制取金属锂，卤水也可以？

08月

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近日，青海省金昆仑锂业有限公司的3000吨金属锂项目投产试车。该项目是世界上最大的金属锂项目，也是全球第一家投产试车的卤水氯化锂熔盐电解法制取金属锂项目。

金属锂：性质活泼应用广

锂，是所有金属中最轻的一种，呈银白色，其密度为0.534克每立方厘米。有着“稀有金属”之称的锂，其实在地壳中的含量不算“稀有”。地壳中约有0．0065%的锂，其丰度居第二十七位。已知含锂的矿物有150多种，海水中也含有一定的锂，据估计其总储量可达2600亿吨，只可惜浓度太小，难以提炼。

1817年，瑞典化学家阿·阿尔夫维特桑在一种稀有的岩石中发现了金属锂，因此，按希腊文的原意，锂就是“岩石”的意思。锂的化学性质非常活泼，这一特性也使得它被广泛应用于冶金工业上。若在铜中加入少量的锂，便能大大改善铜的性能，因为锂能和铜中的有害杂质，如氧、氮、硫等反应，起到去气剂的作用；若在铝、镁及其他金属中加入少量的锂，则能够提高它们的坚固性和耐酸、耐碱度，助力其性能“更上一层楼”。

金属锂及其合金的化合物在原子能工业、冶金工业、医药、航空航天、电网储能及动力电池等许多领域应用广泛。据世界级领先的全球管理咨询公司——麦肯锡咨询公司发布的报告显示，预计到2025年，全球因电动汽车普及而使锂盐的需求最高可增加318%。

制取：卤水氯化锂熔盐电解法

全球近80%的锂盐资源在盐湖中。在中国，盐湖主要分布在西藏扎布耶和青海柴达木盆地。实际上在蒙古语中，“柴达木”的意思就是“盐泽”。经考察发现，柴达木盆地内现有大小不等的盐湖33个，其中察尔汗、茶卡、大柴旦、东西台吉乃尔等盐湖均为富锂盐湖，发现盐湖矿床70多处，盐湖资源累计探明储量约4000亿吨，是一个名符其实的“盐泽之地”。

如此丰富的富锂盐湖资源无疑为卤水制锂提供了条件支持。卤水氯化锂熔盐电解法是指氯化锂-氯化钾低共熔混合物经熔盐电解在电解槽阴极上析出金属锂的过程。当直流电通过氯化锂-氯化钾熔体时，氯化锂离解为锂离子和氯离子，这些离子按同性相斥、异性相吸的原理运动，Li+移向阴极，在阴极上得到一个电子而析出锂，Cl-移向阳极，在阳极上失去一个电子而析出氯气。在阴极上析出而漂浮于电解质表面的熔胜金属锂聚集到一定数量时，便进行铸锭。阳极上析出的氯气收集于阳极室内，排出或进行回收处理。

其实，使用氯化锂-氯化钾低共熔混合物制锂也是经过多位科学家的不断探索得来的。1818年，英国人戴维（H. Davy）首先用电解熔融碳酸锂的方法首先制得了金属锂，但这一方法并未被广泛应用。1855年，德国人本森和马提森电解熔融氯化锂制得了大量金属锂，但由于氯化锂熔点在873K以上，若在高温下电解，氯化锂极强的挥发性和吸湿性就会对设备造成严重腐蚀，因此，这种方法也没有得到实际应用。直到1893年，贡茨在实验中发现氯化锂和氯化钾共熔混合物熔点较低，可在约723K温度下电解，并据此提出了电解含有等量氯化锂和氯化钾的熔融体电解质制取金属锂的方法。迄今为止，金属锂的工业生产均采用这种低共熔混合物电解质。

借力优势资源，打造循环产业

青海金昆仑锂业有限公司于2016年注册成立，由大柴旦大华化工有限公司、新疆庚辛联创股权投资有限合伙共同出资。此次3000吨的金属锂项目是依靠柴达木盆地的锂盐资源，采用熔盐电解法来制取金属锂。同时，该项目还研发生产下游深加工产品，打造以金属锂、高纯氯化锂、电池级碳酸锂、锂镁合金等主要产品的开发、生产及销售为一体的产业链。