锂产品及其用途

锂产品及其用途

我国锂工业已有五十多年的发展历史,其产品基本覆盖了锂应用的各个领域,但主要集中在锂矿物、化合物等初级产品系列。高附加值产品的开发与资源的现状和开发水平不相适应。金属锂生产中的问题主要集中在电流效率、电耗、环境保护、槽结构的合理性、金属锂自动导出系统等诸方面。国内外主要相关企业情况见表1和表2。

表1. 国内主要相关生产厂情况

表2. 几例国外典型的锂企业

围绕提高产品质量、降低消耗。世界各国在槽结构、槽内衬材质等方面不断进行着新的尝试。涉及的内衬材料主要有:不锈钢、石墨内衬、滑石、刚玉等。国内外工业锂电解槽操作条件范围见表3和表4。

市场现状与需求分析

随着锂电池、润滑脂、轮胎橡胶工业对锂需求量的增加,及航天、航空工业对锂合金的需求,特别是核聚变反应,核反应堆冷凝剂的不断扩大,金属锂的生产规模和产量近年来得到迅猛发展,被称为21世纪的金属。

由于锂的质量较轻、熔点较低,具有体心立方结构,所以经常用于合金生产。特别是铝合金、镁合金、铅合金等。当铝中含锂2-4%时,可使合金强度提高10%,但重量却减少15-20%,这对航天、航空具有巨大的吸引力。铝-锂合金最先用于航天飞行器中。制造飞机翼板,强度增加,重量减轻,裂纹率下降了30-50%。还用在空军客车、米格29战机、民航机。向镁合金中添加1-5%的锂,使合金的密度下降,使合金中的镁由六方晶格转变为正方面心结构,提高了塑性,便于加工。向铅合金中添加0.2%的锂,合金的硬度提高三倍,抗腐蚀性能和抗变形性都有明显的提高,耐腐蚀能力增强,轴瓦不易断裂。当铜含2%的锂时,其导电性能比纯铜还好,并且强度也有所提高。

锂的熔点很低,只有180℃,但沸点却很高,为1347℃,具有很大的热容,为0.848卡/g.K,不浸蚀钢铁。因此,在核聚变反应堆,作为燃料增殖剂,用锂量可达1000吨之多。 锂是电位最负的金属,因此用它作电极组成的电源电压最高;锂电化学当量仅次于铍,每克锂放出3.86安•时的电量,是常用电池材料中最高的。锂电池具有能量高和长期稳定等优点,应用领域不断扩大,如手机、手表、计算机、心脏起搏器和汽车等。

由于金属锂与氢的结构相似,所以广泛应用于有机合成反应中,特别是橡胶工业中。仅八十年代中期以后,西方国家合成橡胶对丁基锂的需求量超过600吨,我国岳阳化工厂生产丁基锂,每年需锂10吨。据报道,美国到2010年对锂的需求将达到70000吨,而我国目前年产量尚不足100吨。锂及相关盐类的用途见表6。

目前,世界锂的需求在10000-12000吨/年(折合金属锂)之间,其中4000吨为锂矿物,其余为锂金属和化学品。预计未来十年内年需求平均增长5%,增幅最大的为离子电池用锂。 在过去的十年锂,锂产品的价格增长了25-45%,平均年增长率为2.5-4.0%。近年来我国锂产品进出口价格见表7, 进出口数量统计见表8、图二。2001年几种锂产品进出口金额所占比例见图三、图四。

无水氯化锂

制造焊接材料、空调设备和制取金属锂。 高纯碳酸锂

制取声学级单晶、光学级单晶和其他用。 工业碳酸锂

用于玻璃、陶瓷、炼铝、电子工业和制取其他锂化合物。

锂在玻璃、搪瓷和陶瓷工业中的应用,是锂的一个应用较早而又长盛不衰并不断有新进展的重要领域。以世界上锂生产和消费最大国—美国为例,70年代初玻陶业耗锂占锂总耗量的60%以上,处于锂应用的第一位。其后锂盐在电解铝中的应用发展很快,80年代超过了玻陶业而上升为第一位。处于第二位的玻陶业耗锂占锂总耗量的比例:美国为30%,日本为50%,我国为30%~35%。1995年西方国家用于玻陶和冶金工业的锂原料消费量达13.8万t ,相当于碳酸锂1.8万t 。

Li 2O 加入玻璃中,其具有强的助熔作用,它可代替会产生空气污染的硼和氟,加入Li 2O 还可对玻璃陶瓷的性质产生影响。锂可使玻璃收缩或更密实,从而提高玻璃和瓷釉的表面硬度,还可起到降低玻璃热膨胀率的作用,提高玻璃的表面张力。添加Li 2O 的玻璃化学稳定性最好,其对湿度的稳定性也最好,还可改变辐射性质。Li 2O 还能改善玻璃的耐酸性。 搪瓷釉一般采用碳酸锂,因其Al 2O 3的含量比较低。

