JPH0213032B2 - - Google Patents

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JPH0213032B2
JPH0213032B2 JP28751686A JP28751686A JPH0213032B2 JP H0213032 B2 JPH0213032 B2 JP H0213032B2 JP 28751686 A JP28751686 A JP 28751686A JP 28751686 A JP28751686 A JP 28751686A JP H0213032 B2 JPH0213032 B2 JP H0213032B2
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Japan
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lithium
purity
cathode
alloy
weight
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JP28751686A
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Japanese (ja)
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JPS63140096A (en
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Yoshiaki Watanabe
Masayasu Toyoshima
Shiro Sato
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明は、高純度金属リチウムの製造方法に係
り、特に不純物としてのナトリウム、カリウム、
カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属
の濃度が抑制された、高純度なリチウム金属を、
有利に製造することの出来る方法に関するもので
ある。 (従来技術とその問題点) 従来から、金属リチウムの製造手法としては、
溶融塩電解法が知られており、リチウム原料に塩
化リチウムを用い、これに浴の融点を下げるため
の塩化カリウムを加えて成る混合塩を電解浴とし
て、その溶融状態下において、黒鉛陽極と鉄陰極
を用いて電解することにより、目的とする金属リ
チウムを鉄陰極上に析出させて製造している。 しかしながら、このような電解法で得られる金
属リチウムは、不純物として、原料塩中に含有さ
れている塩化ナトリウム、塩化カルシウム等に基
因するナトリウムやカルシウムをかなりの程度含
んでおり、到底高純度リチウムということの出来
るものではなかつたのである。 そこで、高純度の金属リチウムを上記の如き電
解工程のみにて製出するには、原料として高純度
の塩化リチウムを用いることが考えられる。塩化
ナトリウムや塩化カルシウム等は、共に、その分
解電圧が塩化リチウムのそれよりも低いために、
ナトリウムやカルシウムがリチウムより優先析出
するからである。しかしながら、そのような高純
度塩化リチウムの使用は、製造コストの高騰を招
き、得られる金属リチウムを極めて高価なものと
することとなる。 また、他の一つの手法として、不純物を含む粗
リチウムから、高純度リチウムを得る場合にあつ
ては、かかる粗リチウムに対して真空蒸留操作が
加えられることとなるが、そのような蒸留操作に
は、かなりの高温と高真空が必要とされ、そのた
めに多大の設備投資を行なう必要が生じ、また歩
留りも低く、必然的に、得られる高純度金属リチ
ウムのコストアツプは避けられないものであつ
た。 (解決手段) ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであり、その要旨とするところ
は、塩化リチウム34〜64重量%と塩化カリウム66
〜36重量%から成るか、或いはかかる両成分の混
合物に対して、その1〜20重量%の塩化ナトリウ
ムを更に添加配合してなる混合溶融塩を、陰極に
固体アルミニウムを用いて、0.005〜1A/cm2の陰
極電流密度で電解することにより、かかる陰極の
一部または全部を高純度のアルミニウム−リチウ
ム合金に変え、次いでこの得られたアルミニウム
−リチウム合金を所定の蒸留装置に装填して、減
圧蒸留することにより、リチウム蒸気を発生せし
め、そしてそのリチウム蒸気を凝縮、捕集し、以
て目的とする高純度金属リチウムを得るようにし
たことにある。 (具体的構成・作用) このように、本発明は、塩化リチウム(LiCl)
の溶融塩電解により、アルミニウム(Al)陰極
を高純度Al−Li合金に変える、Al−Li合金の電
解製造工程である第一ステツプと、かくして得ら
