锂(lithium)

    化学符号Li，自然界最轻的金属，银白色，在周期表中居IA族碱金属首位，原子序数3，原子量6.939，体心立方晶体，常见化合价为+1。
　　1817年瑞典人阿尔费德松 (J.A.Arfvedson)在研究透锂长石时首次发现锂，以希腊文lithos（石头）命名。1818年英国人戴维（H.Davy）电解碳酸锂制得小量金属锂。1855年德国人本生（R.W.Bunsen）和英国人马提生(A.Matthiessen)电解熔融氯化锂制得较大量的金属锂。
　　已经发现的含锂矿物约145种。具有工业价值的锂矿主要有:锂辉石（Li2O·Al2O3·4SiO2），工业精矿含氧化锂（Li2O）6～6.5％，主要产于美国、加拿大、扎伊尔；锂云母[(Li，K)2Al2(SiO3)3(F，OH)2]，工业精矿含Li2O3.5～5.0％，主要产于津巴布韦和印度；透锂长石（LiAlSi4O10），工业精矿含Li2O3.5～4.5％，产于津巴布韦等地。此外，还有一种锂蒙脱石 [Na0.33(Mg，Li)3Si4O10(F，OH)2]，系含Li2O0.7～1.3％的粘土，大量产于美国；磷铝石[LiAl(F，OH)PO4]，产于加拿大和巴西等地。世界各地还有大量的盐湖卤水、油井水、气田水和温泉水中含有锂。海水中含锂0.1～0.17毫克/升。
　　中国新疆、四川产锂辉石，江西产锂云母和铁锂云母。青海、西藏的盐湖以及四川的盐井卤水和气田水中锂的储量也很丰富。
　　性质和用途   锂虽属第一族元素，但某些化学性质却独异于同族诸元素而与 ⅡA族中的镁有相似处。锂在潮湿空气中迅速失去光泽，形成氮化锂、氢氧化锂和碳酸锂的混合物覆盖层。因此锂必须保存在精制煤油、石蜡油或充氩密封容器中。锂很软，可用小刀切割。
　　1923年德国开始锂的工业生产，主要用作硬铅合金和铝锂合金。1944年开始大量使用无水氢氧化锂作潜水艇中的 CO2吸收剂。用氢化锂作军用气球的充气氢源。1950年锂开始用于热核武器氢弹。1960年以后锂开始用于民用工业如润滑脂、空调、合成橡胶、炼铝、医药和玻璃陶瓷等生产部门，且已成为当前锂的主要用途。由于锂的电化当量高 (3.86安·时/克，在所有元素中仅次于铍)，并具有各种元素中最高的标准氧化电势（+3.045伏），锂电池已在某些军事和电子部门应用，以及在电力车辆推进和峰值电力贮存方面试用。锂将是第一代氘氚聚变反应堆的重要燃料和反应堆的冷却剂。锂能与多种元素制成合金，例如铝锂、硼锂、铜锂、镁锂、铅锂、硅锂、硅硼锂和银锂等，用于原子能、航空、航天、焊接等工业。
　　金属锂活性大，易燃，应涂矿物油保护膜，密封于充有氩气的铁皮筒中。运输时注意防火、防水。着火时，用干石墨粉或氯化锂粉末灭火，不得用水、四氯化碳和二氧化碳。
　　1977年以来世界锂和锂化合物的产量（以锂计）约5000～5500吨/年，呈逐年增长趋势。1981年美国市场金属锂的价格为50～70美元/公斤，单水氢氧化锂4.1美元/公斤，碳酸锂3.1美元/公斤。
　　锂冶金包括化合物制取和金属制取。
　　锂化合物的制取   从伟晶岩硅酸盐矿石提取锂化合物，是先将含Li2O0.9～1.3％的原矿进行重选和浮选，得到含Li2O6～6.5％的锂辉石精矿或含Li2O4～5％的锂云母精矿；然后按硫酸法或石灰法工艺流程处理。
　　硫酸法   将锂辉石（α-型，属单斜晶系，密度3.15克/厘米3）精矿在回转窑内于1000～1100℃焙烧，α 锂辉石转变成为β锂辉石(属四方晶系，密度2.4克/厘米3)，冷却后，磨细到-100目，与相当于锂当量过剩35％的浓硫酸混合，于另一钢质转窑中在250℃下焙烧，酸中的氢离子置换β锂辉石中的锂离子，生成硫酸锂(Li2SO4)

Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4─→H2O·Al2O3·4SiO2+Li2SO4

　　石灰法   适用于从锂云母中提取锂。根据锂云母精矿的组成计算，每份精矿配入3～3.5份的石灰石，磨细到-200目，于950℃焙烧。烧块用水急冷，以保持锂呈可溶状态。湿磨浸出，得到氢氧化锂溶液。经过蒸发、结晶和重结晶提纯，得到单水氢氧化锂。结晶母液中残留30～40％的锂，通入CO2气，生成碳酸锂沉淀。母液富含锂、铷、铯，是提取铷、铯的重要原料。
　　从矿石提取锂化合物的方法还有硫酸钾法、氯化焙烧法和碱压煮法等。
　　卤水提锂   从卤水中提锂的方法，因卤水组成而异。中国自贡卤水含锂约70毫克/升，经过熬制食盐，回收硼、钾、碘、溴之后，母液中锂富集到2克/升。母液进一步除去钙、镁后，蒸发浓缩，析出大部分的氯化钠，然后加碳酸钠，沉淀出碳酸锂。
　　熔盐电解制金属锂   工业生产金属锂采用LiCl-KCl熔盐电解法。由于氯化钠、氯化钙、氯化镁的分解电压低于氯化锂的分解电压，熔盐中如含有钠、钙、镁离子，将先于锂或与锂同时析出。因此必须保证这些杂质的含量很低。如果熔盐中有氧、氮或水气存在，电解时会由于氧化锂、氮化锂和氢氧化锂的生成以及它们的乳化作用，增加锂的胶粒溶解量，降低熔盐电导率，影响电解效率。
　　锂的电解一般在类似于钠电解槽的槽内进行。槽体可由耐火砖砌成，内衬经过磷酸处理的石墨，以软钢作阴极，石墨作阳极，极间距7～9厘米。保持电解质含氯化锂67～71％，阴极电流密度2.3安/厘米2，阳极电流密度0.8～1.2安/厘米2，于8.3～9伏，450～490℃电解，阳极析出氯气，阴极析出金属锂。锂的比重小于电解质的比重而上浮，沿导管流出槽外，在液体石蜡中固化成锭。所得金属锂的纯度不低于99％。控制液态锂与大气接触的时间和保持低的槽温，可以显著降低氧和氮的含量。金属锂还可以在非水介质中电解制取或采用液体阴极电解制取。
　　电解锂在670℃真空蒸馏，可以获得含钠小于0.005%的高纯锂。真空蒸馏对降低氧、氮、磷含量也很有效，但能量消耗大，产量低。用5微米孔径的烧结不锈钢过滤器于200℃过滤锂，也能降低碳和钙的含量。用钇、铈、钛等活性金属处理熔融锂，可使锂中氮和氧的含量分别下降到20和150PPm。
　　锂塑性良好，可以挤压成各种规格的棒和丝；可以冷轧成厚度0.05～0.56毫米的锂箔带。锂有很好的自焊性，室温下，只要稍加压力，锂片就会焊接起来，而且容易与其他金属粘结在一起。锂也可以制成锂粒、锂粉和直径10～30微米的锂分散体。锂的加工和包装都必须在干燥空气（相对湿度不大于2％）中进行。