陶瓷工业采用的锂化合物有:碳酸锂、铝酸锂、氟化锂、钛酸锂、亚钴酸锂、亚锰酸锂和四硼酸锂等。许多工业用陶瓷要求能经受突然的温度变化,热膨胀系数是陶瓷耐热急变能力的重要参数。锂化合物对陶瓷具有强大的助熔作用和降低热膨胀系数等作用。

锂化合物,特别是锂矿物在玻璃业中的应用稳定发展,新的制品及用途不断被开发出来。如在冶金工业中采用Li 2O 降低冶金渣粘度,不仅有效地减少了渣中金属损失,同时减少了由残渣夹带的金属对环境造成的危害。1990年末,这种新应用已从欧洲推广到亚洲和南美等地区。特种玻璃陶瓷及瓷釉的领域对锂化合物,特别是锂矿物的需求,今后将继续增长,锂矿物今后将以每年15%~25%的速度增长。锂在玻陶业中的应用将仍然是今后锂应用的重要领域之一,前景仍然看好。我国锂工业的发展应重视这一领域的研究和应用推广工作,并作为指定我国锂工业今后营销战略的市场定位方向之一。 锂在润滑脂中的应用

锂基润滑脂具有独特的润滑性能:工作温度范围宽(-60~200℃),安定性和抗水性好,稠化剂用量小,使用寿命长,是一种优良的润滑剂。

国外使用锂基脂已相当普及,美国润滑脂总量中,锂基脂占60%以上。2000年美国润滑脂 工业平均年耗锂盐4800吨。

我国润滑脂行业拥有较好的锂基润滑脂的生产设备和工艺,年产锂基脂约5000吨,年需单水氢氧化锂约120吨。目前润滑脂行业用锂是我国民用部分最大的用户,但从锂基脂产量只占润滑脂总产量的6.1%来看,潜力是很大的。

汽车通用润滑脂换脂周期可延长1-2倍,行车距离两倍于钙基脂,品种可简化为1个,总费用可降低一半以上,有显著的技术经济效益。但目前实际使用不多,主要原因是我国汽车保修制度二保一万公里就要把油脂换掉,不适用于锂基润滑脂。 锂在高能锂电池中的应用

锂可作为理想的电池材料,这是由于锂原子量具有最小的电化学当量值,1克锂可放出3.83安时的电。锂具有最低的电负性,标准电极电位为—3.045伏。锂的电阻低,有利于电极集流。锂的比重轻,有利于获得较高的比能量。锂的化学活性大,活性物质利用率高。锂电池重量轻,体积小,贮电能力大,充电速度快,适用范围广,所以近来世界各国都在注视着它的发展。目前市场上有四种电池出售,即铅酸电池、铬镍电池、镍氢电池、锂电池。

锂产品及其用途

我国锂工业已有五十多年的发展历史,其产品基本覆盖了锂应用的各个领域,但主要集中在锂矿物、化合物等初级产品系列。高附加值产品的开发与资源的现状和开发水平不相适应。金属锂生产中的问题主要集中在电流效率、电耗、环境保护、槽结构的合理性、金属锂自动导出系统等诸方面。国内外主要相关企业情况见表1和表2。

表1. 国内主要相关生产厂情况

表2. 几例国外典型的锂企业

围绕提高产品质量、降低消耗。世界各国在槽结构、槽内衬材质等方面不断进行着新的尝试。涉及的内衬材料主要有:不锈钢、石墨内衬、滑石、刚玉等。国内外工业锂电解槽操作条件范围见表3和表4。

市场现状与需求分析

随着锂电池、润滑脂、轮胎橡胶工业对锂需求量的增加,及航天、航空工业对锂合金的需求,特别是核聚变反应,核反应堆冷凝剂的不断扩大,金属锂的生产规模和产量近年来得到迅猛发展,被称为21世纪的金属。

由于锂的质量较轻、熔点较低,具有体心立方结构,所以经常用于合金生产。特别是铝合金、镁合金、铅合金等。当铝中含锂2-4%时,可使合金强度提高10%,但重量却减少15-20%,这对航天、航空具有巨大的吸引力。铝-锂合金最先用于航天飞行器中。制造飞机翼板,强度增加,重量减轻,裂纹率下降了30-50%。还用在空军客车、米格29战机、民航机。向镁合金中添加1-5%的锂,使合金的密度下降,使合金中的镁由六方晶格转变为正方面心结构,提高了塑性,便于加工。向铅合金中添加0.2%的锂,合金的硬度提高三倍,抗腐蚀性能和抗变形性都有明显的提高,耐腐蚀能力增强,轴瓦不易断裂。当铜含2%的锂时,其导电性能比纯铜还好,并且强度也有所提高。

锂的熔点很低,只有180℃,但沸点却很高,为1347℃,具有很大的热容,为0.848卡/g.K,不浸蚀钢铁。因此,在核聚变反应堆,作为燃料增殖剂,用锂量可达1000吨之多。 锂是电位最负的金属,因此用它作电极组成的电源电压最高;锂电化学当量仅次于铍,每克锂放出3.86安•时的电量,是常用电池材料中最高的。锂电池具有能量高和长期稳定等优点,应用领域不断扩大,如手机、手表、计算机、心脏起搏器和汽车等。

