电解铝电解质过热问题一直是电解铝生产当中控制指标之一。在实际生产过程中肯定会有一定的影响因素。因此，近年来，对电解铝电解质“过热度”指标的控制研究，越来越引起众多专家学者及生产厂家的高度重视。2007年初，在进一步实施延长大型预焙槽寿命的探索实践中，中铝山东企业电解铝厂电解二车间针对电解质“过热度”对槽寿命的影响力，提出了对《提高电解质“过热度”合格率》的研究课题。该项目引起分厂领导的高度重视，被列入电解铝厂2007年重大科研项目之一。在此后半年多的时间里，该厂科研人员深入生产一线，采集了大量现场数据，准备利用这些数据拟合出初晶温度与电解质各组份之间的回归方程，建立“过热度”控制模型并编制控制程序，从而实现对电解质“过热度”的智能化控制。经多次测试并与现场数据反复验证，Minitab数据分析软件做出的回归方程，所拟合出的初晶温度与实际测量温度偏差控制在±5℃的范围内，准确率高达95%以上，较好地体现了拟合回归方程的价值，对进一步《提高电解质‘过热度’合格率》的深度研究和实践起到决定性作用。对于电解铝电解质的过热问题对于各大工厂企业来说都是不能避免的问题之一。 

铝电解工业电解质的组成及特性

铝电解质是铝电解的中心部分,它是衔接阳极和阴极之间的高温熔体,电解质主要以冰晶石为溶剂、氧化铝为溶质。因冰晶石和氧化铝中含有必定数量的杂质,以及在电解出产中为改进电解质的物理化学性质,还向电解质中参加某些添加剂,所以工业出产上的电解质是由多种成分构成的。工业铝电解质一般含有冰晶石(约80%)、氟化铝(9%~13%)和氧化铝( 或 021- 转 5009。

锂是一种银白色的轻金属，密度0.534，熔点180.54℃，沸点1342℃。锂是生动金属，在室温条件下，锂能和空气中的氮气和氧气发作激烈的化学反应。金属锂可溶于液，锂的弱酸盐难溶于水。在碱金属氯化物中，只要氯化锂易溶于有机溶剂。锂不但是既轻又软、比热最大的金属，并且仍是在一般温度下呈固体状况的一般材料中最轻的一种金属，一般储藏于火油或液体白腊中。　　锂在自然界散布比较广泛，在地壳中均匀含量为20×10-6，在首要类型岩浆岩和首要类型沉积岩中均有不同程度的散布，其间在花岗岩中含量较高，均匀含量达40×10-6。在自然界中现在已发现锂矿藏和含锂矿有150多种，其间锂的独立矿藏有30多种，大部分是硅酸盐(占67%)及磷酸盐(占21.2%)，其他则很少。作为制取锂的矿藏质料首要是锂辉石(含Li2O5.8%～8.1%)、锂云母(含Li2O3.2%～6.45%)、磷锂铝石(含Li2O7.1%～10.1%)、透锂长石(含Li2O2.9%～4.8%)及铁锂云母(含Li2O1.1%～5%)，其间前3个矿藏最为重要。　　锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.Berzelius)的学生瑞典人阿尔费德松(J.A.Arfvedson)于1817年在分析研讨从攸桃岛(Uto)采得透锂长石时初次发现的，贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维(H.Davy)经过电解碳酸锂制得少数金属锂。1855年德国人本生(R.W.Bunsen)和马提生(A.Matthiessen)经过电解熔融氯化锂制得较很多的金属锂，并较具体地研讨了它的性质。1923年德国开端锂的工业生产。现在工业生产金属锂选用LiCl-KCl熔盐电解法，此法制得金属锂的纯度不低于99%。　　1944年开端很多运用无水氢氧化锂作潜水艇中的CO2吸收剂。用作军用气球的充气氢源。1950年锂开端用于热。1960年今后锂开端用于民用工业如润滑脂、空调、合成橡胶、炼铝、医药和玻璃陶瓷等职业，且已成为当时锂的首要用途。因为锂的电化当量高，并具有各种元素中最高的标准氧化电势，锂电池已在某些军事和电子部分运用，以及在电力车辆推动和峰值电力储存方面运用。锂是第一代氚聚变反应堆的重要燃料和反应堆的冷却剂。锂能与多种元素制成合金，例如铝锂、硼锂、铜锂、镁锂、铅锂、、硅硼锂和银锂等，而用于原子能、航空、航天工业。　　我国锂矿产资源比较丰富，首要散布在7个省区，以1996年底保有储量(Li2O)排序依次为：四川占51.1%，江西占29.4%，湖南占15.3%，新疆占3%（因首要矿区经40多年来的大规模挖掘，保有储量很多削减），这4省区算计占98.8%。其次是河南、福建、山西，这3省算计占1.2%。我国锂矿产资源有以下首要特点：（１）散布高度会集，有利于建造大型采选冶联合厂商。矿石锂会集散布在四川、江西、湖南、新疆4省区，占全国锂储量的98.8%；卤水锂首要散布在青海柴达木盆地盐湖发育区和湖北潜江洼陷油田内，其间柴达木盆地盐湖区占全国卤水锂储量的83.4%。（２）单一矿床少，共伴生矿床多，归纳利用价值大。我国锂、铍、铌、钽矿经勘探标明大部分是归纳性矿床，其储量以共伴生矿床为主。（３）档次低、储量大。我国锂矿除少数矿床或矿段、矿体档次较高外，大多数矿床档次低，因此拟定的矿产工业目标较低，故勘探以低档次目标核算的储量则很大。