れたAl−Li合金を減圧蒸留して、形成されるリ
チウム蒸気を凝縮、捕集することにより、高純度
リチウム金属を取得する第二ステツプとから構成
されるものであるが、その前段の第一ステツプ
は、本発明者らが先に提案した特願昭58−215989
(特公昭61−46557)に係る高純度Al−Li母合金
の製造手法を、そのまま利用するものである。 すなわち、本発明の第一ステツプを実施するた
めのAl−Li合金製造用電解槽の一例を示す第1
図において、外部熱源により加熱せしめられるス
テンレス等からなる電解炉外筒1内には、焼結ア
ルミナ等から成るルツボ2が載置され、そしてこ
のルツボ2内に、所定組成のLiClとKClの混合
塩、或いはそれに更にNaClを添加配合してなる
混合塩が溶融状態で収容されて、電解浴3が構成
されるのである。そして、この電解浴3内には、
黒鉛からなる陽極4と固体Alからなる陰極7と
が浸漬されて、それら電極間に通電せしめられる
ことにより、所定の電解操作が実施されるように
なつているのである。なお、陽極4は、電解によ
り生成する塩素ガスを捕集し、排出させるための
排気管5内に、リード棒6にて上方から吊り下げ
られた状態で配置せしめられ、また固体Alの陰
極7にあつても、リード棒8にて上方から吊り下
げられている。 そして、かくの如き電解槽構成において、LiCl
とKClとを含む混合溶融塩からなる電解浴3を
0.005〜1A/cm2の陰極電流密度において電解する
ことにより、陰極7上に析出するLiを、かかる陰
極7を構成する固体Alと合金化せしめて、高純
度のAl−Li合金と為すことが出来るのである。 なお、かかる電解操作において、電解浴3の組
成は、LiCl:34〜64重量%とKCl:66〜36重量%
から成るものであつて、そのような成分範囲にお
いて所期の効果が得られるが、更にNaClを、上
記両成分の混合物に対して、その1〜20重量%の
割合で添加することが出来る。このNaClの添加
は、LiCl−KCl混合塩の融点を下げ、電解浴3の
電気抵抗を低くすることが出来るところから、電
解工程の消費電力を低減する点で有利となる。 また、かかる混合溶融塩の電解操作にあつて
は、固体Al陰極7における陰極電流密度を0.005
〜1A/cm2とする必要がある。なお、この陰極電
流密度が1A/cm2を越えるようになると、析出し
たLiが陰極のAl中に拡散する量よりも陰極付近
の浴面上に浮上する量が多くなり、かかる陰極
Alに対するLiの合金化歩留りが低くなる問題が
惹起されるのであり、一方、陰極電流密度が
0.005A/cm2より低くなると、Liの析出量が少な
く、結果としてAl−Li合金の生成量が少なくな
つて、生産性が低下する等の問題を惹起する。 尤も、このような電解操作は、陰極7周辺の浴
面上に溶融Li金属や不純物等が浮遊しない範囲に
おいて続行せしめられることが望ましい。そのよ
うな溶融Li金属は、陰極電流密度と電解時間の関
数にて惹起されるものであり、そしてそのような
ものの発生があると、それらが陰極7表面に付着
して合金化が進まなくなるからであり、またそれ
以上の電解は合金化歩留りを低下させ、且つ合金
純度を悪化させるからである。なお、そのような
金属等の浮遊は、目視にて判断される他、陰極電
位或いは槽電圧(炉電圧)の変化によつて、容易
に検知することが可能である。 そして、上記の如き電解操作によつて陰極7上
に析出するLiは、かかる陰極7を構成する固体
Alと合金化せしめられて、高純度のAl−Li合金
を生ずるのであるが、本発明では、このようにし
て得られた高純度のAl−Li合金(陰極7の一部
または全部)を利用して、それから有利に高純度
な金属Liを取得するようにしたのである。即ち、
かかる電解にて得られる合金は、Liを18〜25重量
%程度、一般に20重量%前後含む高純度なAl−
Li合金となるが、本発明においては、そのような
陰極7の合金化部分を分離して或いは陰極7全体
をそのまま用いて、それを所定の蒸留装置に装填
して、減圧蒸留することにより、Li蒸気を発生せ
しめ、そしてそのLi蒸気を凝縮、捕集することに
より、目的とする高純度な金属Liを取得するので
ある。 第2図には、そのようなAl−Li合金の蒸留を
行なうため一つの装置が明らかにされているが、
そこにおいて、9は、加熱炉としての電気炉であ
り、この電気炉9には、アルミナ製等のルツボ1
1を収容する、ステンレス等からなる密閉可能な
有底円筒形状の蒸留器外筒10がセツトされて、
所定の温度に加熱され得るようになつている。そ
して、ルツボ11内には、前記の電解操作によつ
て合金化せしめて得られた高純度なAl−Li合金
12が収容せしめられるようになつている。ま
た、蒸留器外筒10の上部の蓋部を貫通して、Li
蒸気凝縮用鉄棒13が、かかる外筒10内の中程
まで垂下して延び、その下端に、凝縮Li捕集用容
器(ステンレス製等)が吊り下げられている一
