CN102491377B - 一种提纯氢氧化锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提纯氢氧化锂的方法，该方法包括如下步骤：按照含氢氧化锂的原料与水的质量比为1:(3.8～11.8)，将含氢氧化锂的原料加入水中溶解，再除去不溶性物质，得到含氢氧化锂的清液；向所得的清液中加入质量为0.1%～0.3%清液质量的掩蔽剂；待掩蔽剂溶解后，搅拌下加入含水量≤10质量%的乙醇，使溶液中乙醇的质量浓度达到27%～36%，析出晶体，溶液经陈化后，分离得到氢氧化锂晶体；再用温度为60～80℃的水淋洗后，在温度为60～80℃下真空干燥2～4小时，得到高纯度的氢氧化锂。采用该方法操作简单，所得产品纯度在99.9%以上和透光率在98.9%以上，杂质含量低且少，氢氧化锂回收率达98%以上，粒度分布窄且颗粒大。

Description

一种提纯氢氧化锂的方法
技术领域
本发明属于化学品提纯领域，具体涉及一种提纯氢氧化锂的方法。
背景技术
高纯度氢氧化锂是国防工业、原子能工业、航天工业和电子工业产品中锂元素的重要来源，在新能源和新材料等高新技术领域中有广泛的应用。近年来，对氢氧化锂的研究重点主要放在如何进一步降低杂质含量，得到高纯度、高透明度、粒度大且均匀的氢氧化锂产品上。
目前用工业级氢氧化锂提纯制备高纯度氢氧化锂的方法主要采用重结晶方法，但由于氢氧化锂在水中的溶解度随温度的变化不大，所以采用重结晶方法效率低、能量消耗大，实际生产中一般采用多次重结晶和多次洗涤的工艺对电池用氢氧化锂进行提纯，根据国家标准GB/T 26008-2010，电池级LiOH·H2O纯度最低不小于95.0%，采用重结晶法虽然产品纯度能达标，但所得氢氧化锂的回收率通常只有90%，透光率也只有90%左右，产品粒度无法控制且极细、易结块，而高新技术领域对高纯度的氢氧化锂一般要求其颗粒大、分布窄、透明度高。专利200510033812.7提供了一种工业级氢氧化锂生产高纯度高清氢氧化锂的提纯方法，采用碳酸氢铵和乙二酸酸化提纯和重结晶相结合的方法，该方法仍然无法避免重结晶工艺的需要反复调节温度、操作复杂、能耗高的缺点，该方法生产时还会产生刺激性气味的废气，严重危害操作人员的身体健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单、能耗低、产品粒度可控、纯度和透明度高的提纯氢氧化锂的方法。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种提纯氢氧化锂的方法，包括如下步骤：
（1）按照含氢氧化锂的原料与水的质量比为1:(3.8～11.8)，将含氢氧化锂的原料加入水中溶解，再除去不溶性物质，得到含氢氧化锂的清液；
（2）向步骤（1）所得的清液中加入质量为0.1%～0.3%清液质量的掩蔽剂；
（3）待掩蔽剂溶解后，搅拌下加入含水量≤10质量%的乙醇，使溶液中乙醇的质量浓度达到27%～36%，析出晶体，溶液再经陈化后，分离得到氢氧化锂晶体；
（4）步骤（3）所述的氢氧化锂晶体用温度为60～80℃的水淋洗后，在温度为60～80℃下真空干燥2～4小时，得到高纯度的氢氧化锂。
进一步，所述含氢氧化锂的原料为工业纯的氢氧化锂。
进一步，步骤（1）是采用膜过滤方法除去不溶性物质。
更进一步，所述膜过滤方法中所用过滤膜为Al2O3微滤膜。
进一步，所述掩蔽剂为EDTA和DTPA。
进一步，步骤（3）中陈化时间为20～60分钟。
进一步，步骤（3）分离氢氧化锂晶体后所得的残液在真空度1～5毫米汞柱下采用优先透醇膜回收乙醇。
更进一步，所述优先透醇膜为MFI型分子筛膜。
本发明的有益效果：
与重结晶技术相比，本发明采用乙醇作反溶剂，氢氧化锂晶体更容易析出，结晶速度明显加快，且结晶过程无需调节母液温度，因此省去了加热或降温的过程，操作更为简单，且节约了生产所需能量消耗，工业纯的氢氧化锂经过本发明的方法提纯后，纯度达到99.9%以上，其中的CO3 2-、K、Fe、Ca、Na、Cl-和SO4 2-杂质含量明显降低，而Cu、Mg、Mn和Si杂质则去除的非常完全，透光率达98.9%以上，氢氧化锂的回收率98%以上，氢氧化锂的粒度分布窄且颗粒大，回收的乙醇浓度90%～95%，可直接用于氢氧化锂的析晶步骤，节约了原料，减轻了环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例是对工业纯的氢氧化锂进行提纯。具体过程为：将200g的工业纯氢氧化锂加入到2360g的水中，采用超声波将氢氧化锂完全溶解，再用Al2O3微滤膜过滤溶液，将不溶性杂质除去得到清液，然后向所得的清液中加入3.84g的EDTA，搅拌到完全溶解后，在搅拌下加入947g的乙醇，可见有氢氧化锂晶体析出，溶液经陈化20分钟后，过滤得到晶体和滤液，晶体用70℃的水淋洗净化，然后在70℃下真空干燥3小时，得到高纯度的氢氧化锂196.6g，回收率为98.3%。滤液在真空度为1～5毫米汞柱下用MFI型分子筛膜进行乙醇回收操作，所得乙醇质量浓度为90%。
提纯后所得氢氧化锂的指标为：（以质量百分数计）LiOH·H2O：99.99%；CO3 2-：0.001%；K：0.002%；Fe：0.0001%；Ca：0.001%；Na：0.001%；Cl-：0.0002%；SO4 2-：0.0002%；Cu、Mg、Mn和Si未检测到。透光率98.95%。
实施例2
本实施例是对工业纯的氢氧化锂进行提纯。具体过程为：将200g的工业纯氢氧化锂加入到760g的水中，采用超声波将氢氧化锂完全溶解，再用Al2O3微滤膜过滤溶液，将不溶性杂质除去得到清液，然后向所得的清液中加入0.96g的EDTA，搅拌到完全溶解后，在搅拌下加入640g质量浓度为90%乙醇的水溶液，可见有氢氧化锂晶体析出，溶液经陈化40分钟后，过滤得到晶体和滤液，晶体用60℃的水淋洗净化，然后在60℃下真空干燥2小时，得到高纯度的氢氧化锂196.4kg，回收率为98.2%。滤液在真空度为1～5毫米汞柱下用MFI型分子筛膜进行乙醇回收操作，所得乙醇质量浓度为95%。
所得氢氧化锂的指标为：（以质量百分数计）LiOH·H2O: 99.92%；CO3 2-: 0.001%；K：0.001%；Fe:0.0003%；Ca: 0.002%；Na: 0.001%；Cl-: 0.0002%；SO4 2-: 0.0002%；Cu、Mg、Mn和Si未检测到。透光率99.0%。
实施例3
本实施例是对工业纯的氢氧化锂进行提纯。具体过程为：将200g的工业纯氢氧化锂加入到1000g的水中，采用超声波将氢氧化锂完全溶解，再用Al2O3微滤膜过滤溶液，将不溶性杂质除去得到清液，然后向所得的清液中加入3.6g的DTPA（二乙撑三胺五乙酸），搅拌到完全溶解后，搅拌下加入573g质量浓度为93%乙醇的水溶液，可见有氢氧化锂晶体析出，溶液经陈化60分钟后，过滤得到晶体和滤液，晶体用80℃的水淋洗净化，然后在80℃下真空干燥4小时，得到高纯度的氢氧化锂197.4kg，回收率为98.7%。滤液在真空度为1～5毫米汞柱下用MFI型分子筛膜进行乙醇回收操作，所得乙醇质量浓度为94%。
所得氢氧化锂的指标为：（以质量百分数计）LiOH·H2O: 99.92%；CO3 2-: 0.001%；K：0.002%；Fe:0.0002%；Ca: 0.002%；Na: 0.001%；Cl-: 0.0001%；SO4 2-: 0.0002%；Cu、Mg、Mn和Si未检测到。透光率99.49%。
采用重结晶方法与本发明的提纯方法所得产品粒度分布对比表如下：
从上表可看出，采用重结晶方法所得产品粒度主要分布在245mm以下；采用本发明的提纯方法，所得产品粒度分布主要集中在833～350mm范围内；本发明的方法所得产品更适合于高新技术领域对高纯度氢氧化锂的要求。
实施例1、2、3中所用工业纯的氢氧化锂质量指标为：（以质量百分数计）LiOH·H2O：98.98%；CO3 2-：0.5%；K：0.15%；Fe:0.003%；Ca:0.035%；Na:0.05%；Cl-:0.004%；SO4 2-:0.03%；Cu:0.05%；Mg:0.04%；Mn:0.03%；Si:0.05%。Al2O3微滤膜购自星辉新材实业有限公司，MFI型分子筛膜购自江苏久吾高科技股份有限公司。
工业纯的氢氧化锂经过本发明的方法提纯后，纯度提高了一个百分点，其中的CO3 2-、K、Fe、Ca、Na、Cl-和SO4 2-杂质含量明显降低，而Cu、Mg、Mn和Si杂质则去除的非常完全，透光率达98.9%以上，氢氧化锂的回收率98%以上，回收的乙醇浓度90%～95%。

