℃时干燥） 2LiOH+H4SiO3(干)===+2H2O(80℃)
LiOH(过饱和)+HBO2+7H2O===（结晶） 4LiOH+H4Fe(CN)6(浓)===Li4Fe(CN)6+4H2O LiOH+C6H5OH+H2O===（固体）（２５℃） LiCl:
2 LiCl++2Na+2CH3CH2OH(无水)=== 2CH3CH2OLi+2NaCl↓ +H2↑ 2 LiCl+H2SO4===Li2SO4+2HCl （共蒸发） 2 LiCl+H2C2O4=== Li2C2O4+2HCl
LiCl+NH4F====LiF↓+NH4Cl （在氨性溶液中） LiCl（细粉）+CaCl2（细粉）=== LiCl?CaCl2（复盐）（加热） 2LiCl+ZnCl2+2H2O===( LiCl) 2?ZnCl2?2 H2O （铸形晶体）
LiCl+2CdCl2+7 H2O ===(CdCl2)2?LiCl?7 H2O （白色针状结晶） LiCl+2PbCl2=== LiCl?2PbCl2
LiCl+CuCl2+2 H2O ===CuCl2?LiCl?2 H2O （暗红色结晶） （加热）
2+2+2+
LiCl+AgNO2===LiNO2+AgCl↓ （Ca 、Sr 、Ba的氯化物亦有类似的反应） 4 LiCl+2Na2PO3+7H2O===(Li2PO3)?7H2O+4NaCl
3LiCl+Na2HPO4（蒸发至干燥）===Li 3PO4↓+2 NaCl +HCl 3 LiCl+ Na2HPO4 +NaOH === Li 3PO4↓+3NaCl + H2O 4 LiCl+Na4P2O7+2 H2O === Li4P2O7?2 H2O +4NaCl
2 LiCl（浓）+Na2CO 3===Li2CO 3↓ +2NaCl （(NH4) 2CO3也可以发生类似的反应） 3 LiCl+Ag 3Fe(CN)6==== Li3Fe(CN)6（橙色）+3AgCl↓ （产物在水溶液上浓缩） Li2SO4
Li2SO4+ H2O===Li2SO4? H2O （浓缩） Li2SO4+ 7H2O===Li2SO4? 7H2O
Li2SO4+Ba(OH) 2===2LiOH+BaSO4↓ Li2SO4+HCl===LiHSO4+LiCl
Li2SO4+2HCl（过量）===2LiCl+H2SO4 Li2SO4+H2SO4===2 LiHSO4 （结晶）（蒸发） Li2SO4+ H2SO4===LiSO4+H2 （-20℃电解） Li2SO4+BaCl2===2LiCl+ BaSO4↓ Li2SO4（饱和）+Ba(ClO2)2 ===2Li+ BaSO4↓（真空蒸发） Li2SO4+ Ba(BrO3) 2===2LiBrO3+ BaSO4↓ Li2SO4+K2SO4+5H 2O===K2Li8(SO4)5 ? 5H2O Li2SO4+ K2SO4=== Li2SO4? K2SO4 （复盐）（98℃或20℃、60℃） 4Li2SO4+ Na2SO4+5H 2O===( Li2SO4) 4?Na2SO4 ? 5H2O （28℃） Li2SO4+(NH4)2SO4=== Li2SO4? (NH4)2SO4 （97℃或20℃、57℃） 3Li2SO4+(NH4)2SO4+4H2SO4===(NH4)2SO4?( Li2SO4)3?4H2SO4
Li2SO4+ Ba(NO2)2===2LiNO2+BaSO4 ↓（加热）
2Li2SO4+ Na4P2O7? 10H2O=== Li4P2O7? 8H2O+2 Na2SO4 +2H2O Li2SO4+ K2CO 3 === Li2CO 3↓+K2SO4 （煮沸） Li2SO4+Ba(MnO4) 2===2LiMnO4+ BaSO4↓
LiNO3
2LiNO3===Li2O+NO2↑+NO↑+O2↑ (600℃) 4LiNO3===2Li2O+2N2O4+O2↑ (700℃) 3LiNO3 +Na2HPO4=== Li 3PO4 + 2 NaNO3+HNO3 2LiNO3 +(NH4)2 CO 3（热、浓） === Li2CO 3↓+ 2N H4NO3
Li2CO 3
Li2CO3 +4C===Li2C2+3CO （高温） Li2CO3 +H2O+CO2===2LiHCO3 Li2CO3 +Ca(OH) 2===2LiOH+CaCO 3↓ Li2CO3 +H2S（气）===Li2S↓+CO2↑+H2O
Li2CO3（红、热） +2 H2S（气）===2LiHS+CO2↑+H2O Li2CO3 +2HClO4+5 H2O ===2[LiClO4? 3H2O]↓+CO2↑ Li2CO3 +2HIO3===2LiIO3+ CO2↑+H2O 2Li2CO3+2HIO4+2H2O=== Li4I2O9 ? 3H2O↓（结晶）+2 CO2↑ （温热蒸发） Li2CO3+ 2HIO4===( LiIO4) 2?H2O（结晶）+CO2↑（反应产物在干燥器中蒸发得晶体） Li2CO3 +H2S2O8===Li2S2O8（红色结晶）+ CO2↑+H2O （反应产物在真空中蒸发结晶） Li2CO3 + 2HNO3=== 2LiNO3+ CO2↑+H2O Li2CO3 + H3PO3=== Li2HPO3?H2O+CO2↑（在水浴上加热） Li2CO3+2 H2PO3（过量）+5H2O === (Li2PO3)2?7H2O（结晶）+2CO2↑ Li2CO3+2 H3PO3+H2O === 2[LiHPO3?H2O] （结晶）+CO2↑ 3Li2CO3+ 2H3PO4=== 2Li3PO4+ 3H2CO3 Li2CO3+ H2CO3=== 2LiHCO3（用CO2饱和溶液） Li2CO3+2 HBO2+15H2O ===2[LiBO2?8H2O] +CO2↑ Li2CO3+4H3BO3 ===Li2B4O7?5H2O+ H2O +CO2↑（共煮沸）
Li2CO3+ H2C2O4=== Li2C2O4（结晶） +CO2↑+ H2O（饱和后冷却） Li2CO3+BaS2O3+3H2O === Li2S2O3?3H2O+BaCO3（水浴上加热） Li2CO3+ K2CO3 === 2LiKCO3（515℃） Li2CO3+2K2Cr2O7===(K2CrO4)2? (Li2CrO4)2 +2CO2↑（ 在真空中蒸发）
Li2CO3（固）+H4 [Fe(CN)6]（浓） +4H2O=== Li4 [Fe(CN)6]?6H2O+2CO2↑
Li2O?Al2O3?4SiO2 Li2O?Al2O3?4SiO2 （锂辉石）+ 4CaCO3+2NH4Cl===2LiCl+4 CaSiO3+ Al2O3+4CO2↑
+2NH3↑+ H2O （烧结）
Li2O?Al2O3?4SiO2+CaCl2+ 3CaCO3===2LiCl+4CaSiO3+ Al2O3+3CO2↑（烧结） LiAl(SiO3) 2
2LiAl(SiO3) 2+ H2SO4=== 2HAl(SiO3) 2+ Li2SO4
2LiAl(SiO3) 2+ K2SO4=== Li2SO4+ 2KAl(SiO3) 2 （高温烧结） 标准生成热 ΔHf0 千卡/摩尔
Li2CO3 LiCl LiF LiH Lil LiBr LiNO3 Li2O LiOH Li2SO4
金属锂提取冶金学：
