ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Получение лития

В настоящее время основной промышленный способ получе­ния металлического лития - электролиз. Однако определенные недостатки этого процесса заставляют искать другие методы получения металла. В литературе описаны лабораторные опыты по металлотермическому восстановлению лития: восстановление гидроокиси лития магнием в железной реторте с последующей отгонкой металла. При этом литий содержал много магния и гидрида.

Делались попытки восстановить LiCl кальцием. Получав­шийся металл содержал 3—4% Са.

Для получения лития особой чистоты может быть применен процесс восстановления хромата лития порошкообразным цир­конием:

2Li₂CrO₄ + Zr ® 4Li + Zr (CrO₄)₂.

Реакционную смесь прессуют и загружают в аппарат. Восста­новление проводят в вакууме при 450-600° С. Образовавшийся литий отгоняют при 1000° С. Выход металла при этом невелик. В более поздних работах делались попытки применить ва­куумное металлотермическое восстановление LiF, LiCl, Li₂O магнием, алюминием и кремнием. При этом реакционную смесь в виде брикетов загружают в вакуумную реторту. Остаточное давление в реторте обычно l0^-3 мм.pт.cт. В качестве продуктов реакции восстановления получается моноалюминат или ортосиликат лития. Для предотвращения связывания лития в моно­алюминат в шихту вводят СаО. В этом случае реакция восста­новления описывается уравнениями:

3Li₂O + СаО + 2А1 ® CaO^.Al₂O₃ + 6Li

или

3Li₂O + СаО + Si ® 2CaO^.SiO₂ + 4Li

Металл, полученный по второй реакции, содержал 0,01% Si,. 0,01 % A1 и 0,04% Са; выход составлял 81-84%.

Исследовали процесс восстановления алюмината лития по­рошком алюминия в вакууме 0,1-0,5 мм рт.ст. при 1150-1200° С. Выход металлического лития достигал 90%. Таким ме­тодом получают металлический литий достаточно высокой чисто­ты. Анализ зависимости энергии Гиббса соединений, принимаю­щих участие в реакциях восстановления лития, от температуры показывает, что для большинства восстановителей реакцию удается осуществить лишь благодаря большой летучести лития (удалению его из сферы реакции и сдвигу тем самым равно­весия. Величина DG° для соединений лития мало отличается от DG° для соединений металлов-восстановителей (Mg, Са). Поэтому литий можно получить лишь вакуумной металлотер­мией.

Исходными продуктами для металлотермического способа восстановления лития являются карбонат (после его термиче­ского разложения до окиси) или гидроокись лития, т. е. продук­ты большинства схем переработки рудных концентратов. Литий получают достаточно чистым непосредственно из технических со­лей. Однако этот способ получения металлического лития до на­стоящего времени находится в стадии лабораторных разработок.

Большой интерес представляют работы по получению лития непосредственно из сподумена восстановлением ферросилицием или алюминием. Описаны также попытки использовать магний для восстановления сподумена. Восстановление измельченного сподумена проводят в реторте из жаростойкой стали при 1050-1100°С и вакууме 0,61-0,02 мм рт.ст. В шихту вводят также известь (СаО). Извлечение достигает 85%. Получающийся литий загрязнен магнием, натрием и калием (которые попадают в конденсируемый металл из извести и исходного сподумена). Прямое восстановление лития из сподумена имеет некоторые преимущества, однако при этом невозможно получить чистый металл. Вакуумная разгонка чернового металла сильно удоро­жает продукт, сводя на нет выгоды прямого процесса. Кроме того, малое содержание лития в брикетах требует значительного избытка восстановителя.

Получение лития металлотермическим способом имеет сле­дующие преимущества перед электролизом: возможность исполь­зования карбоната или гидроокиси в качестве исходных соеди­нений и получение лития, свободного от натрия и калия, непосредственно из технических солей.