锂作为一种新型能源金属,随着锂离子电池、汽车电气化和电网储能的快速发展,成为当前学术界和工业界研究的热点。目前锂辉石冶炼工艺只关注矿石中锂的提取,而矿石中占主要成分的硅和铝则以危废渣的形式堆存（生产1吨碳酸锂约产生8～10吨的危废渣）。这不仅造成资源的极大浪费,而且这些危废渣很容易造成环境重大污染。针对以上问题,本文通过理论计算和实验论证的方法探究了从锂辉石中提取锂同时回收硅和铝的新方法,提出了添加氧化铁真空碳热还原锂辉石富集锂同时制备硅铁合金回收氧化铝的清洁工艺。该工艺实现了锂辉石的综合高效利用,为矿石提锂技术的发展提供了新思路。本文的主要研究成果如下:（1）真空碳热还原锂辉石富集锂并制备铝硅合金工艺的热力学计算和实验表明,在20 Pa的条件下,锂辉石中的SiO2很难被还原为单质Si,而是会生成大量的Si C和SiO（g）;Li Al Si2O6在还原的过程中很难得到单质的Si和Al,而是得到Si C、SiO、Al2O等非目标产物。实验结果表明锂辉石中的Li Al Si2O6很难直接被碳还原,与热力学计算结果不同,可能是该反应在动力学上受阻。因此,真空碳热还原锂辉石富集锂同时制备铝硅合金的工艺不具有可行性。（2）添加氧化铁真空碳热还原锂辉石富集锂并制备硅铁合金回收氧化铝工艺的热力学计算和实验表明,氧化铁和真空环境都可以极大地促进锂辉石中SiO2和Li Al Si2O6碳热还原反应的发生,初始反应温度分别可降低400 K以上,Li以金属蒸气形式进入气相,并在烟尘中富集,还原剩余物中主要为Si-Fe合金和Al2O3;最佳工艺条件为:还原温度1648 K,还原时间3 h,体系压力20 Pa,在此工艺条件下,Li的还原率为92.69%,冷凝物中Li含量为18.33%,Li的直收率为29.56%,Si-Fe的直收率为81.76%,Al2O3的直收率为69.23%。（3）添加氧化铁真空碳热还原锂辉石富集锂并制备硅铁合金回收氧化铝工艺的反应机理为:系统压力为20 Pa,在低温时（小于1100 K）加入的Fe2O3被还原为Fe,同时Li Al Si2O6分解为SiO2和Li Al SiO4;随着还原温度升高,SiO2和Li Al SiO4依次在Fe的参与下被C还原,得到Si-Fe合金,Al2O3和Li（g）;当还原温度高于1600 K时,会有SiO（g）和Al2O（g）产生,造成体系中硅和铝的损失。