锂是一种银白色的轻金属，密度0.534，熔点180.54℃，沸点1342℃。锂是生动金属，在室温条件下，锂能和空气中的氮气和氧气发作激烈的化学反应。金属锂可溶于液，锂的弱酸盐难溶于水。在碱金属氯化物中，只要氯化锂易溶于有机溶剂。锂不但是既轻又软、比热最大的金属，并且仍是在一般温度下呈固体状况的一般材料中最轻的一种金属，一般储藏于火油或液体白腊中。 锂在自然界散布比较广泛，在地壳中均匀含量为20×10-6，在首要类型岩浆岩和首要类型沉积岩中均有不同程度的散布，其间在花岗岩中含量较高，均匀含量达40×10-6。在自然界中现在已发现锂矿藏和含锂矿有150多种，其间锂的独立矿藏有30多种，大部分是硅酸盐(占67%)及磷酸盐(占21.2%)，其他则很少。作为制取锂的矿藏质料首要是锂辉石(含Li2O5.8%～8.1%)、锂云母(含Li2O3.2%～6.45%)、磷锂铝石(含Li2O7.1%～10.1%)、透锂长石(含Li2O2.9%～4.8%)及铁锂云母(含Li2O1.1%～5%)，其间前3个矿藏最为重要。 锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.Berzelius)的学生瑞典人阿尔费德松(J.A.Arfvedson)于1817年在分析研讨从攸桃岛(Uto)采得透锂长石时初次发现的，贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维(H.Davy)经过电解碳酸锂制得少数金属锂。1855年德国人本生(R.W.Bunsen)和马提生(A.Matthiessen)经过电解熔融氯化锂制得较很多的金属锂，并较具体地研讨了它的性质。1923年德国开端锂的工业生产。现在工业生产金属锂选用LiCl-KCl熔盐电解法，此法制得金属锂的纯度不低于99%。 1944年开端很多运用无水氢氧化锂作潜水艇中的CO2吸收剂。用作军用气球的充气氢源。1950年锂开端用于热。1960年今后锂开端用于民用工业如润滑脂、空调、合成橡胶、炼铝、医药和玻璃陶瓷等职业，且已成为当时锂的首要用途。因为锂的电化当量高，并具有各种元素中最高的标准氧化电势，锂电池已在某些军事和电子部分运用，以及在电力车辆推动和峰值电力储存方面运用。锂是第一代氚聚变反应堆的重要燃料和反应堆的冷却剂。锂能与多种元素制成合金，例如铝锂、硼锂、铜锂、镁锂、铅锂、、硅硼锂和银锂等，而用于原子能、航空、航天工业。 我国锂矿产资源比较丰富，首要散布在7个省区，以1996年底保有储量(Li2O)排序依次为：四川占51.1%，江西占29.4%，湖南占15.3%，新疆占3%(因首要矿区经40多年来的大规模挖掘，保有储量很多削减)，这4省区算计占98.8%。其次是河南、福建、山西，这3省算计占1.2%。我国锂矿产资源有以下首要特点：(1)散布高度会集，有利于建造大型采选冶联合厂商。矿石锂会集散布在四川、江西、湖南、新疆4省区，占全国锂储量的98.8%;卤水锂首要散布在青海柴达木盆地盐湖发育区和湖北潜江洼陷油田内，其间柴达木盆地盐湖区占全国卤水锂储量的83.4%。(2)单一矿床少，共伴生矿床多，归纳利用价值大。我国锂、铍、铌、钽矿经勘探标明大部分是归纳性矿床，其储量以共伴生矿床为主。(3)档次低、储量大。我国锂矿除少数矿床或矿段、矿体档次较高外，大多数矿床档次低，因此拟定的矿产工业目标较低，故勘探以低档次目标核算的储量则很大。

冰晶石－氧化铝融盐电解技术的发展

一、冰晶石－氧化铝电解的工艺     现在全国际的铝都是电解冰晶石－氧化铝融盐出产的。出产流程如图1所示。  图1  现代铝电解工业出产流程图     电解铝的中心是电解槽，现代铝电解按电解槽的不同分为两大类两种办法，即接连式和不接连式预焙电解槽，上插棒和侧插棒自焙电解槽。 不接连式预焙电解槽简称预焙槽，现代铝出产大多用这种槽。由于这种槽结构简略节省材料，有利于阳极气体的搜集，能够大型化。大型预焙电解槽的电流强度已达320kA，电流功率到达92%，各项目标均较好。最近，法国开发成功500kA的超大型预焙阳极电解槽。预焙槽的结构首要为：阴极设备、阳极设备和导电母线体系三大部分。     阴极设备由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体三部分组成。槽壳为钢板焊制的敞开式六面体，分为有底和无底槽壳，并有背撑式和摇篮式之分。现在大都选用有底槽壳，槽壳四周和底用工字钢加固。阴极炭块组包含阴极炭块和钢棒，钢棒镶嵌在阴极炭块的燕尾槽内，也是用高磷生铁浇铸，使铁棒与阴极炭块联在一同。阴极石墨炭块具有质地均匀，导电、导热性好等长处。保温砌体由耐火砖、保温砖砌筑。在槽壳中自下而上一般有两层石棉板，铺一层氧化铝粉，砌三层硅藻土保温砖、两层黏土砖，捣固一层炭糊，砌阴极炭块，阴极炭块间的立缝用炭糊填充。由槽壁内衬和槽底炭块围成的空间称为槽膛，一般深500～600mm。槽膛四周下部用炭糊捣固成斜坡，称为人工伸腿，以协助铝液缩短于阳极投影区内。阴极设备中的阴极炭块部分能经得住融盐腐蚀的时刻称为电解槽寿数，我国电解槽的寿数为1300d，国外分1800d。 阳极设备由阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降组织组成。预焙槽有多个预制炭块组，每组包含3块预制阳极炭块。炭块、钢爪、铝导电杆组成阳极。钢爪用高磷生铁浇铸在炭碗中，与炭块严密地粘接，铝导电杆选用渗铝块挂在大梁上。