CN101172624A - 一种高纯无水氯化锂的制备方法 - Google Patents

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李陇岗
吴小王
杨建元
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Abstract

本发明属于无机盐化工领域，尤其涉及一种高纯无水氯化锂的制备方法，该法以高钾钠含氯化锂卤水为原料，加入氢氧化钠和氯化钡经搅拌过滤除去大量的Mg2+和SO4 2－，再加入碳酸钠除去微量Mg2+、Ca2+、Ba2+，经过滤得到精制母液，对精制母液进行蒸发，过滤除去氯化钾和氯化钠，母液经过喷雾干燥获得含氯化锂60～95％的高锂混盐，该高锂混盐中加入低碳有机溶剂经搅拌萃取氯化锂，过滤除去钾钠盐，母液经减压蒸馏后获得纯度在99.5％以上的高纯无水氯化锂，本发明适用于目前所有低镁含锂盐湖提取氯化锂工艺以及固体锂矿加工后的母液提取氯化锂，工艺简单，成本低，而且操作简单，易于工业化实施，无三废污染。

Description

一种高纯无水氯化锂的制备方法
一、技术领域
本发明属于无机盐化工领域，尤其涉及一种高纯无水氯化锂的制备方法。
二、技术背景
氯化锂是一种重要的锂盐产品，除了用于空调除湿剂、漂白粉、杀虫剂、合成纤维、制药工业、锂电池、金属合金焊接剂、电解助熔剂外，还是生产金属锂的唯一原料。而金属锂不仅是国防工业极为重要的战略物资之一，同时也是一种与人类日常生活息息相关的重要金属元素，目前，高纯度的无水氯化锂是较为紧缺的一类无机盐，应用前景广阔，高纯无水氯化锂的制备方法有如下几种：碳酸锂或氢氧化锂转化法、氢氧化锂氯化法、离子交换吸附法、盐析法等，其中碳酸锂或氢氧化锂转化法是制备和生产氯化锂的最主要的方法，该法以成品碳酸锂或氢氧化锂与盐酸反应生成氯化锂，经一系列分离、洗涤、浓缩、结晶、干燥步骤后得到氯化锂。而其它方法仅限于实验研究，尚无工业生产，但无论哪种制备方法均存在原料成本高、杂质钾钠难分离的问题，国内外学者或采用离子交换，或采用溶剂萃取分离钾钠虽分离效果理想，但生产成本高，经济上不合理。
三、发明内容
本发明的目的是针对目前国内外高纯无水氯化锂生产技术的不足而设计的一种以低镁高钾钠含氯化锂卤水为原料生产高纯无水氯化锂的方法，该方法最为核心的关键技术是氯化锂与微量钾钠的分离技术。本发明拟采取的技术方案是：一种高纯无水氯化锂的制备方法，其特征在于以低镁高钾钠含氯化锂卤水为原料，先加入氢氧化钠和氯化钡经搅拌过滤除去大量的Mg2+和SO4 2-，母液中再加入碳酸钠经搅拌过滤除去微量Mg2+、Ca2+、Ba2+，得到精制母液，对精制母液进行蒸发，除去大量氯化钾和氯化钠，母液经过喷雾干燥获得含氯化锂60～95％的高锂混盐，该高锂混盐中加入低碳有机溶剂经搅拌萃取氯化锂，常温搅拌10～60分钟，过滤除去钾钠盐，母液经减压蒸馏后获得纯度在99.5％以上的高纯无水氯化锂，低碳有机溶剂蒸汽经过冷凝后进入循环，低碳有机溶剂包括无水乙醇、无水甲醇、正丙醇、丙酮、吡啶等，加入低碳有机溶剂量为固(重量)液(体积)比为1∶1～1∶10，真空蒸馏温度在50～100℃，压力为-0.1～-0.6MPa，蒸馏时间为1～4小时。下面对本发明做进一步说明：
1、在低镁高钾钠含氯化锂卤水中先后加入氢氧化钠，氯化钡，经搅拌使镁离子和硫酸根离子沉淀，然后加入一定量的碳酸钠溶液沉淀Ca2+，Ba2+，过滤分离沉淀物，得到精制氯化锂母液；
Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓
Ba2++SO4 2-→BaSO4↓
Ca2++CO3 2-→CaCO3↓
Ba2++CO3 2-→BaCO3↓
2、得到的精制氯化锂母液为Li，Na，K//Cl-H2O四元体系溶液，根据Li，Na，K//Cl-H2O 25℃四元水盐体系相图，氯化锂相区很小，表明氯化锂溶解度很大，因此将该母液蒸发至接近共饱和点分离出大量的氯化钠和氯化钾，将母液喷雾干燥得到含有Na Cl、KCl、LiCl的高锂混盐，其中LiCl含量在60～95％；
3、将获得的高锂混盐加入一定量的低碳有机溶剂溶液中搅拌，固(重量)液(体积)比为1∶1～1∶10，常温搅拌10～60分钟，然后密闭过滤除去固体氯化钠和氯化钾，母液中含氯化锂和低碳有机溶剂溶液，母液转入真空蒸馏釜进行减压蒸馏，蒸馏温度在50～100℃，压力为-0.1～-0.6MPa，蒸馏时间为1～4小时；操作过程要求密闭，不得与水接触；
4、步骤3所得的固体产品为高纯无水氯化锂，低碳有机溶剂蒸汽经过冷凝后循环利用，无水氯化锂产品纯度在99.5以上，Na+K的质量含量＜0.01％，含水量＜0.03％，产品符合GB10575-89工业零级标准；
