一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法技术

一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，涉及一种有色金属分离过程，特别是用于脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法。其特征在于将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，使电解质熔体中的锂离子优先嵌入到石墨阴极中，进行电解质中锂的脱除。本发明专利技术的方法，使电解质熔体中的锂离子选择性嵌入到石墨阴极中，当阴极中锂含量达到要求后，在另外的氯化镁熔盐电解槽中用脱锂后富含锂的阴极作氯化镁熔盐电解的阳极，氯化镁熔盐电解时石墨阳极中的锂可以进入到氯化物熔盐和金属镁中，进入镁电解熔盐中的锂可以提高电解质导电性，电解所得的含锂金属镁可以用于制取镁锂合金。该方法可以降低获霍尔槽含锂电解质中锂，并为有效利用锂提供条件。

A method for removing lithium in lithium containing electrolyte of Holzer trough

A method for removing lithium from Holzer trough containing lithium electrolyte relates to a process of separating non-ferrous metals, especially for removing lithium from Holzer trough containing lithium electrolytes. It is characterized by the transfer of electrolytes in the Holzer cell to the cathode, the electrolysis of the lithium removal molten salt electrolyzer with graphite cathode, so that the lithium ions in the electrolyte melt are first embedded in the graphite cathode, and the lithium in the electrolyte is removed. The method of the invention, the lithium ion selective electrolyte in the melt into the graphite cathode, when the lithium content in the cathode to meet the requirements, in addition to the magnesium chloride electrolysis cell with lithium as the anode of lithium rich cathode after molten salt electrolysis of magnesium chloride, magnesium chloride molten salt electrolysis graphite anode the lithium can enter into molten chloride and metal magnesium, magnesium in molten salt electrolysis of lithium can improve the conductivity of electrolyte, lithium containing metal magnesium electrolysis proceeds can be used for preparing lithium magnesium alloy. This method can reduce lithium in the lithium containing electrolytes in the Holzer trough and provide the conditions for the effective use of lithium.