阳极母线大梁由铸铝制成，承当着整个阳极的质量，并将电流通过阳极输入电解槽。由升降设备带动上下移动来调整阳极的方位。预制阳极炭块组数由电解槽的电流强度、阳极电流密度及炭块尺度来决议。加料可从边部或中部进行，依据加料多少和加料时刻长短分为空隙加料和点式加料。     导电母线体系包含阳极母线、阴极母线、立柱母线和槽间衔接母线，由大面积铸造铝板制造。导电母线体系最重要的是母线装备和母线经济电流密度的挑选，前者取决于操控电解槽的磁场散布的要求，后者则由电能耗费和基建出资的优化成果所决议。母线装备有纵向和横向两种办法。现代大型电解槽选用横向装备，选用多端进电办法。     （二）接连式预焙电解槽     接连式预焙电解槽的特色是选用一种特制的炭糊将预制阳极块粘在行将耗尽的阳极上，炭糊在电解进程的高温下焦化，将新旧炭块结为一体。电流从侧部导入。它的长处是无残极，消除季换极时引起的电流散布不均匀；缺陷是接缝处电阻大，阳极结构杂乱，热丢失大，经济目标低于不接连式预焙电解槽。     （三）侧插自焙电解槽     侧插自焙电解槽选用定向槽内增加阳极糊，阳极糊在电解进程的高温下焙烧成阳极锥体。电流从侧部刺进的钢棒导入，通过阳极锥体到电解质。     侧插槽的阳极设备由阳极、阳极结构和阳极程式降组织组成。整个阳极的餐部安放在阳极结构中的铝板铆制成的箱内。在烧结成阳极锥体前钉入阳极棒，与水平面成20°角，共有四排，上面两排待烧结，下面两排作业，与阳极小母线衔接导电。在电解进程中铝箱和阳极锥体一同耗费，阳极不断焦化，坚持锥体安稳。阳极结构由槽钢和钢板焊成，框在铝箱外围。它的下部有U形吊环套住阳极棒头使阳极能够随它一同升降。阳极结构有滑轮组，通过钢丝绳悬挂在阳极升降机上。它除能升降阳极外，还能使之经得住液体炭糊的胀大效果，维护铝箱不变形。阳极升降组织由电机、减速器、滑轮组构成，它在必要时升降阳极。     侧插自焙槽虽有省去了阳极炭块的低烧工序，没有残极处理，简化了工艺流程，使后产本钱大大下降，出资小、见效快的特色，但它有烟气搜集困难，环境污染问题不易处理，受阳极尺度的约束，不能大型化，直流电耗较高，不易完结出产进程自动化等问题。最近，我国政府已明令约束自焙槽的开展。     （四）上插自焙电解槽 上插自焙电解槽由炭阳极、阳极框套、集气罩、阳极气体焚烧器和阳极升降组织组成。炭阳极也是由阳极糊接连自焙而成，阳极棒笔直刺进到阳极锥体内，拔棒时留下的棒孔要由上层液体糊添补，构成二次阳极，阳极糊的流动性稍大。阳极棒是通过爆破焊接在导电铝杆上的钢棒，钢棒刺进炭阳极，刺进深度按四个水平面装备。铝导电杆用夹具和阳极母线大梁紧接。在烧结成阳极锥体前钉入阳极棒待烧结成后才干运用。阳极棒既导电，又承当整个阳极的分量。炭阳极的我围为阳极框套，用10mm钢板焊成并用型钢加固。框套下四周装有集气罩，延伸到面壳上的氧化铝层，将壳上部空间密闭起来。阳极气体聚集于集气罩内，至焚烧器焚烧，送去净化。阳极升降组织用来升降阳极框套。     现代铝工业选用180kA、200kA、300kA系列的大型预焙阳极电解槽，选用两头进电或四端进电办法。进入21世纪后，法国彼施涅（Pechiney）公司开发成功500kA特大型电解槽，各项目标大幅进步，标志着国际铝工业进入了一个新的开展时期。     二、电解电解铝出产的正常出产     铝电解槽在焙烧、发动后转入正常出产，即在额外的电流强度下进行安稳出产；一切各项技能参数也都到达规划要求，并获杰出的技能经济目标－首要包含电流耗、功率及原铝的质量等。     处于正常出产状况的电解槽的外观特征有：（1）火焰从火眼强劲有力地喷出，火焰的色彩为浅紫色或稍微带黄色；（2）槽电压安稳，或在一个很窄的范围内动摇；（3）阳极四周电解质“欢腾”均匀；（4）炭渣别离杰出，电解质明澈透亮；（5）槽面上有完好的结壳，且疏松好打。     正常出产的电解槽具有“规整的槽膛”。电解槽内涵侧部炭块周围堆积有一圈由电解质熔体凝结的结壳（又称为槽帮和伸腿），它周围在阳极四周构成一个近似椭圆形的槽膛。这层结壳能够有效地阻挠电和热通过侧壁丢失，维护侧壁和槽底四周的内衬不受熔体的腐蚀，而且使铝镜面（即阴极表面）缩短以进步电流功率。在电解进程中尽量尽力坚持槽膛的规整。在出产时槽底应该是洁净的，无氧化铝沉积，或只要少数氧化铝沉积。      正常出产是铝电解槽高产、优质、低耗费的确保，而坚持正常出产则取决于合理的技能条件及与之相适应的操作准则。不然出产就不能坚持正常，呈现病槽和事端，使各项技能目标下降。      （一）电解铝出产的工艺条件     正常出产的技能条件首要包含：系列电流强度、槽电压、槽电压、电解温度、极距、电解质组成、电解质水平（即结壳下熔体层高度）、铝水平（即槽内铝液高度）、槽底电压降以及阳极效应系数等。这些要素（或技能操作参数）都是彼此影响、彼此相关的。在必守时期内应尽可能坚持相对安稳，一旦因某种原因需求变化时，就有必要相应地调整其他参数与之和谐。     正常出产的技能条件依据铝电解原理和详细情况而拟定。表1列举了一些电解槽的技能条件。 表1  工业电解槽技能条件举例技能条件预 焙 槽接连预焙槽电流强度/kA 阳极电流密度/A·cm－2 电解温度/℃ 电解质摩尔比 w（CaF2）/% w（MgF2）/% 槽电压/V 极距/cm 电解质水平/cm 铝水平/cm 槽底电压降/mV 阳极效应系数/次·（槽·d）－1 电流功率/% 1、加料。