由于金属锂与氢的结构相似,所以广泛应用于有机合成反应中,特别是橡胶工业中。仅八十年代中期以后,西方国家合成橡胶对丁基锂的需求量超过600吨,我国岳阳化工厂生产丁基锂,每年需锂10吨。据报道,美国到2010年对锂的需求将达到70000吨,而我国目前年产量尚不足100吨。锂及相关盐类的用途见表6。

目前,世界锂的需求在10000-12000吨/年(折合金属锂)之间,其中4000吨为锂矿物,其余为锂金属和化学品。预计未来十年内年需求平均增长5%,增幅最大的为离子电池用锂。 在过去的十年锂,锂产品的价格增长了25-45%,平均年增长率为2.5-4.0%。近年来我国锂产品进出口价格见表7, 进出口数量统计见表8、图二。2001年几种锂产品进出口金额所占比例见图三、图四。

无水氯化锂

制造焊接材料、空调设备和制取金属锂。 高纯碳酸锂

制取声学级单晶、光学级单晶和其他用。 工业碳酸锂

用于玻璃、陶瓷、炼铝、电子工业和制取其他锂化合物。

锂在玻璃、搪瓷和陶瓷工业中的应用,是锂的一个应用较早而又长盛不衰并不断有新进展的重要领域。以世界上锂生产和消费最大国—美国为例,70年代初玻陶业耗锂占锂总耗量的60%以上,处于锂应用的第一位。其后锂盐在电解铝中的应用发展很快,80年代超过了玻陶业而上升为第一位。处于第二位的玻陶业耗锂占锂总耗量的比例:美国为30%,日本为50%,我国为30%~35%。1995年西方国家用于玻陶和冶金工业的锂原料消费量达13.8万t ,相当于碳酸锂1.8万t 。

Li 2O 加入玻璃中,其具有强的助熔作用,它可代替会产生空气污染的硼和氟,加入Li 2O 还可对玻璃陶瓷的性质产生影响。锂可使玻璃收缩或更密实,从而提高玻璃和瓷釉的表面硬度,还可起到降低玻璃热膨胀率的作用,提高玻璃的表面张力。添加Li 2O 的玻璃化学稳定性最好,其对湿度的稳定性也最好,还可改变辐射性质。Li 2O 还能改善玻璃的耐酸性。 搪瓷釉一般采用碳酸锂,因其Al 2O 3的含量比较低。

陶瓷工业采用的锂化合物有:碳酸锂、铝酸锂、氟化锂、钛酸锂、亚钴酸锂、亚锰酸锂和四硼酸锂等。许多工业用陶瓷要求能经受突然的温度变化,热膨胀系数是陶瓷耐热急变能力的重要参数。锂化合物对陶瓷具有强大的助熔作用和降低热膨胀系数等作用。

锂化合物,特别是锂矿物在玻璃业中的应用稳定发展,新的制品及用途不断被开发出来。如在冶金工业中采用Li 2O 降低冶金渣粘度,不仅有效地减少了渣中金属损失,同时减少了由残渣夹带的金属对环境造成的危害。1990年末,这种新应用已从欧洲推广到亚洲和南美等地区。特种玻璃陶瓷及瓷釉的领域对锂化合物,特别是锂矿物的需求,今后将继续增长,锂矿物今后将以每年15%~25%的速度增长。锂在玻陶业中的应用将仍然是今后锂应用的重要领域之一,前景仍然看好。我国锂工业的发展应重视这一领域的研究和应用推广工作,并作为指定我国锂工业今后营销战略的市场定位方向之一。 锂在润滑脂中的应用

锂基润滑脂具有独特的润滑性能:工作温度范围宽(-60~200℃),安定性和抗水性好,稠化剂用量小,使用寿命长,是一种优良的润滑剂。

国外使用锂基脂已相当普及,美国润滑脂总量中,锂基脂占60%以上。2000年美国润滑脂 工业平均年耗锂盐4800吨。

我国润滑脂行业拥有较好的锂基润滑脂的生产设备和工艺,年产锂基脂约5000吨,年需单水氢氧化锂约120吨。目前润滑脂行业用锂是我国民用部分最大的用户,但从锂基脂产量只占润滑脂总产量的6.1%来看,潜力是很大的。

汽车通用润滑脂换脂周期可延长1-2倍,行车距离两倍于钙基脂,品种可简化为1个,总费用可降低一半以上,有显著的技术经济效益。但目前实际使用不多,主要原因是我国汽车保修制度二保一万公里就要把油脂换掉,不适用于锂基润滑脂。 锂在高能锂电池中的应用

锂可作为理想的电池材料,这是由于锂原子量具有最小的电化学当量值,1克锂可放出3.83安时的电。锂具有最低的电负性,标准电极电位为—3.045伏。锂的电阻低,有利于电极集流。锂的比重轻,有利于获得较高的比能量。锂的化学活性大,活性物质利用率高。锂电池重量轻,体积小,贮电能力大,充电速度快,适用范围广,所以近来世界各国都在注视着它的发展。目前市场上有四种电池出售,即铅酸电池、铬镍电池、镍氢电池、锂电池。


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