Claims (7)

1.一种提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：包括如下步骤，
（1）按照含氢氧化锂的原料与水的质量比为1:(3.8～11.8)，将含氢氧化锂的原料加入水中溶解，再除去不溶性物质，得到含氢氧化锂的清液；
（2）向步骤（1）所得的清液中加入质量为0.1%～0.3%清液质量的掩蔽剂；
（3）待掩蔽剂溶解后，搅拌下加入含水量≤10质量%的乙醇，使溶液中乙醇的质量浓度达到27%～36%，析出晶体，溶液再经陈化后，分离得到氢氧化锂晶体；
（4）步骤（3）所述的氢氧化锂晶体用温度为60～80℃的水淋洗后，在温度为60～80℃下真空干燥2～4小时，得到高纯度的氢氧化锂；
所述掩蔽剂为EDTA和/或DTPA。
2.根据权利要求1所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：所述含氢氧化锂的原料为工业纯的氢氧化锂。
3.根据权利要求1所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：步骤（1）是采用膜过滤方法除去不溶性物质。
4.根据权利要求3所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：所述膜过滤方法中所用过滤膜为Al2O3微滤膜。
5.根据权利要求1所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：步骤（3）中陈化时间为20～60分钟。
6.根据权利要求1所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：步骤（3）分离氢氧化锂晶体后所得的残液在真空度1～5毫米汞柱下采用优先透醇膜回收乙醇。
7.根据权利要求6所述的提纯氢氧化锂的方法，其特征在于：所述优先透醇膜为MFI型分子筛膜。
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