[发明专利]一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺

说明书

本发明公开了一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺，属于金属镁冶炼技术领域。本发明的工艺流程为：步骤一、按照质量比将铝酸锂、煅白和还原剂铝粉进行配料；步骤二、将铝酸锂与煅白的合格混合粉料与铝粉混合均匀后压制球团并送入还原罐内；步骤三、在还原罐进行还原反应，生成高温镁蒸气、高温锂蒸气和固态还原渣，高温镁蒸气和锂蒸气被分别冷凝收集；步骤四、将固态还原渣与碳酸钠溶液反应生成铝酸钠溶液，并对铝酸钠溶液进行碳分分解，得到氢氧化铝和碳酸钠溶液，碳酸钠溶液重复利用于此步骤。本发明的工艺过程生成的还原渣可继续提取铝粉作为还原剂供循环使用，有效的降低了生产成本且大量减少了固态废渣的排放。

技术领域

本发明属于金属锂及金属镁冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺。

背景技术

熔盐电解法是目前工业上生产金属锂最主要的方法，但熔盐电解法存在流程长、能耗大、环境污染严重、锂杂质多等缺点；真空热还原法制取金属锂相对于熔盐电解法具有成本较低、杂质较少。皮江法炼镁是使用最广泛的金属镁冶炼工艺，它是在高温高真空条件下用硅铁还原煅烧白云石来制取金属镁蒸气；然而，这种工艺存在能耗高、固态还原渣排放量大等问题，因此，有必要对传统硅热法炼镁技术进行研究改进。铝热法炼镁采用熔点低的铝粉替代硅铁作为还原剂，可以使还原温度降低，缩短还原周期，相比硅热法具有一定优势，但铝粉价格却比硅铁昂贵，使得该方法的应用得到一定限制。

针对现有制备金属锂或金属镁成本较高、环境污染较严重的不足，已有相关技术方案公开，如专利申请号：2017103208768，申请日：2017年5月9日，发明创造名称为：一种碳热法同时制取金属镁和电石的工艺，该方案的制备步骤为：步骤1、按照各成分质量比把氧化镁、氧化钙、碳质还原剂、萤石催化剂进行配料；步骤2、将配置物料混合均匀后置入带筛球磨机进行研磨并筛分，获得不同细度的物料；步骤3、把筛分后物料混合均匀，然后送入高压对辊压球机压制成球，并烘干；步骤4、把球团置入真空反应器内，对真空反应器抽真空，在一定压力和温度下生产出金属镁蒸气和电石碳化钙。该方案利用氧化镁和氧化钙可以同时生产出镁和电石，节约了能源，减少了环境污染，提高了原料利用率，但是否需要在制备镁的同时制备电石还需要根据生产情况而定，该方案在企业生产中的使用受限。

再如专利申请号：2010105719751，申请日：2010年12月2日，发明创造名称为：一种真空同步热还原制备Mg-Li合金的方法，该方案的工艺过程包括：根据还原反应的化学计量配置反应物；将固体反应物制粉并混合均匀；将反应物粉末压制成块并放入还原罐中，在真空度1-20Pa，温度950-1500℃下进行热还原反应，收集反应生成的合金蒸汽，冷凝后得到凝聚态Mg-Li合金。该方案中以金属Mg和金属Li的氧化物或其前躯体为原料，通过真空热还原实现金属Mg和金属Li的同步还原，该合金制备工艺路线短，材料利用率高，但是直接得到的是Mg-Li合金，且对于热还原反应中产生的废渣未进一步处理，资源利用率并不高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有现有制备金属锂或金属镁成本较高、环境污染较严重的不足，提供了一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺，该方法将真空热还原法制锂和铝热制镁两个独立的工业生产过程合二为一，可以同时制取金属锂和金属镁，并且由还原渣中提取还原剂供循环使用，能够降低吨镁煤耗，大量减少固态还原渣的排放，提高经济效益。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种真空铝热还原法同时制取金属锂和金属镁的工艺，包括以下步骤：

步骤一、按照各成分质量比进行配料：30～40份铝酸锂和45～55份煅白组成的混合粉料、还原剂铝粉12～16份，总质量份数为100份；

步骤二、将铝酸锂与煅白的合格混合粉料与铝粉混合均匀后压制球团并送入还原罐内；