铝电解的加料作业就是守时地向电解槽中补加氧化铝，新式电解槽选用所谓接连或点式下料，就是每次下料之间的时刻有严厉规则，接连下料的时刻空隙为20s，点式下料为每几分钟加一次。     下料的意图在于坚持电解质中Al2O3浓度安稳。电解质溶体中Al2O3含量一般为58%。大型预焙槽选用接连下料或点式下料后，Al2O3的浓度差只要2%～3%。由于坚持低的Al2O3浓度电流功率可达94%。也使参加的Al2O3敏捷溶解，坚持槽底无沉积，对进步电流功率是有优点的。大型电解槽的下料大都是借助于电子计算机自动操控，下料部位能够在边部，也可在炭块中间。后者更为优胜，无须打开槽罩，为现代大型电解槽所选用。接连加料作业进程是由天车联合机组或地上龙门式联合机组来完结的。中小型电解槽用地爬式打壳机作业。 铝电解的加作业业程序是先扒开在面上预热的氧化铝料层，再打开壳面，将氧化铝推入熔体，然后往新凝结的结壳在上增加一批氧化铝，不许将冷料氧化铝直接参加电解质中。我国铝电解出产中总结了“勤加工、少下料”的操作办法，对中型槽完结安稳高产卓有成效。铝电解的作业除弥补氧化铝外，一般要随时调整电解质组成，弥补蒸发掉的氟盐和增加剂，调整电解质的摩尔比。每天需取样分析电解质的成分，决议补加的量。增加的氟盐要和氧化铝混合均匀，铺到壳上预热，上面加氧化铝掩盖，加料时参加。 2、出铝。电解产出的铝液要定时、定量从槽中取出。每两次出铝之间的时刻称为铝周期。中型槽一两天出一次，大型槽每天出一次，每次出铝量大约等于在此周期内的铝产值。出铝用真空抬包来完结。抽出的铝液运往铸造部分。铝通过溶液净化、质量分配、扒渣弄清等处理后，铸成各种形状的铝锭。工业电解槽取出的铝液含金属杂质（Si、Fe、Ti、V等）、非金属杂质（Al2O3、炭和碳化物），还含气体。有必要除掉这些杂质，到达用户的要求。铝液净化的办法有静置法和接连溶剂净化法。静置法就是在尽可能低的温度下长时刻静置，让铝液中的氢随温度的下降而溶解度下降，排出铝液。非金属杂质在这个进程中也浮出铝液而除掉。 3、阳极作业。阳极是电解槽的中心，它的管理作业十分重要。自焙阳极在电解进程中是借助于电解高温把阳极糊焙烧成阳极的。它在电解进程中参加反响而不断耗费，阳极作业的首要任务是弥补阳极糊和转接阳极母线（上插槽无此作业）。先拔出快要触摸电解质熔体的阳极棒，将小母线转接到现已进入阳极锥体的阳极棒上，然后将阳极棒钉入快要焙烧成锥体的阳极糊中（称为钉棒）。这样当糊体焙烧成锥体时，钉入的棒便可与之坚持最好的触摸，确保导电均匀。阳极作业应坚持阳极均匀地焙烧。阳极作业结束后，要坚持阳极不歪斜、在电解进程中不氧化、不掉块、无断层和裂缝现象。预焙阳极的作业是：定时依照必定次序替换阳极块，以坚持新旧阳极能均匀的分管电流，确保阳极大梁不歪斜；阳极替换后有必要用氧化铝掩盖好；跟着电解的进行，阳极要不断放低，当到达不能再放低时就要抬起阳极母线大梁。 铝电解进程中放出的烟气有气态物和固态物。正常电解放出的气体是CO和CO2混合气体及少数的氟化物气体，阳极效应时发作CF4。自焙槽在烧结时发作沥青烟蒸发分，气体污染物占90%，预焙槽气体污染物占50%，见表2。污染物首要是H2F2含氟气体。铝电解时发作阳极气体，它含H2F2、SiF4、CF4、CO2等，还有沥青挥分及各种粉尘，使电解厂周围环境遭到损害，要挟操作人员的健康。因而铝厂烟气应得到合理的处理。烟气净化有干法和湿法两种。 关于自焙槽的烟气，因含有沥青烟，净化困难，大都供应商仅作收尘和除焦油处理。湿法净化在20世纪70年代是净化铝厂烟气的首要办法。这一办法尽管净化了烟气，却又发作了废水，还需净化，出资大、运转费用高，现已为干法净化所替代。     干法净化就是用铝电解槽的质料氧化铝作为吸收剂，吸附烟气中的HF气，并截留烟气中的粉尘，吸收了氟化氢的氧化铝作为质料加到电解槽中。     氧化铝对氟化氢的吸附为化学吸附。吸附时氧化铝表面上生成单分子层吸附化合物，每1mol氧化铝吸附2mol HF。这种表面化合物在300℃以上转化成AlF3分子。氧化铝对氟化氢的吸附率可达98%～99%。铝工业用的氧化铝因焙烧温度不同而比表面积和活性有所不同，对HF的吸附功能也有所不同。用于干法净化的要求比表面积大于所不同，对HF的吸附功能也有所不同。用于干法净化的氧经铝要求比表面积大于35m2/g，且α－Al2O3含量不超越25%～35%。铝电解关于砂状氧化铝的表面积和α－Al2O3含量的要求就是依据这一需求提出来的。现代大型预焙槽都选用干法净化氟化。 干式净化法具有流程短，设备简略，净化功率高，截留下来的氟又回来电解槽，节省一氟盐，为大型预焙电解槽遍及选用。干法净化的首要缺陷是烟气中的杂质又回来电解槽，影响电铝的质量和影响电流功率。       我国电解铝厂发作的烟气，有的选用干法净化，有的选用湿法净化，有的根本不净化。跟着出产的开展，我国电解铝厂都向大型预焙槽方向开展，都要选用干法净化。