方、かかる鉄棒13の容器外露出部分には、冷却
管15が取り付けられて、かかる鉄棒13を冷却
せしめ得るようになつている。更に、かかる蒸留
器外筒10の密閉された空間内は、吸引路16を
通じて真空ポンプ17にて吸引されることによつ
て、所定の減圧度に保持されるようになつてい
る。なお、吸引路16上には、逃出するLi蒸気を
捕捉するためのトラツプ18が設けられており、
また減圧度を検出するための圧力計19や、溶融
せしめられたAl−Li合金12の溶湯温度を検出
するための熱電対20が設けられている。 従つて、このような蒸留装置においては、真空
ポンプ17による吸引によつて蒸留器外筒10の
密閉空間内が所定の減圧下に保持された状態にお
いて、前記電解操作にて合金化して得られた高純
度Al−Li合金12が、電気炉9による加熱によ
つてルツボ11内で溶融せしめられ、更に加熱さ
れると、Alよりも蒸気圧の高いLiが先に蒸発せ
しめられるようになるところから、そのような蒸
発せしめられるLi蒸気を分離、捕集することによ
つて、Liは、Alから有利に分離されることとな
るのである。 なお、かかる高純度のAl−Li合金12を加熱、
溶融せしめるに際しては、Al−20重量%Li合金
の融点が718℃であるために、それ以上の温度で
実施する必要があるが、余りにも蒸留温度が高く
なり過ぎると、Al蒸気も発生して、分離される
金属LiのAl汚染原因となるところから、一般に、
蒸留温度としては、720℃〜900℃の範囲内の温度
が好適に採用されることとなる。 また、ルツボ11内の高純度のAl−Li合金1
2溶湯から発生せしめられるLi蒸気は、蒸留器外
筒10内において、その上部に位置せしめられて
いる、冷却管15にて冷却されたLi蒸気凝縮用鉄
棒13に接触することによつて、その表面に凝縮
し、そしてかかる鉄棒13の表面を下方に流下し
て、Li捕集用容器14内に滴下せしめられること
により、かかる容器14内に、純粋なLiとして集
められることとなり、以てルツボ11内のAl−
Li合金12から容易に分離させられるのである。 このように、本発明に従う蒸留操作にあつて
は、高純度なAl−Li合金12が対象とされるも
のであるところから、その減圧蒸留はAlとLiの
分離、精製が主となるものであり、それ故比較的
低い真空度で蒸留精製が可能となるのであつて、
例えば数百mmHgの減圧度(真空度)であつても、
その蒸留操作は可能であるが、通常100mmHg〜
10-2mmHg程度の低い真空度における減圧蒸留が
実施されて、目的とする高純度の金属Liが有利に
取り出されるのである。けだし、従来の粗リチウ
ムの蒸留精製(Na、K、Ca等の除去)には、一
般的に10-2mmHg以上の真空度が要求されている
が、本発明の如く、高純度Al−Li合金を用いた
場合にあつては、Na、K、Ca等が殆ど含有され
ていないところから、単にAlとLiの分離精製を
行なえば済むからである。 そして、このようにして、Li捕集用容器14内
に滴下、収容された純粋なLi溶融物は、冷却せし
められ、またかかる蒸留装置から容器14ごと取
り出されることによつて、純粋なLi金属として採
取され、目的とする用途に利用されることとなる
のである。 なお、ルツボ11内の蒸留残渣は、Al陰極ま
たはAl−数%Li合金として再利用することが可
能である。 (実施例) 以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明がそ
のような実施例の記載によつて、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところ
である。 また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良等を加え得るもので
あることが、理解されるべきである。 先ず、第1図に示されるAl−Li合金製造用電
解槽を用い、その電解浴3の組成を50重量%LiCl
と50重量%KClの混合溶融塩と為し、450℃の温
度下において、下表に示される条件下で電解する
ことにより、固体Al陰極7を合金化して、高純
度なAl−Li合金を製造した。 次いで、この得られたAl−Li合金を用い、そ
れを第2図に示される蒸留装置に装填して、下表
に示される条件下に減圧蒸留することにより、下
表に示される如き、不純物の著しく少ない、極め
て高純度な金属Liを得た。
(Technical Field) The present invention relates to a method for producing high-purity metallic lithium, and in particular, the present invention relates to a method for producing high-purity metallic lithium.