【技术实现步骤摘要】
一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法
一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，涉及一种有色金属分离过程，特别是用于脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法。
技术介绍
近年来，由于资源的原因，部分国产氧化铝中锂含量增加，电解槽长期使用这种氧化铝进行电解生产后，电解质中锂盐含量大幅上升，造成电解温度低，炉底沉淀多，炉帮空，电解槽稳定性差，电流效率降低，能耗高，甚至出现滚铝现象。河南、山西、陕西、甘肃、青海、内蒙等全国约有一半的电解铝企业遇到了类似的问题。氟化锂对电解质的影响有两个主要方面，一方面它提高电导率，有利于节能，但是不足之处是，氟化锂浓度过高，显著降低电解质初晶温度。近年来一些企业电解质中氟化锂含量达到了5%甚至更高，严重影响了正常的铝电解生产。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对霍尔槽电解质中锂含量偏高影响生产的问题，提供一种能有效分离熔盐中的锂，并为有效利用锂提供条件的脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案。一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，使电解质熔体中的锂离子优先嵌入到石墨阴极中，进行电解质中锂的脱除。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的脱锂熔盐电解槽采用碳阳极或惰性阳极，阴极为石墨阴极，一组或数组阴极阳极竖直相对，平行插入电解质中。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的阴极、阳极表面平整，外观为长方体或近似长方体。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的脱锂熔盐电解槽中进行电解过程，电解质的过热度大于5℃。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的脱锂熔盐电解过程的还原电位：采用碳素阳极时高于1.6V，采用惰性材料阳极时高于2.1V。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的含锂电解质中的锂通过一次或多次电解脱除至所需浓度。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的石墨阴极使用一次或多次。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的通过脱锂得到的含锂石墨阴极作氯化镁电解的阳极，得到含锂金属镁。本专利技术的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，利用石墨晶体属六方晶系，具有特殊的层状结构特征，其石墨晶体层间距为0.34nm，这个尺寸大于锂原子的直径0.29nm，小于钠原子（原子直径0.44nm）和钾原子（原子直径0.45nm）的直径。阴极极化作用后，锂、钠和钾会以化学和电化学方式与石墨形成层间化合物。由于锂原子直径小，锂更容易进入石墨层间形成层间化合物。而钾钠直径大，需要破坏石墨结构才能能形成层间化合物，难度相对更大。同时锂较钠钾还原电位低，更容易还原。因此用石墨材料作阴极，控制还原电位，可以使锂优先进入石墨结构中，形成层间化合物，从而实现脱除霍尔槽含锂电解质中锂。本专利技术的方法，基于以上的理论，将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，脱锂熔盐电解槽的阳极为碳阳极或惰性阳极，阴极为石墨阴极。通过控制还原电位，使电解质熔体中的锂离子选择性嵌入到石墨阴极中，当阴极中锂含量达到要求后，在另外的氯化镁熔盐电解槽中用脱锂后富含锂的阴极作氯化镁熔盐电解的阳极，氯化镁熔盐电解时石墨阳极中的锂可以进入到氯化物熔盐和金属镁中，进入镁电解法可以降低获霍尔槽含锂电解质中锂，电解所得的含锂金属镁可以用于制取镁锂合金。附图说明图1为本专利技术方法使用的脱锂熔盐电解槽结构示意图。图中1为阳极，2为阴极，3为电解槽，4为电解质。具体实施方式一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，使电解质熔体中的锂离子优先嵌入到石墨阴极中，进行电解质中锂的脱除。以下结合实施例进一步阐释本专利技术，但并不限制本专利技术的内容。实施例1霍尔槽中电解质为3%Al2O3，3%CaF2，1%MgF2，3%KF，7%LiF，45%NaF，38%AlF3，将霍尔槽中的电解质转移到脱锂熔盐电解槽中，在脱锂熔盐电解槽中进行脱锂。采用普通碳素块为阳极，石墨材料为阴极，脱锂时电解质过热度为15℃，还原电位1.75V，并不断加入Al2O3，保持电解质中氧化铝浓度维持在2%-4%。一次脱锂后，电解质中LiF含量降低至5.9%，通过脱锂得到的含锂石墨阴极作氯化镁电解的阳极。氯化镁电解时，电解质初始成分（质量分数）MgCl210%~20%，CaCl235%~40%，NaCl40%~45%，KCl5%~10%，电解温度710℃，铁作为阴极，阴极电流密度0.5A/cm2。LiCl质量分数富集到1%后，电解质的电导率提高1%，电解产物镁液中锂含量0.01%。氯化镁电解时当含锂石墨阳极中锂含量低于0.01%后，该阳极再次返回用作脱锂熔盐电解槽的阴极，5次脱锂后霍尔槽电解质中锂含量降低至2.5%。实施例2霍尔槽中电解质为3%Al2O3，3%KF，5%LiF，49%NaF，40%AlF3，将霍尔槽中的电解质转移到脱锂熔盐电解槽中，在脱锂熔盐电解槽中进行脱锂。采用惰性金属陶瓷为阳极，石墨材料为阴极。脱锂时电解质过热度为10℃，还原电位2.41V，并不断加入Al2O3，保持电解质中氧化铝浓度维持在2%-4%。一次脱锂后，电解质中LiF含量降低至4%，通过脱锂得到的含锂石墨阴极作氯化镁电解的阳极。氯化镁电解时，电解质成分（质量分数）MgCl23~7%，LiCl8%~15%，KCl80%~90%，电解温度705℃，铁作为阴极，阴极电流密度0.6A/cm2，电解产物镁液中锂含量1.95%。氯化镁电解时含锂石墨阳极中锂含量低于0.01%后，该阳极再次返回用作脱锂熔盐电解槽的阴极，4次脱锂后霍尔槽电解质中锂含量降低至2.2%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，使电解质熔体中的锂离子优先嵌入到石墨阴极中，进行电解质中锂的脱除。

【技术特征摘要】
1.一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于将霍尔槽中的电解质转移至阴极为石墨阴极的脱锂熔盐电解槽中进行电解，使电解质熔体中的锂离子优先嵌入到石墨阴极中，进行电解质中锂的脱除。2.根据权利要求1所述的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的脱锂熔盐电解槽采用碳阳极或惰性阳极，阴极为石墨阴极，一组或数组阴极阳极竖直相对，平行插入电解质中。3.根据权利要求2所述的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的阴极、阳极表面平整，外观为长方体或近似长方体。4.根据权利要求1所述的一种脱除霍尔槽含锂电解质中锂的方法，其特征在于所述的脱锂熔盐电解槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌林，周云峰，柴登鹏，张艳芳，张延利，方斌，曹永峰，李宇峰，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11