锂(Li)是自然界中最轻的金属。银白色，比重0.534，熔点180℃，沸点1342℃。锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.Berzelius)的学生瑞典人阿尔费德松(J.A.Arfvedson)于1817在分析研讨从攸桃岛(Uto¨)采得透锂长石时初次发现的，贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维(H.Davy)经过电解碳酸锂制得小量金属锂。1855年德国人本生(R.W.Bunsen)和马提生(A.Matthiessen)经过电解熔融氯化锂制得较很多的金属锂，并较具体地研讨了它的性质。1923年德国开端锂的工业出产。 锂是生动金属，很柔软，在氧和空气中能自燃。锂也是一种重要的动力金属，它在高能锂电池、受控热核反应中的使用使锂成为处理人类长时间动力供应的重要质料。锂工业的开展和军事工业的开展密切相关。50年代，因为研发需求提取核聚变用同位素6Li，因此锂工业得到了迅速开展，锂则成为出产、中、质的重要质料。锂的化合物还广泛用于玻璃陶瓷工业、炼铝工业、锂基润滑脂以及空调、医药、有机组成等工业。锂系列产品广泛使用于冶炼、制冷、原子能、航天和陶瓷、玻璃、润滑脂、橡胶、焊接、医药、电池等职业。全世界有锂矿资源的国家缺乏十家，亚洲我国独有。 锂为稀碱元素之一，在自然界散布比较广泛，在地壳中均匀含量为20×10-6(泰勒，1964)，在首要类型岩浆岩和首要类型沉积岩中均有不同程度的散布，其间在花岗岩中含量较高，均匀含量达40×10-6(维诺格拉多夫，1962)。在自然界中现在已发现锂矿藏和含锂矿有150多种，其间锂的独立矿藏有30多种，大部分是硅酸盐(占67%)及磷酸盐(占21.2%)，其他则很少。作为制取锂的矿藏质料首要是锂辉石(含Li2O5.8%～8.1%)、锂云母(含Li2O3.2%～6.45%)、磷锂铝石(含Li2O7.1%～10.1%)、透锂长石(含Li2O2.9%～4.8%)及铁锂云母(含Li2O1.1%～5%)，其间前3个矿藏最为重要。

晶体沿（001）呈板状，具假六方形轮廓，常为鳞片状或叶片状集合体。解锂（001）极完全，薄片具弹性，硬度2～3，相对密度2.8～2.9，玫瑰色、浅紫色、白色，有时无色，玻璃光泽，解理面显珍珠光泽。矿物溶于H3PO4，在HCl、HNO3、H2SO4中溶解不完全。因含Li，吹管焰染火呈红色。       三、鉴别特征   锂云母主要产花岗伟晶岩中，与石英、长石、白云母、锂辉石、绿柱石、电气石等共生。锂云母也产于富Li、Rb、Cs、Nb、Ta的花岗岩中，与石英、钠长石、黄玉、黑钨矿、铌钽铁矿等共生。锂云母细粒集合体－锂云母岩，称丁香紫玉，是20世纪70年代在我国发现的玉石新品种。含锂云母的花岗伟晶岩产地有新疆阿尔泰、河南官坡，含锂云母花岗岩产地有江西宜春。

　　这里专门介绍多硅酸锂。因为多硅酸锂的水溶液相对应于钠水玻璃，所以也叫锂水玻璃，简称硅酸锂。由于它具有一些特殊的性质，所以近二、三十年来越来越受到各国的重视。美国是最早研究硅酸锂制造的国家，生产技术几乎为其垄断。到了80年代，日本对硅酸锂的研究不论是质量，还是应用范围都有超美之势。我国在这方面的研究才刚刚起步。1.硅酸锂水溶液的性质 　　硅酸锂水溶液为无色透明或呈微乳白色的液体，无臭、无毒、不燃、呈碱性（pH＝11～12）。硅酸锂水溶液和硅酸钠一样，加入酸性物质后容易胶凝。但由于锂离子半径比钠、钾离子半径小得多，因而硅酸锂水溶液还具有一些独特的性能：硅酸锂水溶液的性能与二氧化硅胶粒大小密切相关，如SiO2粒子为1mμ左右，则产品清晰透明、粘度低、贮存和使用性能（耐水性、耐火性、耐侯性等）均十分优异；而当SiO2粒子约3mμ时，溶液呈微胶体状，粘度高，存放稳定性差，使用性能差。硅酸锂水溶液允许模数高达8，SiO2含量20％，仍然粘度低，稳定性好。硅酸锂水溶液具有自干性，且能生成不溶于水的干膜，耐干湿交替性极好。硅酸锂水溶液在受热时析出沉淀，但如沉淀不过热、不脱水，则在冷却后还能重新溶解。硅酸锂水溶液有和具有亲水表面的玻璃、钢铁、铝及纤维等的表面反应成膜的特性，60℃以上即可进行，温度愈高，反应愈快。由于制法不同，硅酸锂水溶液中的SiO2可呈结晶态或胶态，而通常稳定胶体SiO2溶液中很少或没有结晶态SiO2；而作为涂料使用时，采用SiO2呈结晶态的硅酸盐制成的涂膜其性能却显著优于胶态硅酸盐制成的涂膜。值得注意的是硅酸锂水溶液在光洁表面上（ 金属 、玻璃等）形成的干膜不连续、附着力差、起皮、掉粉。然而，硅酸锂和硅酸钠或钾混合使用，不仅能降低成本，还可改善硅酸锂的成膜反应。 　　2.硅酸锂水溶液的用途 　　由于硅酸锂水溶液的独特性能，因而有其广泛的用途。作为涂料基料，可用水作溶剂，形成的涂膜，除具有无机涂料的耐热、不燃、耐辐射、无毒等一般性能外，还具有自干，耐热可达1000℃，耐磨性、耐湿性、耐侯性、耐干湿交替性佳，耐水性优异等特点。可用于海上工程、石油管道、船舶、桥梁以及建筑涂料和建筑材料用涂料，如浴室、厨房、卫生间、大厦、各种构件，以及水泥、混凝土、石棉瓦、铝、铁、木质材料、合成树脂、陶瓷等的涂装，尤其适宜用于潮湿环境和耐水性装饰涂料。 　　作为粘合剂，可使用于木材、纸张、塑料、玻璃、 金属 、混凝土、砖瓦、石棉，以及瓦楞纸箱、纤维板、绝缘板、电视荧光粉、汽车制动器和离合器等等。 　　