Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения лития вакуум-термическим методом при использовании вакуумной шахтной электропечи сопротивления в режиме совмещенного процесса (синтез-восстановление)-конденсация.
Известен способ получения лития путем алюминотермического восстановления в вакууме предварительно синтезированных алюминатов лития, полученных в результате обработки исходной смеси, содержащей в качестве одного из компонентов карбонат лития (RU 2149911 С1, опубл. 27.05.2000, кл. С22В 26/12).
Недостатками этого способа являются длительное время и большое количество операций, необходимое для осуществления способа, а также загрязнение окружающей среды литийсодержащей пылью.
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ получения лития, который включает приготовление исходной смеси, содержащей карбонат лития, порошок алюминия и инертную алюмосодержащую добавку, и ее обработку в режиме совмещения процессов диссоциация-восстановление-расплавление (RU 2205240 С1, опубл. 27.05.2003, С22В 26/12).
Недостатками этого способа являются довольно длительный период осуществления способа, необходимость проведения операции расплавления металлического лития, значительное потребление энергоресурсов, а также использование при проведении способа дорогостоящих инертных газов.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в снижении энергозатрат, а также снижении времени, необходимого для получения слитка металлического лития, готового для последующего использования, до одной рабочей смены, без использования дорогостоящего инертного газа.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
В способе вакуум-термического получения лития осуществляют брикетирование исходной шихты, содержащей (вес.%):
гидроксоалюминат лития - 45-50,
карбонат лития - 20-25,
алюминиевый порошок - остальное.
Полученные брикеты размещают внутри шахтной электропечи, в реакционном пространстве которой создают вакуум с помощью одновременной работы диффузионного вакуумного и форвакуумного насосов. Затем проводят равномерный нагрев шихты до температуры, при которой происходит синтез алюминатов лития, и выдерживают при этой температуре до окончания процесса.
После этого производят нагрев синтезированной смеси до температуры, при которой происходит ее восстановление до металлического лития, и выдерживают при этой температуре до окончания восстановления и получения металлического лития в виде конденсата. Полученный конденсат охлаждают до комнатной температуры и извлекают из печи.
При этом в конкретном случае брикетирование исходной смеси может быть осуществлено в пресс-форме при давлении 200-250 мПа.
Вакуумирование реакционной камеры может проводиться в конкретном случае до давления остаточных газов 100-150 Па.
При синтезе алюминатов лития нагрев шихты в конкретном случае может проводиться до температуры 600-650°С и выдерживаться при этой температуре в течение 1-1,5 часа.
При восстановлении синтезированной смеси в конкретном случае ее нагревают до температуры 1000-1150°С и выдерживают при этой температуре в течение 1-4 часов.
Способ получения лития, осуществляемый согласно настоящему изобретению, позволяет:
- снизить энергозатраты за счет снижения температуры процесса синтез-восстановления до 600-650°С,
- снизить время, необходимое для получения слитка металлического лития, готового для последующего использования, до одной рабочей смены за счет использования брикетов из алюминатов лития в виде наноразмерных порошков с примесью пудры алюминия,
- не использовать в ходе процесса дорогостоящий инертный газ за счет одновременной работы системы форвакуумного и диффузионного насосов, создающих вакуум.
Способ получения лития осуществляют следующим образом.
Готовят исходную смесь (шихту), содержащую гидроксоалюминат лития 45-50, карбонат лития 20-25, алюминиевый порошок - остальное.
Для вакуум-термического получения лития используют вакуумную шахтную электропечь сопротивления.
Приготовленную шихту брикетируют в пресс-форме при возможном давлении 200-250 мПа и полученные брикеты загружают во внутреннее пространство электропечи.
При давлении ниже 150 мПа брикеты получаются хрупкими и рассыпаются, что приводит к снижению выхода металлического лития.
При давлении более 250 мПа требуется более сложное и дорогостоящее оборудование.
В реакционном пространстве электропечи создают вакуум до давления остаточных газов 100-150 Па с помощью одновременной работы диффузионного вакуумного насоса и форвакуумного насоса.
Затем проводят равномерный нагрев шихты до температуры, при которой происходит синтез алюминатов лития, т.е. до температуры, равной 600-650°С.
При давлении ниже 100 Па процесс синтеза алюминатов лития протекает неполно.
При давлении более 150 Па требуется более сложное и дорогостоящее оборудование, что экономически нецелесообразно.
При синтезе происходит соединение гидроксоалюмината лития с карбонатом лития с получением богатого по литию пятилитиевого алюмината, что значительно облегчает выход паров лития на второй стадии проведения способа.
При температуре, меньшей 600°С, не пойдет реакция синтеза пятилитиевого алюмината и резко снижается выход по металлическому литию с 95-97% до 65%.
При температуре больше 650°С возможно частичное расплавление шихты, что также приведет к снижению выхода металлического лития с 95-97% до 60-65% и загрязнению шихты материалами реторты.
