锂产品及其用途
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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
省份 企业名称 厂址 投产时间 主要产品 累计投资 备 注
四川 马尔康矿业联合公司 阿坝州马尔康县 1991 锂辉石精矿 1679
金川锂辉石矿 阿坝州金川县 1991 锂精矿 1702
四川省绵阳锂盐厂 江油市雁门坝区 1989
四川射洪锂业有限公司 遂宁市射洪县 1995 碳酸锂 6797
八一二厂 宜宾市 金属锂
新疆 可可托海稀有矿 富蕴县可可托海镇 1951 锂精矿 17459
新疆锂盐厂 乌市仓房沟路 1958 锂盐、金属锂 12750 烧结法、
硫酸法
江西 江西锂厂 江西省分宜县 1968 单水氢氧化锂
湖南 湘乡铝厂 湖南湘乡市 1975 单水氢氧化锂、氯化锂
辽宁 抚顺铝厂 辽宁抚顺市 金属锂 6000A
表2. 几例国外典型的锂企业
企 业 名 称 主 要 产 品 建厂时间 主 要 工 艺 备注
美国锂公司贝塞默锂厂 碳酸锂、氢氧化锂、金属锂等数十种。 1954年 硫酸法处理锂辉石、苛化法生产氢氧化锂
美国富特矿产公司桑不来特锂厂 氢氧化锂为主的系列锂盐 1953年 苛化法转化碳酸锂
美国富特矿产公司银峰锂厂 碳酸锂 1964年 卤水提锂
加拿大魁北克巴劳特锂厂 碳酸锂 1962年 纯碱压煮法
智利阿塔卡玛SQM公司 系列锂盐 卤水提锂 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。
Li2O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Li2O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Li2O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。Li2O还能改善玻璃的耐酸性。
搪瓷釉一般采用碳酸锂，因其Al2O3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Li2O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。