作为表面处理剂，可直接涂于 金属 表面，用作钢铁表面防锈液，手风琴、收音机、仪表仪器等 金属 元件的防蚀剂和使用于 有色金属 装饰品、日用品、工艺品的保光、保色；涂覆于玻璃，可形成透光性优良、反光度低的表面涂层；涂覆于镀锌铁皮，在盐水中不腐蚀；涂覆于塑料薄膜，可提高其隔湿性和阻气性等等。 　　3.制法 　　因为碳酸锂和石英砂熔融而制成的硅酸锂玻璃，在水中不溶解。因此，常规的可溶性硅酸盐制造方法不能制得硅酸锂水溶液，必须寻求其它制造方法。 　　文献报导的制造方法虽然不少，但都存在一些缺点或不足之处。如采用较多的硅溶胶法，原料成本太高；硅胶法，虽可使用便宜原料，但要求高温高压设备；硅粉法；原料也不便宜，而且成品外观和反应收率都有问题；离子交换法可以用各种可溶性锂盐，但树脂床在我国投资费用较高，而且处理树脂后的废酸、废水量大，从生产成本和环境保护考虑似乎也不宜选用。在较多的方法中，目前认为较好的方法是活性硅酸——氢氧化锂法。    活性硅酸——氢氧化锂法是利用将水玻璃溶液按阳离子交换法制得的具有一定浓度的活性硅酸溶液与氢氧化锂粉末或水溶液反应而制成。可以得到具有透明性、长期贮存稳定性以及粘结力优良的硅酸锂水溶液。    另据文献报导，我国化工部天津化工研究院硅酸锂试制组，在全面分析比较了国外发表的各种方法后，经反复试验，研究出一条独特的制造工艺路线，即常温常压反应法，其优点能利用廉价原料、简单设备、常温常压反应、直接制造高浓度、高模数的硅酸锂水溶液。

LiAl［Si2O6］ 【化学组成】锂辉石化学组成较稳定，可含有稀有元素、稀土元素混入物。 【晶体结构】单斜晶系；也有资料认为空间群为C2/c;a0=0.946nm,b0=0.839nm,c0=0.522nm；β=110°11′；Z=4。晶体结构见辉石族概述。锂辉石(即α锂辉石)还有另外两个同质多像变体；β锂辉石为四方晶系，与凯石英(也称重石英)同结构；γ锂辉石为六方晶系，与β石英同结构。 【形态】常呈柱状晶体，柱面常具纵纹。有时可见巨大晶体(长达16m)。双晶依(100)生成。集合体呈(100)发育的板柱状、棒状，也可成致密隐晶块状。 【物理性质】灰白色，烟灰色，灰绿色。翠绿色的锂辉石称为翠绿锂辉石，是成分中含Cr所致，成分中含Mn呈紫色称紫色锂辉石；玻璃光泽，解理面微显珍珠光泽。｛110｝解理完全，夹角87°；具｛100｝、｛010｝裂开。硬度6.5～7。相对密度3.03～3.23。 【成因及产状】是富Li花岗伟晶岩中的特征矿物。 【鉴定特征】颜色，晶形及其产状。吹管火焰烧之膨胀，并染火焰成浅红色(Li)，与CaF2＋KHSO4合熔后，染火焰成鲜红色(Li)。 【主要用途】与锂云母一起用作提取Li的原料。Li用于原子工业、医药、焰火、照相、玻璃、伦琴照相等方面。透明而色泽美丽者可作宝石。此外，与锂云母、锂霞石一样，具有一般原料所没有的负膨胀性，故可与其它正膨胀性的矿物一起制成高温下膨胀系数接近于零的特殊陶瓷、微晶玻璃等，提高制品的抗热冲击性能和机械强度。

熔盐电解钕中金属的溶解和泥渣的形成探讨

金属钕是制备钕铁硼永磁体的主要原料，跟着钕硼永磁材料的广泛开发与应用，金属钕的需求量也随之逐年增加。当时，熔盐电解法出产金属钕的电解槽是以石墨材料为槽体，在上方并行刺进石墨阳极和钨棒阴极，在钨阴极的下方放置一个钨或钼制的坩埚用于接受电解出的金属，当时电解槽存在电流效率低、炉底简单构成渣泥的缺陷，很少电解槽能超越80%的电流效率，怎么进步电解槽的电流效率是一个很值得评论的问题，在很多要素中，找出金属在熔盐中的丢失和造渣的原因是问题的要害，比方哪些要素能够影响金属在熔盐的溶解，以及溶解的金属在电解质中以什么方式存在，然后找出削减金属丢失的办法，对进步电解的电流效率很有协助。       本文参阅测定铝在冰晶石中的溶解度的质量法，测得了金属钕在不同温度下在电解质中溶解状况，然后取金属溶解生成物与电解进程中构成的渣泥刁难比分析，评论了电解进程中渣泥的构成。       一、试验办法与设备       测定金属的溶解度一般有两种办法：一是按试验前后的金属质量差（即质量法）；二是按溶解在盐相中的金属量法（即容差法）。按照后者，当电解质试样凝结时，溶解的金属便以纤细涣散的金属相沉积出来，然后用与之效果，按发作的气体量来标定金属量。两种办法比较，质量法一般比容量法得出的成果大一倍，这与测定的办法和条件有关。       本文在与出产条件类似的条件下，即电解质份额与实践出产同，即电解质组成为NdF3；LiF＝10∶1.2，一起电解质中含有少数Nd2O3，在氩气维护的密封条件下，选用质量法测定了金属钕在电解质中的溶解状况。试验设备如图1所示，坩埚中电解质总量约为4000g，每次测定均参加块状金属约55g，试验时将准备好的金属锭清除去表面的氧化皮并称量，电解质加热到预订温度并坚持平衡，将掩盖有电解质的金属预热到约500℃后敏捷放入到电解质中，并盖上盖板，通入维护气体。稳定温度3h后取出钛坩埚放入新配电解质粉猜中敏捷冷却，冷却后刨除金属外层的包裹物，称重即得到试验后的金属质量。    图1  丈量钕溶解度的试验设备       金属钕溶解生成物是指测定金属溶解度试验后冷却在金属周围的硬壳，这层硬壳与周围电解质在色彩和硬度上有显着差异，电解进程中的渣泥取工业电解槽炉底构成的粘状物，将样品研磨成粉末，选用X射线衍射分析法分析其间的物相。       