磁性纳米锂离子筛海水提锂应用研究【开题报告】

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1、毕业设计开题报告化学工程与工艺磁性纳米锂离子筛海水提锂应用研究一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、从市场角度说明研究依据随着地球资源的日益枯竭，特别是石油资源的大量消耗。开发有效的替代能源已经迫在眉睫，相关的科研工作将成为现在和今后很长一段时间科研工作的重要课题。氢和电，被认为是最有可能代替石油燃料的能源。他们都具有清洁和高效的特点，近几年关于电能载体的研究被提上日程。锂是目前最高效的电载体。金属锂在现代工业和科学技术中具有非常重要的地位，广泛应用于电子、化工、医药、玻璃、橡胶、陶瓷、核工业、航空航天、金属冶炼、机械制造等领域。当前金属锂的应用领域还在不断

2、拓展，有专家预言，20世纪是钢铁和石油的世纪，21世纪将是电子和锂的世纪，金属锂作为未来的能源金属和战略物资，也将成为衡量一个国家综合实力的象征。由于金属的生产工艺复杂、技术难度大、产品成本高，国际上金属锂的生产被美国、法国、英国、德国俄罗斯、加拿大、澳大利亚等发达国家所垄断，年总产量约为2500t左右。然而，锂的用途却十分广阔，用量很大，仅仅在高能电池和蓄电池的开发上，作为阴极的主要材料锂被广泛应用于移动电话的可充电电池板，仅此一项日本每年按年产7亿只手机电池计，就需金属锂200t。国内近年来移动电话呈几何级数的迅猛增长，作为手机的主要配件之一的手机电池的消费量极大，市场

3、前景也日益看好。大容量的锂储电电池比普通铅锌蓄电池能量比高5～8倍，已越来越广泛地应用于电动轿车、电动助力车等交通工具，前景十分广阔。用金属锂生产的锂铝合金和镁锂合金，由于其抗疲劳性能好、强度高、韧性好、重量轻，在发达国家广泛用于航空航天工业，以替代铝镁合金，飞机如用锂铝合金作为主要结构材料，可在消耗等量燃料的情况下，提高运输能力20％以上。锂镁合金是制造导弹外壳的不可替代的材料，由于其各种优异的性能，被誉为“明天的宇航合金”。在汽车工业上，这两种合金的用量也逐年增加。据预测，世界上每年锂铝合金的年需求量大约为60万t，仅此一项就需消耗金属锂1.5万t，其市场潜力巨大。锂市

4、场出现了供不应求的状况，国际上金属锂的售价为8～9万美元/t，世界金属锂的年需求量约为6000t左右，每年以20％的速度增长，目前国际金属锂的产量仅能满足需求量的一半左右。国内电解锂（99.0％）55万元/t，高纯锂63～72万元/t，电池级金属锂80万元/t。所以就市场而言，研究开发从海水中提锂工艺，不仅有可观的经济效益，而且对满足锂需求，乃至是将来的能源战略都有重要而现实的意义。2、从能源储备及金属锂炼制角度说明锂离子筛法海水提锂工艺研究依据自然界的锂元素主要存在于锂辉石、锂云母等化学矿物和盐湖卤水中，其中锂辉石是制取金属锂和锂化合物的主要工业矿物原料。目前世界上已探明

5、的金属锂资源仅为1300万t，我国的锂资源较为丰富，已探明的工业储量居世界第二位，锂资源的远景储量可观，其中80％为卤水矿资源，仅青海和西藏卤水锂的远景储量即与世界其他国家目前探明的储量相当。但是实际可开采量并不高，国内金属锂生产起步较晚，生产厂家很少，只有江西赣锋锂业有限公司、四川宜宾建中化工总公司、新疆锂盐厂等5家，年总产能680t。产品大部分是纯度≤99.0％的金属锂，99.9％以上的电池级金属锂每年只有100t左右。然而，矿物资源和卤水资源的储量始终有限，要满足以后的大量消耗及战略储备就要先人一步的开始探索传统工艺以外的工艺研究。海水中蕴含的锂量是2.5×1011吨

6、可以为人类提供取之不尽用之不竭的锂资源。金属锂的工业生产方法主要有两种，一种是熔盐电解法，采用氯化锂为原料，在熔融电解槽内电解时分解为金属锂和氯气，在阴极析出锂，在阳极析出氯气。电解进行时，氯化锂离解为锂离子，向阴极移动并放电，形成的金属锂通过熔盐逐渐上升的电解槽表面或到锂收集室。在阳极析出的氯气通过熔盐上升至出口排出或收集。该法的最大缺点是电解时产生氯气污染严重，且产品质量不易控制，生产成本高。另一种方法是真空热还原法，采用碳酸锂为原料，生产过程不产生氯气，生产成本比熔盐电解法低20％左右，具有流程短、产品质量好、无环境污染等优点，不过也存在着回收率低、设备结构复杂的缺点

7、。该法在国外虽有专利，但未见工业化生产的报道。该法还同时采用了新的精制提纯技术，大幅度提高了产品纯度，其最高纯度可达99.96％，而且不产生任何废弃物，副产品为含锂化合物，可直接用于电解铝工业，所需原料均可立足国内解决。而锂离子筛法海水提锂的产物就是高纯度的碳酸锂，能为第二种方法提供源源不断的锂。对锂金属的炼制有极大的促进作用。同时还可以将所提的锂以离子形式用于各种电池及所需锂离子的地方。3、离子筛法海水提锂研究现状离子筛法海水提锂在全球还是停留在研究阶段，并未有工业化的报道。因为海水中锂离子含量极低。只有170个