ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Металлургия лития Получение металлического лития электролизом из "Литий, его химия и технология " Впервые в значительных количествах литий был получен Бунзеном и Маттисеном в 1854 г. электролизом расплавленного хлорида лития [1 ]. Из-за высокой летучести и гигроскопичности электролита электролиз в таком виде не нашел практического применения. [c.172] В 1893 г. Гунтц [2] предложил получать литий электролизом расплава, состоящего из равных количеств Li l и КС1. Такой электролит был мало летуч, устойчив на воздухе и имел низкую температуру плавления, что позволило проводить электролиз при 450°. Недостатком электролита, предложенного Гунтцем, являлось загрязнение металлического лития калием, вследствие близости напряжения разложения их хлоридов. Напряжение разложения Li I при 450° равно 3,777 в, напряжение разложения КС1 при этой же температуре равно 3,889 в [3]. [c.172] Предложенный состав электролита с практической точки зрения не был удачным, так как электролизу фактически подвергался бромистый литий — соль достаточно дорогая, но сама идея применения в качестве компонентов электролита соединений только одного лития, по-видимому, в отдельных случаях может быть использована. [c.173] В связи с тем, что работа с расплавленными солями всегда затруднительна, делались неоднократные попытки получить металлический литий электролизом хлорида в неводном растворителе. [c.173] Калленберг [5] получал литий электролизом безводного хлорида в пиридине (растворимость при 20° И,8% Li l). Анодом служила угольная пластина, катодом — тщательно отполированная железная или платиновая пластина. [c.173] При напряжении 14 в и катодной плотности тока 20—30 а см получался плотный хорошо пристающий к катоду осадок. Наличие следов влаги в электролите вызывало катодную поляризацию и заметно повышало напряжение на ванне. Поэтому пиридин и хлорид лития перед электролизом необходимо было тщательно обезвоживать. [c.173] Русс и Лащинский [6] получали литий электролизом хлорида, растворенного в ацетоне. Литий выделялся на медном катоде в виде плотного блестящего осадка. М. А. Клочко [7 ] подвергал электролизу раствор хлорида лития в нитробензоле для повышения растворимости хлорида лития добавлялся хлористый алюминий. Выход по току при электролизе достигал 33%. Имеются сведения, что литий может быть получен электролизом расплавленных Li N и Li Nj или смеси их при 750°. Анодом в этом случае служит расплавленный свинец. [c.173] Электролизером в лабораторных опытах служил фарфоровый стакан, анодом — графитовый стержень, катодом—железный стержень. Катодное пространство было отделено от анодного стеклянной трубкой, надетой на анод. Электролиз проводился при силе тока 8—10 а и напряжении 8 в. [c.174] В результате опытов было установлено, что при соблюдении определенных условий электролиза литий может быть получен с достаточно высокими показателями значительного загрязнения металла калием при электролизе не происходит. Натрий выделяется на катоде совместно с литием, поэтому его необходимо как можно полнее удалять из электролита. [c.174] В качестве материала для футеровки ванны были испытаны фарфор, кафель, шамотный кирпич, магнезит, алунд и тальк, предварительно обожженный при 800—900°. Достаточно стойкими в условиях электролиза оказались алунд и тальк их и использовали для футеровки ванны. [c.174] Электролизер, в котором проводились укрупненные опыты, представлял собой железную или чугунную ванну размером 170 X 150 X 100 мм, выложенную изнутри цельными плитами талька толщиной 15 мм. Ванна была разделена на две равные части тальковой диафрагмой, погруженной в расплав на 2—3 см. Анодом служил графитовый стержень диаметром 20 мм, катодом— железный стержень. Сила тока при электролизе составляла 80 а, напряжение 15 в электролит поддерживался в расплавленном состоянии за счет джоулева тепла. Выделившийся