毛建辉等研讨了电解质组成对10kA熔盐电解金属钕的影响，研讨以为，随电解质份额NdF3∶LiF从10∶0.9增加到10∶1.1，电流效率先升高后下降，当电解质份额为10∶1.0时到达最大值，而当时电解出产金属钕的电解质份额一般为10∶1.2，在这个份额下电解质溶解能力更强，当时工业出产一般选用这个份额，操作温度操控在1060℃左右，而纯金属钕的熔点为1016℃，据此本文挑选在980～1080℃规模内，每相差20℃为作为一个试验点，用上述试验办法中的质量法测得金属钕在电解质中的溶解状况如图2所示。 从图2能够看出，电解质温度低于金属熔点状况下，依然能够溶解少部分的金属，当温度升高时，金属在电解质中的溶解度则敏捷增加，此外能够看出，在工业电解操作温度1060℃时金属的溶解度挨近0.36%。当然，在质量分析法中，不免有金属氧化丢失、蒸腾丢失、生成化合物丢失等，所以测定的成果偏高，一般测定铝在冰晶石中的溶解度中，质量法测得的值是容量法测得的值的2～4倍，那么即便以为质量法测定的溶解度值是实践溶解度值的4倍来核算，电解操作温度为1060℃时金属的溶解度也挨近0.09%，而电解操作温度为1040℃时金属的溶解度挨近于0.06%，因而从这个角度上说，尽量下降电解操作温度对下降金属的溶解丢失，然后进步电流效率，但过低的温度会导致电解突变黏稠，影响电解质的传质进程，一起要考虑金属钕的熔点，从曲线看，温度下降到1020℃后，金属钕的溶解度随温度下降的趋缓，因而电解温度能够操控在1040±10℃规模内。       （二）金属溶解生成物与渣的比照分析       在金属溶解度测定试验中咱们发现金属的溶解丢失是很大的，为了搞清楚金属在电解质中的溶解丢失是按什么过程进行的，即金属钕的溶解丢失机制，本文对溶解度测定试验后金属外层的包裹物进行了X射线衍射分析，测定了其间的物相，测定成果如图3所示。 从XRD图咱们能够看出，金属溶解后生成了两种新相NdOF和NdF2，因而能够阐明，溶解的金属钕与NdF3反响生成了2价的氟化钕，一起在有氧离子存在条件下，溶解的金属钕还会反响生成氟氧化物。因为在XRD图谱中金属钕的峰很弱，无法从图3的XRD图谱中决断有没有金属钕相。       为了研讨金属钕的溶解生成物与钕电解槽中的渣泥是否存在联络，取钕电解槽中的渣泥，对其进行了X射线衍射分析，分析成果如图4所示。从图4能够看出，钕电解槽中的渣泥物相与金属钕溶解出产物根本共同，此外还有Nd2O3相存在。可见钕电解槽中泥渣的生成与金属钕的溶解是有联系的，同是还与加料速度也有联系，加料速度太快时，来不及电解的Nd2O3将沉到炉底参加出产渣泥。因而，避免渣泥的生成应该操控好槽温，削减金属钕的溶解丢失；此外还应操控好加料速度，做到勤加少加，但加料速度过缓则将导致阳极效应的发作，依据出产实践，一般加料速度为95g·min－1时比较适宜；此外金属钕的溶解丢失是无法避免的，因而也应该每隔必定时刻用搅棒搅动炉底，以耗费渣泥。 （二）钕电解槽中渣泥的生成与金属钕的溶解是有联系的，一起与加料速度也有联系，加料速度太快时，来不及电解的Nd2O3将沉到炉底参加出产泥渣。       （三）避免渣泥的生成还应操控好加料速度，以95g·min－1速度增加氧化钕比较适宜，并每隔必定时刻用搅棒搅动炉底，以耗费渣泥。

资料表明，Li含量与F含量成正比。白云母和锂云母之间是否为连续的类质同像系列还有争议。但曾发现白云母中能进入33%的Li2O而不使结构发生本质的改变，所以，一般将Li2O含量高于35%的才列入锂云母范围，低于这一含量称为锂白云母。另外，富铁的称铁锂云母，可视为锂云母—黑云母的过渡产物。TOT型，三八面体型。 【晶体结构】晶系、空间群、晶胞参数依多型而不同，见表21-6。   由表21-6可见，a0、b0基本不变，只是定向可变，但c0是以1的整数倍增加的，即与重复层数相关。锂云母的多型主要是1M和2M2，其次是3T，而不具有白云母中常见的2M1结构，锂云母的2M2型结构是过渡型或混合型结构。 【形态、物理性质】常成细小鳞片状集合体，故又名鳞云母。颜色为玫瑰色、浅紫色。 【成因及产状】主要产于花岗伟晶岩中，与长石、石英、锂辉石、白云母、电气石等共生。 【主要用途】是提取稀有金属锂的主要原料之一。锂云母中常含Rb和Cs，所以也是提取Rb、Cs的主要原料。细粒集合体可作玉石材料(工艺名为丁香紫)，由于其有较低的硬度，易于琢磨和抛光，加工后的成品光洁照人，具独特的丁香紫色，色泽十分柔和，可用于玉石工艺品和戒面等首饰镶嵌品，深受国内外欢迎。此外，锂云母与锂辉石一样，可用于陶瓷工业，见锂辉石描述。