High-purity lithium metal with suppressed concentrations of alkali metals such as calcium and alkaline earth metals,
It relates to a method by which it can be advantageously manufactured. (Prior art and its problems) Traditionally, the manufacturing method of metallic lithium is as follows:
The molten salt electrolysis method is known, and uses lithium chloride as the lithium raw material and potassium chloride to lower the melting point of the bath as an electrolytic bath. In the molten state, a graphite anode and iron By electrolyzing using a cathode, the desired metallic lithium is produced by depositing it on an iron cathode. However, metallic lithium obtained by such electrolytic methods contains a considerable amount of impurities such as sodium and calcium derived from sodium chloride, calcium chloride, etc. contained in the raw material salt, and cannot be called high-purity lithium. It was not something that could be done. Therefore, in order to produce high-purity metallic lithium only by the electrolytic process as described above, it is conceivable to use high-purity lithium chloride as a raw material. Both sodium chloride and calcium chloride have lower decomposition voltages than lithium chloride, so
This is because sodium and calcium are precipitated more preferentially than lithium. However, the use of such high-purity lithium chloride leads to a rise in manufacturing costs, making the obtained metallic lithium extremely expensive. In addition, as another method, when obtaining high-purity lithium from crude lithium containing impurities, a vacuum distillation operation is applied to the crude lithium. This requires considerable high temperature and high vacuum, which necessitates a large investment in equipment, and the yield is also low, which inevitably leads to an unavoidable increase in the cost of the high-purity metallic lithium obtained. . (Solution Means) Here, the present invention has been made against this background, and its gist is that 34 to 64% by weight of lithium chloride and 66% by weight of potassium chloride
A mixed molten salt consisting of ~36% by weight, or by further adding 1~20% by weight of sodium chloride to a mixture of both components, is heated to 0.005~1A using solid aluminum as the cathode. By electrolyzing at a cathode current density of /cm 2 , part or all of such cathode is converted into a high-purity aluminum-lithium alloy, and then this obtained aluminum-lithium alloy is loaded into a given distillation apparatus, Lithium vapor is generated by distillation under reduced pressure, and the lithium vapor is condensed and collected to obtain the desired high-purity metallic lithium. (Specific configuration/effect) As described above, the present invention provides a method for using lithium chloride (LiCl).
The first step is the electrolytic manufacturing process of Al-Li alloy, in which the aluminum (Al) cathode is converted into a high-purity Al-Li alloy by molten salt electrolysis, and the Al-Li alloy thus obtained is distilled under reduced pressure. The second step is to obtain high-purity lithium metal by condensing and collecting the lithium vapor that is formed. Patent application 1989-215989
(Japanese Patent Publication No. 61-46557), the method for producing a high-purity Al-Li master alloy is used as is. That is, the first example shows an example of an electrolytic cell for producing Al-Li alloy for carrying out the first step of the present invention.
In the figure, a crucible 2 made of sintered alumina or the like is placed in an electrolytic furnace outer cylinder 1 made of stainless steel or the like that is heated by an external heat source, and a mixture of LiCl and KCl of a predetermined composition is placed in the crucible 2. The electrolytic bath 3 is constituted by storing salt or a mixed salt obtained by adding NaCl to the salt in a molten state. In this electrolytic bath 3,
An anode 4 made of graphite and a cathode 7 made of solid Al are immersed and electricity is applied between these electrodes to carry out a predetermined electrolytic operation. The anode 4 is suspended from above by a lead rod 6 in an exhaust pipe 5 for collecting and discharging chlorine gas generated by electrolysis, and a solid Al cathode 7 Even in this case, it is suspended from above by a lead rod 8. In such an electrolytic cell configuration, LiCl
An electrolytic bath 3 consisting of a mixed molten salt containing
By electrolyzing at a cathode current density of 0.005 to 1 A/cm 2 , Li deposited on the cathode 7 can be alloyed with solid Al constituting the cathode 7 to form a high-purity Al-Li alloy. It can be done. In this electrolytic operation, the composition of the electrolytic bath 3 is LiCl: 34 to 64% by weight and KCl: 66 to 36% by weight.