При этой температуре смесь выдерживают до окончания процесса в течение 1-1,5 часов.
При выдерживании менее 1 часа смесь гидроксодиалюмината лития и карбоната лития взаимодействует не в полном объеме и снижается выход промежуточного продукта - пятилитиевого алюмината, что приведет к снижению выхода металлического лития более чем на 25-30%.
При выдерживании более 1,5 часов повышается расход электроэнергии и существенно повышается расход мелкодисперсной алюминиевой пудры, что ведет к увеличению затрат на производство.
После этого производят нагрев синтезированной смеси до температуры 1000-1150°С, при которой происходит ее восстановление до металлического лития, и выдерживают при этой температуре в течение 1-4 часов до окончания восстановления и получения металлического лития в виде конденсата в конденсаторе.
При температуре ниже 1100°С реакция восстановления лития не осуществляется и снижается выход металлического лития.
При температуре выше 1150°С существенно возрастает расход электроэнергии и возникает опасность загрязнения образующегося высокоактивного литиевого конденсата металлом от конденсатора.
При времени процесса восстановления лития менее 2,5 часов восстановление металла пройдет не полностью и снизится выход металлического лития с 95-97% до 75-85%.
При времени процесса восстановления лития более 4 часов существенно увеличиваются энергозатраты и продолжительность всего процесса.
Полученный конденсат охлаждают в кристаллизаторе с помощью системы охлаждения до комнатной температуры и извлекают из электропечи.
В таблице приведены конкретные примеры осуществления способа.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ВАКУУМНАЯ ШАХТНАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ВАКУУМ-ТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЯ | 2011 |
|
RU2452782C1 |
Способ получения пятилитиевого алюмината | 1989 |
|
SU1622288A1 |
СПОСОБ СИЛИКОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ | 2012 |
|
RU2488639C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2205240C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАММА-АЛЮМИНАТА ЛИТИЯ | 2004 |
|
RU2251526C1 |
ГАММА-АЛЮМИНАТ ЛИТИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЯ | 2004 |
|
RU2274605C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ | 1993 |
|
RU2102513C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛЮДОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ФТОРФЛОГОПИТА | 2021 |
|
RU2764842C1 |
Способ получения пятилитиевого алюмината | 1990 |
|
SU1781172A1 |
Способ получения металлического скандия | 2021 |
|
RU2764445C2 |
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения лития вакуум-термическим методом при использовании вакуумной шахтной электропечи сопротивления в режиме совмещенного процесса синтез-восстановление-конденсация. Исходную шихту брикетируют при следующем соотношении компонентов, вес.%: гидроксоалюминат лития 45-50, карбонат лития 20-25, алюминиевый порошок - остальное. Полученные брикеты размещают в реакционной камере шахтной электропечи. В печи создают вакуум. Брикеты равномерно нагревают до температуры синтеза алюмината лития из его гидроксоалюмината и карбоната. Далее брикеты выдерживают при указанной температуре до окончания синтеза. Затем нагревают синтезированную смесь до температуры восстановления металлического лития и выдерживают при этой температуре до окончания его восстановления и получения в виде конденсата. Конденсат охлаждают до комнатной температуры и извлекают из печи. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат, снижение времени, необходимого для получения слитка металлического лития, готового для последующего использования, до одной рабочей смены, без использования дорогостоящего инертного газа. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
1. Способ вакуум-термического получения лития, включающий брикетирование исходной шихты, содержащей, вес.%:
размещение полученных брикетов в реакционной камере шахтной электропечи, в которой создают вакуум с помощью одновременной работы диффузионного вакуумного и форвакуумного насосов, равномерный нагрев брикетов до температуры синтеза алюмината лития из его гидроксоалюмината и карбоната и выдержку при этой температуре до окончания синтеза, нагрев синтезированной смеси до температуры восстановления металлического лития и выдержку при этой температуре до окончания его восстановления и получения в виде конденсата, который охлаждают до комнатной температуры и извлекают из печи.
2. Способ по п.1, в котором брикетирование исходной смеси осуществляют в пресс-форме при давлении 200-250 МПа.
3. Способ по п.1, в котором вакуумирование реакционной камеры проводят до остаточного давления 100-150 Па.
4. Способ по п.1, в котором брикеты нагревают до температуры 600-650°С и выдерживают при этой температуре в течение 1-1,5 ч.
5. Способ по п.1, в котором синтезированную смесь нагревают до температуры 1000-1150°С и выдерживают при этой температуре в течение 1-4 ч.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2205240C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1999 |
|
RU2149911C1 |
Способ получения металлического литья восстановлением исходного сырья, например сподумена, в вакууме | 1955 |
|
SU142430A1 |
Бункерное загрузочно-ориентирующее устройство | 1981 |
|
SU1017627A1 |
Авторы
Даты
2012-04-27—Публикация
2011-06-07—Подача