Література по металургії → Технологія металів
1. Властивості літію і його застосування
Літій - хімічний елемент першої групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, найлегший зі всіх металів: його щільність (при 20 ° С) 0,531 г / см3. Температура плавлення літію 180,5 ° С, температура кипіння 1327 ° С. При температурі вище 600-625 ° С в сухому повітрі чистий (рафінований) літій загоряється. При наявності домішок в літії різко знижується температура його займання. При низькій температурі літій повільно реагує з повітрям, утворюючи нітрид і окис літію, а також карбонат літію.
Літій досить активно реагує з воднем, азотом, різними оксидами і сульфідами, тому застосовується в якості дегазатор і очищувача в металургії багатьох металів. Він також застосовується в якості складової частини ряду легких і антифрикційних сплавів. У значних кількостях літій застосовується як каталізатор у виробництві синтетичного каучуку, а також для отримання гідриду літію (для перевезення водню у зв'язаному вигляді). В останні роки рідкий літій завдяки своїй високій теплоємності і теплопровідності, а також низької щільності і в'язкості знаходить застосування в якості теплоносія в уранових реакторах.
2. Отримання літію
Літій отримують в дві основні стадії:
1) отримання чистого хлористого літію;
2) електроліз розплавленого хлористого літію.
Найбільш важливою технічною літієвої рудою є спод у м е н - алюмосилікат літію, LiO2 • А12O3 • 4SiO2. Сподуменовиє руду спочатку збагачують, відокремлюючи пусту породу від міні рала сподумена.
Один із способів отримання хлористого літію з сподумена - хлорує випал сподумена в суміші з Сас03 і NH4CIпрі 750 ° С. У результаті отримують спік, що складається з хлористого літію, силікату кальцію, окису алюмінію, а також хлоридів калію, натрію і кальцію.
Спік витравлюють холодною водою, при цьому в розчин переходять хлориди літію, калію і натрію, а також невелика кількість СаС12 і Са (ОН) 2. Кальцій переводять в нерозчинний стан, обробляючи розчин поташом, відокремлюють осад і чистий розчин упарюють до початку кристалізації солей. Потім через розчин пропускають сухий хлористий водень, в результаті чого різко зменшується розчинність КС1 і NaClі вони випадають в осад, який відокремлюють від розчину. Розчин випарюють, і з нього викристалізовується гідрат LiCl • Н2О, який потім зневоднюють нагріванням і далі використовують як сировину для електролітичного отримання літію.
Існують і інші способи розкладання сподумена (спікання з сульфатом калію або сумішшю вапняку з хлористим
кальцієм) з подальшою переробкою спеков для отримання з них хлориду літію.
Металевий літій отримують електролізом хлористого літію при 400-500 ° С. В якості електроліту застосовують суміш LiClі КС1, яка містить приблизно 60% (мол.) LiCl. На рис. 1 приведена схема застосовується в зарубіжній практиці електролізера при отриманні літію. Катод зі спеціальної сталі оточений графітовим анодом. Анодна і катодного простору розділені залізної сітчастої діафрагмою. Над катодом розташований приймач для рідкого літію, спливаючого на поверхню електроліту. Хлор видаляється через канал, влаштований в верхньому перекритті електролізера. Через це ж перекриття проходять труби для харчування ванни розплавленим хлористим літієм і вилучення рідкого металу.
Технологічний режим і основні показники електролізу: анодная щільність струму 2,1, катодний 1,4 а / см2; напруга на клемах 6-8 в, вихід за струмом 90%. Витрата на 1 кг літію: 6,2 кг LiCl, 0,1-0,2 кг, електроенергії постійного струму 144-216 кдж.
Літій-сирець містить більше 99% Li, основні домішки (Na, К, Mg, Al, Fe, Si) можуть бути видалені рафинированием літію сублімацією, або дистиляцією у вакуумі.
Мал. 1. Схема електролізера для отримання літію:
1 - футеровка ванни: 2 - анод; 3 - отвір
для завантаження солей; 4 - рідкий метал; 5 - катод; 6 - діафрагма; 7 - корпус електролізера
3. Властивості і застосування натрію
Натрій - хімічний елемент першої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Порядковий номер натрію 11, атомна вага 22,99. Натрій дуже м'який і ріжеться ножем. Щільність натрію (при 20 ° С) 0,968 г / см3. Температура плавлення близько 98 ° С; температура кипіння 883 ° С.
Натрій - виключно активний і реакційноздатні елемент; при зберіганні на повітрі він легко окислюється, утворюючи гідрат окису натрію і карбонат натрію.
З багатьма металами натрій утворює сплави, що мають важливе технічне значення. Натрій і його сплави застосовуються в багатьох галузях промисловості.
У хімічній промисловості натрій застосовується для отримання перекису натрію, ціаністого натрію, тетраетилсвинцю У металургії натрій застосовується в якості відновника при отриманні титану, цирконію, торію, урану і інших металів з їх хлоридів або фтористих з'єднань. Рідкий натрій і його сплави з калієм застосовуються також в якості теплоносія в атомній енергетиці.
Мал. 2. Схема електролізера для отримання натрію:
1 кожух; 2 - футеровка; 3 - анод; 4 - анодний токоподвод; 5 - катод; 6 - катодний токоподвод; 7 - сітка-діафрагма; 8 - катодний ковпак; 9 - стояк; 10 - труба для зливу натрію; 11 - збірник натрію; 12 - кран; 13 - хлоросборная камера; 14 - труба для відводу хлору; 15 - кришка; 16 - на пластину
джерело:
Ейдензон М.А. Металургія магнію та інших легких металів. М. Металургія 1964