The desired effect can be obtained within such a range of ingredients, but NaCl can also be added in an amount of 1 to 20% by weight of the mixture of both ingredients. The addition of NaCl lowers the melting point of the LiCl-KCl mixed salt and lowers the electrical resistance of the electrolytic bath 3, which is advantageous in reducing power consumption in the electrolytic process. In addition, in the electrolytic operation of such a mixed molten salt, the cathode current density at the solid Al cathode 7 is set to 0.005.
~1A/ cm2 is required. Note that when this cathode current density exceeds 1 A/cm 2 , the amount of precipitated Li floating on the bath surface near the cathode becomes larger than the amount of precipitated Li that diffuses into the Al of the cathode.
This causes a problem that the alloying yield of Li with respect to Al is low, and on the other hand, the cathode current density is
If it is lower than 0.005 A/cm 2 , the amount of Li precipitated will be small, resulting in a small amount of Al-Li alloy produced, causing problems such as reduced productivity. However, it is desirable that such electrolytic operation be continued within a range where molten Li metal, impurities, etc. do not float on the bath surface around the cathode 7. Such molten Li metal is generated as a function of cathode current density and electrolysis time, and if such a substance is generated, it will adhere to the surface of the cathode 7 and alloying will not proceed. This is because further electrolysis lowers the alloying yield and deteriorates the alloy purity. Incidentally, such floating of metal, etc. can be easily detected not only by visual observation but also by a change in cathode potential or bath voltage (furnace voltage). The Li deposited on the cathode 7 by the electrolytic operation as described above is the solid that constitutes the cathode 7.
It is alloyed with Al to produce a high-purity Al-Li alloy. In the present invention, the high-purity Al-Li alloy obtained in this way (part or all of the cathode 7) is used. From this, they were able to advantageously obtain high-purity metal Li. That is,
The alloy obtained by such electrolysis is a high-purity Al- containing about 18 to 25% by weight of Li, generally about 20% by weight.
However, in the present invention, by separating the alloyed portion of the cathode 7 or using the entire cathode 7 as it is, loading it into a predetermined distillation apparatus and distilling it under reduced pressure, By generating Li vapor, condensing and collecting the Li vapor, the desired high-purity metallic Li is obtained. Figure 2 shows an apparatus for distilling such an Al-Li alloy.
There, 9 is an electric furnace as a heating furnace, and this electric furnace 9 includes a crucible 1 made of alumina or the like.
A distiller outer cylinder 10 made of stainless steel or the like and having a cylindrical shape with a sealable bottom and housing the distiller 1 is set,
It can be heated to a predetermined temperature. In the crucible 11, a high-purity Al--Li alloy 12 obtained by alloying by the electrolytic operation described above is accommodated. In addition, the Li
The iron rod 13 for steam condensation hangs down to the middle of the outer cylinder 10, and a container for collecting condensed Li (made of stainless steel, etc.) is suspended from the lower end of the iron rod 13. A cooling pipe 15 is attached to the exposed portion so that the iron rod 13 can be cooled. Furthermore, the inside of the sealed space of the distiller outer cylinder 10 is maintained at a predetermined degree of reduced pressure by being sucked by a vacuum pump 17 through a suction path 16. Note that a trap 18 is provided on the suction path 16 to capture the escaping Li vapor.
Further, a pressure gauge 19 for detecting the degree of reduced pressure and a thermocouple 20 for detecting the temperature of the molten Al--Li alloy 12 are provided. Therefore, in such a distillation apparatus, the alloy obtained by the electrolytic operation is maintained in the sealed space of the distiller outer cylinder 10 under a predetermined reduced pressure by suction by the vacuum pump 17. The high-purity Al-Li alloy 12 is melted in the crucible 11 by heating in the electric furnace 9, and when further heated, Li, which has a higher vapor pressure than Al, is evaporated first. Therefore, by separating and collecting such evaporated Li vapor, Li can be advantageously separated from Al. Note that such high purity Al-Li alloy 12 is heated,
Since the melting point of the Al-20wt% Li alloy is 718°C, it is necessary to melt it at a temperature higher than that, but if the distillation temperature becomes too high, Al vapor will also be generated. , generally because it causes Al contamination of the metal Li to be separated,
As the distillation temperature, a temperature within the range of 720°C to 900°C will be suitably employed. In addition, the high-purity Al-Li alloy 1 in the crucible 11
2. The Li vapor generated from the molten metal comes into contact with the Li vapor condensing iron rod 13, which is cooled by the cooling pipe 15 and is located above the distiller outer cylinder 10. It condenses on the surface, flows down the surface of the iron rod 13, and drips into the Li collection container 14, and is collected as pure Li in the container 14, thereby forming a crucible. Al− in 11
It can be easily separated from the Li alloy 12. As described above, in the distillation operation according to the present invention, since the high-purity Al-Li alloy 12 is targeted, the vacuum distillation mainly involves separation and purification of Al and Li. Therefore, distillation purification is possible at a relatively low degree of vacuum.