本发明并不是从去除微量钾钠杂质的角度来提纯氯化锂，而是通过使用低碳有机溶剂萃取氯化锂的方法实现氯化锂和低微含量钾钠的有效分离和纯化，从而跳出了传统的思维方式，实现了创新，不仅节约了大量的能耗，成本低，工艺简单，而且操作简便，易于工业化实施，无三废污染。
四、附图说明
图1为高纯无水氯化锂制备工艺流程图
图2为Li，Na，K//Cl-H2O 25℃四元水盐体系25℃相图
五、具体实施方式
实施例1
在低镁高钾钠含氯化锂卤水中先加入氢氧化钠，氯化钡，经搅拌使镁离子和硫酸根离子沉淀，得到含氯化锂的母液；再加入一定量的碳酸钠溶液，进行过滤分离除去微量的Ca2+，Ba2+离子，得到精制氯化锂母液，将该母液蒸发至接近共饱和点分离出大量的氯化钠和氯化钾，将母液喷雾干燥得到含有NaCl、KCl、LiCl的高锂混盐，其中LiCl含量在60～95％，称取干燥锂混盐100g，其中氯化锂93.18％，氯化钠2.87％，氯化钾3.92％，加入150ml无水乙醇中，在密闭条件下，常温搅拌60分钟后过滤，获得氯化锂的滤液；将滤液移至真空蒸馏釜，在50℃保温，真空压力0.6MPa，蒸馏1小时后，得到氯化锂纯度为99.62％的高纯无水氯化锂产品88.18克。
实施例2
在低镁高钾钠含氯化锂卤水中先加入氢氧化钠，氯化钡，经搅拌使镁离子和硫酸根离子沉淀，得到含氯化锂的母液；再加入一定量的碳酸钠溶液，进行过滤分离除去微量的Ca2+，Ba2+离子，得到精制氯化锂母液，将该母液蒸发至接近共饱和点分离出大量的氯化钠和氯化钾，将母液喷雾干燥得到含有NaCl、KCl、LiCl的高锂混盐，其中LiCl含量在60～95％，称取干燥锂混盐100g，其中氯化锂93.18％，氯化钠2.87％，氯化钾3.92％，加入300ml无水乙醇和50ml丙酮混合液中，在密闭条件下，常温搅拌30分钟后过滤，获得氯化锂的滤液；将滤液转移至真空蒸馏釜，在100℃保温，真空压力0.1MPa，蒸馏2小时后，得到氯化锂纯度为99.74％的高纯无水氯化锂产品89.22克。
实施例3
在低镁高钾钠含氯化锂卤水中先加入氢氧化钠，氯化钡，经搅拌使镁离子和硫酸根离子沉淀，得到含氯化锂的母液；再加入一定量的碳酸钠溶液，进行过滤分离除去微量的Ca2+，Ba2+离子，得到精制氯化锂母液，将该母液蒸发至接近共饱和点分离出大量的氯化钠和氯化钾，将母液喷雾干燥得到含有NaCl、KCl、LiCl的高锂混盐，其中LiCl含量在60～95％，称取干燥锂混盐100g，其中氯化锂93.18％，氯化钠2.87％，氯化钾3.92％，加入850ml无水乙醇和150ml甲醇混合液中，在密闭条件下，常温搅拌10分钟后过滤，获得氯化锂的滤液；将滤液转移至真空蒸馏釜，在100℃保温，真空压力0.3MPa，蒸馏4小时后，得到氯化锂纯度为99.68％的高纯无水氯化锂产品89.63克。
实施例4
在低镁高钾钠含氯化锂卤水中先加入氢氧化钠，氯化钡，经搅拌使镁离子和硫酸根离子沉淀，得到含氯化锂的母液；再加入一定量的碳酸钠溶液，进行过滤分离除去微量的Ca2+，Ba2+离子，得到精制氯化锂母液，将该母液蒸发至接近共饱和点分离出大量的氯化钠和氯化钾，将母液喷雾干燥得到含有NaCl、KCl、LiCl的高锂混盐，其中LiCl含量在60～95％，称取干燥锂混盐100g，其中氯化锂93.18％，氯化钠2.87％，氯化钾3.92％，加入500ml甲醇和150ml丙酮混合液中，在密闭条件下，常温搅拌50分钟后过滤，获得氯化锂的滤液；将滤液转移至真空蒸馏釜，在80℃保温，真空压力0.5MPa，蒸馏3小时后，得到氯化锂纯度为99.63％的高纯无水氯化锂产品89.12克。

Claims (1)

1.一种高纯无水氯化锂的制备方法，其特征在于以低镁高钾钠含氯化锂卤水为原料，先加入氢氧化钠和氯化钡经沉淀除去大量的Mg2+和SO4 2-，母液中再加入碳酸钠经搅拌过滤除去微量Mg2+、Ca2+、Ba2+，过滤沉淀物得到精制母液，对精制母液进行蒸发，过滤除去氯化钾和氯化钠，母液经过喷雾干燥获得含氯化锂60～95％的高锂混盐，该高锂混盐中加入低碳有机溶剂经搅拌萃取氯化锂，常温搅拌10～60分钟，过滤除去钾钠盐，母液经减压蒸馏后获得纯度在99.5％以上的高纯无水氯化锂，低碳有机溶剂蒸汽经过冷凝后进入循环，低碳有机溶剂包括无水乙醇、无水甲醇、正丙醇、丙酮、吡啶等，加入低碳有机溶剂量为固(重量)液(体积)比为1∶1～1∶10，真空蒸馏温度在50～100℃，压力为-0.1～-0.6MPa，蒸馏时间为1～4小时。
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