при электролизе литий вычерпывался из катодного пространства железной ложкой. Хлорид по мере разложения его током вводился в анодное пространство. [c.174] Позднее опыты были продолжены на установке, принципиально не отличающейся от описанной, но рассчитанной на силу тока 225 а и напряжение 17 в. [c.174] Для проведения электролиза в промышленных условиях С. А. Плетеневым и А. П. Ивановой [9 ] была спроектирована ванна на силу тока 400 а и суточную производительность 2 кг лития конструктивно она отличалась только тем, что катод был введен в нее через дно и вместо тальковой диафрагмы применена более стойкая — алундовая. Для защиты расплавленного лития от действия воздуха катодное пространство плотно закрывалось асбестовой крышкой. Электролиз проводился при катодной плотности тока 4—5 а см , анодной плотности тока 0,8—1,0 а1см и объемной плотности тока 0,02—0,03 а см . Выход по току при электролизе составлял 75%, считая на переплавленный металл. Напряжение на ванне было 13 в. [c.175] После переплавки в вазелиновом масле (при 200 ) металл содержал более 90% лития, 0,3—1% калия, до. 2,5% натрия и магния, 0,04% железа и 0,8% кремния. Магний и кремний попадали в металл из футеровки. Содержание калия зависит от режима электролиза. Так, увеличение концентрации хлорида калия в электролите приводит к повышению содержания калия в литии до 2—3%. [c.175] Установлено, что выход по току зависит от температуры электролиза это, по-видимому, связано с образованием на катоде субхлорида (Ы2С1). Метод получения лития, разработанный Изгарышевым, Плетеневым и Ивановой, был положен в основу промышленного производства металлического лития в Советском Союзе, которое было организовано в 30-х годах. [c.175] Примером зарубежного производства металлического лития может служить электролизная ванна фирмы Дегусса (Германия) [10], изображенная на рис. 62. По своей конструкции она напоминает ванну для получения натрия электролизом его хлорида. Ванна выполнена из огнеупорного кирпича и футерована изнутри плитами из материала, стойкого к действию электролита (очевидно, тальк или алунд). Верх ванны перекрыт плитами из аналогичного материала. В крышке ванны имеются отверстия для загрузки солей, вычерпывания металла и удаления хлора. Катодом служит вертикальный стержень, пропущенный сквозь дно ванны. Над катодом подвешен специальный приемник, имеющий форму цилиндра с куполообразным верхом это обеспечивает собирание частиц металла, всплывающих из расплава. Металл собирается в приемнике в слое специального нефтяного масла, имеющего высокую точку кипения. Приемник окружен диафрагмой диаметром 300 мм из тонкой железной сетки. Анод расположен вокруг катода и состоит из трех графитовых плит (150 X X 600 X 70 мм). Для присоединения к шинам постоянного тока анодные плиты навинчены на шесть графитовых стержней. [c.175] Электролизная ванна, установленная на заводе в Миннеаполисе (штат Миннесота, США) [12], представляет собой коробку (1220 X 1830 X 915 мм) из котельного железа, футерованную с внешней стороны огнеупорным кирпичом. Внутри ванна выложена графитовыми блоками на специальном углеродистом цементе. В ванну погружены четыре графитовых анода диаметром 203 мм и длиной 1830 мм каждый, катоды стальные. Электролитом служит расплавленная эвтектическая смесь Li l + K l с добавкой некоторых других хлоридов. Сила тока на ванне 8600 а при напряжении 6—6,6 в. [c.176] Электролиз проводится при температуре 420—460 Выход по току при электролизе составляет 95%, выход по металлу — 98%. [c.177] Регенерация отработанного электролита. В процессе электролиза электролит постепенно загрязняется продуктами разрушения анода и футеровки ванны, которые накапливаются на дне ванны в виде шлама, препятствующего нормальному течению электролиза. Скопившийся шлам периодически удаляют из ванны и заменяют часть электролита свежим. [c.178] Вернуться к основной статье