For example, even if the degree of reduced pressure (degree of vacuum) is several hundred mmHg,
Distillation operation is possible, but usually 100mmHg~
Vacuum distillation is carried out at a low vacuum level of about 10 −2 mmHg, and the desired high-purity metallic Li can be advantageously extracted. However, conventional distillation purification of crude lithium (removal of Na, K, Ca, etc.) generally requires a degree of vacuum of 10 -2 mmHg or more, but as in the present invention, high purity Al-Li This is because when an alloy is used, it is sufficient to simply separate and purify Al and Li since it contains almost no Na, K, Ca, etc. In this way, the pure Li molten material dropped and stored in the Li collection container 14 is cooled and taken out from the distillation apparatus together with the container 14, thereby producing pure Li metal. It will be collected and used for the intended purpose. Note that the distillation residue in the crucible 11 can be reused as an Al cathode or an Al-several % Li alloy. (Examples) Examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited in any way by the description of such examples. It goes without saying that it is nothing. In addition to the following examples and the above-mentioned specific description, the present invention includes various changes, modifications, and changes based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements and the like may be made. First, using the electrolytic bath for manufacturing Al-Li alloy shown in Fig. 1, the composition of the electrolytic bath 3 was changed to 50% by weight LiCl.
The solid Al cathode 7 is alloyed to form a high-purity Al-Li alloy by electrolyzing it at 450°C under the conditions shown in the table below. Manufactured. Next, using this obtained Al-Li alloy, it was loaded into the distillation apparatus shown in Figure 2 and distilled under reduced pressure under the conditions shown in the table below to remove impurities as shown in the table below. We obtained extremely high-purity metallic Li with significantly less amount of metal.

【表】 これに対して、従来の溶融塩電解の如きLi金属
の製造手法に従つて陰極7として鉄陰極を用いる
ことにより、上記と同様な不純溶融塩の電解条件
下において、Li金属の直接製造を試みたところ、
得られた金属Liは、Na:9000ppm、Ca:
400ppm、K:70ppmとなり、不純物濃度の極め
て高いものであつた。 (発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明は、陰
極に固体Alを用いる溶融塩電解操作によつて、
先ず、高純度なAl−Li合金を製造し(第一ステ
ツプ)、次いでこの得られたAl−Li合金を減圧蒸
留することによつて(第二ステツプ)、主として
AlとLiの分離精製を行なわしめるようにして、
目的とする高純度の金属Liを製造するようにした
ものであるところから、原料LiCl中のNaClや
CaCl2等の不純物の多少を問わず、換言すれば不
純なLiClであつても、極めて高純度なLi金属を得
ることが出来るのである。 それ故、本発明手法を採用すれば、安価な低グ
レードの、つまり不純物の多いLiClを原料として
用い得るところから、金属Liの製造コストを効果
的に低減せしめ得るのであり、また減圧蒸留操作
が、単にAlとLiの分離精製を主目的とするもの
であるところから、蒸留圧力が比較的低い真空度
であつても良く、それ故、蒸留装置構成を簡易に
することが出来るのであり、これによつて、ま
た、Li金属の製造コストの低減を図ることが出来
るのである。
[Table] In contrast, by using an iron cathode as the cathode 7 according to a conventional Li metal production method such as molten salt electrolysis, Li metal can be directly produced under the same electrolytic conditions of impure molten salt as described above. When I tried to manufacture it,
The obtained metal Li contains Na: 9000ppm, Ca:
400 ppm, K: 70 ppm, and the impurity concentration was extremely high. (Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the present invention provides the following advantages:
First, a high-purity Al-Li alloy is produced (first step), and then the resulting Al-Li alloy is distilled under reduced pressure (second step), mainly to