碳酸锂，一种无机化合物，化学式为Li2CO3，为无色单斜晶系结晶体或白色粉末。密度2.11g/cm3。熔点618℃（1.013*10^5Pa）。溶于稀酸。微溶于水，在冷水中溶解度较热水下大。不溶于醇及丙酮。可用于制陶瓷、药物、催化剂等。常用的锂离子电池原料。由于生产碳酸锂的主要原料是盐湖卤水（矿石法由于成本高在全球产能很小），因此规模化生产碳酸锂的企业必须拥有锂资源储量较为丰富的盐湖资源开采权，这使得该行业具备较高的资源壁垒；另一方面，由于全球盐湖绝大多数资源都是高镁低锂型，而从高镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，之前这些技术仅掌握在少数国外公司手中，这使得碳酸锂行业又具备了技术壁垒。因此，造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。目前全球碳酸锂市场集中度非常高。在我国的几个大型项目投产前，全球主要产能集中在SQM、FMC、和Chemetall三家手中；资料显示，碳酸锂产品虽然存在一定的资源和技术壁垒，但我国具备可开采价值的盐湖还是不少，技术除中信国安、西藏矿业外盐湖集团也面临突破，行业的壁垒正逐渐削弱，行业目前的高毛利率必然会吸引更多资金介入。作用与用途用于制取各种锂的化合物、金属锂及其同位素。还用于制备化学反应的催化剂。半导体、陶瓷、电视、医药和原子能工业也有应用。分析化学中用作分析试剂。在锂离子电池中也有应用。在水泥外加剂里作为促凝剂使用。碳酸锂有明显抑制躁狂症作用，可以改善精神分裂症的情感障碍，治疗量时对正常人精神活动无影响，作用机制可能与抑制脑内神经突触部位去甲肾上腺素的释放并促进再摄取，对升高外周血细胞有作用，本药小剂量用于子宫肌瘤合并月经过多的有一定治疗作用，小剂量也可用于急性菌痢，锂盐无镇静作用，一般对严重急性躁狂患者先与氯丙嗪或氟哌啶合用，急性症状控制后再单用碳酸锂维持。使用注意事项危险性概述健康危害：误服中毒后，主要损及胃肠道、心脏、肾脏和神经系统。中毒表现有恶心、呕吐、腹泻、头痛、头晕、嗜睡、视力障碍、口唇、四肢震颤、抽搐和昏迷等。环境危害：对环境可能有危害，对水体可造成污染。燃爆危险：该品不燃。急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：饮足量温水，催吐。洗胃，导泄。就医。消防措施危险特性：自身不能燃烧。受高热分解放出有毒的气体。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。灭火方法：消防人员必须穿全身防火防毒服，在上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。泄漏应急处理应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘口罩，穿一般作业工作服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：避免扬尘，小心扫起，收集于干燥、洁净、有盖的容器中。大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。操作处置与储存操作注意事项：密闭操作，提供充分的局部排风。防止粉尘释放到车间空气中。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴防尘面具（全面罩），穿透气型防毒服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类、氟接触。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装密封。应与氧化剂、酸类、氟分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。制备将锂辉石和石灰石高温烧结生成铝酸锂再浸出氢氧化锂溶液，与碳酸钠反应制得。亦可利用卤水经提取氯化镁后的含锂料液，经纯碱除钙、镁离子，用盐酸酸化，再与纯碱反应制得。医疗用途及注意事项碳酸锂常被用来治疗双相型障碍（bipolar disorder），它通过稳定钙和血清素来稳定情绪（mood)，对抗狂躁（antimanic）。它的生物要效率也很不错。一天服用2-3次。它通过肾脏被快速排掉，但是会对肾脏造成负担，因此如果病人的肾功能不好的话，很容易造成锂中毒。事实上这种药物是容易造成中毒的，因此在服用这个药的时候，要定期检查血液。血液中的锂含量必须保持在0.6-1.2mEq/L之间。如果超过1.5mEq/L的话，就会造成锂中毒。即使血液中含量正常，也可能会中毒。锂中毒现象：<1.5mEq/L：恶心、呕吐、腹泻、口渴、多尿、软弱无力、言语不清1.5mEq/L-2.0mEq/L：肠胃不适、震颤、头脑混乱、心电图（EKG）变化、嗜睡2.1mEq/L-2.5mEq/L：共济失调、嗜睡、严重的EKG变化、视力模糊、耳鸣、昏迷>2.5mEq/L：癫痫发作（seizure)、肾衰竭、死亡。注意事项：碳酸锂是致畸药物（pregnancy category D），因此孕妇慎用。在怀孕最先的3个月服用这个药，有11%左右的可能会造成胎儿心脏畸形。如果身体里面的钠非常少的时候（例如服用利尿药物或脱水时），身体会把锂当做盐来保存起来不排泄掉，造成锂中毒。因此在服用这个药物时，要多喝水，多吃钠盐。给病人服药以前，要注意：1. 病人是否有锂中毒现象。2. 病人血液中锂的含量是否超标。3. 通过检查 肌氨酸酐来查看病人的肾功能是否好。4. 检查病人的血钠含量是否太低。5. 检查病人是否服用利尿药物。由于锂有利尿作用，因此病人服药期间要检查尿量。如果病人服药时感到恶心的话，可以在服药的同时吃点食物，以减少恶心的感觉。禁忌：脱水、心脏病、肾病、钠不平衡的病人不能服用这个药。