By separating and purifying Al and Li,
Since it is designed to produce the target high-purity metallic Li, NaCl and
Regardless of the amount of impurities such as CaCl 2 , in other words, even if it is impure LiCl, extremely high purity Li metal can be obtained. Therefore, by adopting the method of the present invention, it is possible to use inexpensive, low-grade LiCl, that is, LiCl with many impurities, as a raw material, which makes it possible to effectively reduce the manufacturing cost of metallic Li, and also to reduce the vacuum distillation operation. Since the main purpose is simply the separation and purification of Al and Li, the distillation pressure can be relatively low vacuum, and therefore the distillation equipment configuration can be simplified. This also makes it possible to reduce the manufacturing cost of Li metal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は、それぞれ、本発明におい
て用いられるAl−Li合金製造用電解槽及び蒸留
装置の一例を示す略図である。 1:電解炉外筒、2:ルツボ、3:電解浴、
4:黒鉛陽極、5:排気管、6,8:リード棒、
7:固体Al陰極、9:電気炉、10:蒸留器外
筒、11:ルツボ、12:Al−Li合金、13:
Li蒸気凝縮用鉄棒、14:凝縮Li捕集用容器、1
5:冷却管、16:吸引路、17:真空ポンプ、
18:トラツプ、19:圧力計、20:熱電対。
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams respectively showing an example of an electrolytic cell and a distillation apparatus for producing an Al-Li alloy used in the present invention. 1: Electrolytic furnace outer cylinder, 2: Crucible, 3: Electrolytic bath,
4: graphite anode, 5: exhaust pipe, 6, 8: lead rod,
7: solid Al cathode, 9: electric furnace, 10: distiller outer cylinder, 11: crucible, 12: Al-Li alloy, 13:
Iron rod for Li steam condensation, 14: Condensed Li collection container, 1
5: Cooling pipe, 16: Suction path, 17: Vacuum pump,
18: Trap, 19: Pressure gauge, 20: Thermocouple.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 塩化リチウム34〜64重量%と塩化カリウム66
〜36重量%から成るか、或いはかかる両成分の混
合物に対して、その1〜20重量%の塩化ナトリウ
ムを更に添加配合してなる混合溶融塩を、陰極に
固体アルミニウムを用いて、0.005〜1A/cm2の陰
極電流密度で電解することにより、かかる陰極を
高純度のアルミニウム−リチウム合金に変え、次
いでこの得られたアルミニウム−リチウム合金を
蒸留装置に装填して、減圧蒸留することにより、
リチウム蒸気を発生せしめ、そしてそのリチウム
蒸気を凝縮、捕集することを特徴とする高純度金
属リチウムの製造方法。 2 前記減圧蒸留が、720℃〜900℃の範囲内の温
度で実施される特許請求の範囲第1項記載の高純
度金属リチウムの製造方法。 3 前記減圧蒸留が、100mmHg〜10-2mmHgの範
囲内の圧力下で実施される特許請求の範囲第1項
または第2項記載の高純度金属リチウムの製造方
法。
[Claims] 1. 34 to 64% by weight of lithium chloride and 66% by weight of potassium chloride
A mixed molten salt consisting of ~36% by weight, or by further adding 1~20% by weight of sodium chloride to a mixture of both components, is heated to 0.005~1A using solid aluminum as the cathode. By electrolyzing at a cathode current density of / cm2 , such a cathode is converted into a high-purity aluminum-lithium alloy, and then this obtained aluminum-lithium alloy is loaded into a distillation apparatus and distilled under reduced pressure.
A method for producing high-purity metallic lithium, which is characterized by generating lithium vapor, and condensing and collecting the lithium vapor. 2. The method for producing high-purity metallic lithium according to claim 1, wherein the vacuum distillation is carried out at a temperature within the range of 720°C to 900°C. 3. The method for producing high purity metallic lithium according to claim 1 or 2, wherein the vacuum distillation is carried out under a pressure within the range of 100 mmHg to 10 -2 mmHg.
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