CN107265425A - 利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法 - Google Patents

利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，包括如下步骤：S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下浸出3h，反应结束后，过滤得到含锂浸出液；S2，往所述含锂浸出液中加入双氧水，不断搅拌，再逐渐加入氨水调节pH值至5.5，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；S3，进一步将所述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；S4，最后将含锂浓缩液加热至90℃，加入固体碳酸钠，调节pH值至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。本发明具有可靠性高、适应性强、锂浸出率高、铝沉淀率高等优点。

Description

利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法
技术领域
本发明属于锂盐制备技术领域，涉及一种制备磷酸锂的新方法，特别是一种利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法。
背景技术
随着高新技术的不断发展，锂及锂产品的需求不断增加，锂资源的开发利用成为研究热点。磷酸锂(Li3PO4)是重要的锂产品之一，具有独特的光学性能、催化性能和电化学性能，广泛应用于生产彩色荧光粉、环氧烷烃的异构化反应的催化剂、耐高温材料、锂离子电池正极材料LiFePO4、锂电池电解质添加剂等，也用于生产特种玻璃、陶瓷、气体敏感器、传感器、激光器、有机发光二极管、原子能等。目前，关于磷酸锂制备的研究报道较少，一般是将工业级锂产品氢氧化锂或碳酸锂与磷酸反应制得磷酸锂，而直接以含锂矿石为原料制备磷酸锂的研究鲜有报道。近年来，研究发现沉积铝质岩中含有较为丰富的锂资源，利用其制备磷酸锂，对铝质岩综合利用和锂工业中锂盐的制备研究和发展均具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，提高含锂铝质岩的综合利用价值，确定利用其制备磷酸锂的工艺流程，以克服现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的：
本发明是这样一种利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，它主要包括如下步骤：
S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下浸出3h，反应结束后，过滤得到含锂浸出液；所述液固比指混酸体积与含锂铝质岩矿粉质量比；其中混酸体积单位为ml，含锂铝质岩矿粉质量单位为g。
S2，往所述含锂浸出液中加入双氧水，不断搅拌，再逐渐加入氨水调节pH值至5.5，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；
S3，进一步将所述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；
S4，最后将含锂浓缩液加热至90℃，加入固体碳酸钠，调节pH值至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。
其中：
S1中所述硫磷混酸浸出剂是按浓硫酸:浓磷酸:去离子水＝3～5:3～5:4～6的体积比构成。
S1中所述浸出为搅拌浸出，搅拌强度为300r·min-1。
S2中所述双氧水为Fe2+氧化剂，氨水为Al3+和Fe3+的沉淀剂。
S2中含锂浸出液稀释倍数为0倍～2倍，双氧水浓度为30％，双氧水体积为含锂浸出液体积的5％，氨水浓度为6mol·L-1～14mol·L-1，温度为25℃～65℃，搅拌强度为300r·min-1，补加水温度为45℃。
S4中所述固体碳酸钠为锂沉淀剂。
本发明具有如下有益效果：
本发明的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，通过采用硫磷混酸浸出铝质岩中的锂，能使大部分的锂游离出来，锂的浸出率在95％以上。
本发明以价廉易得的双氧水为氧化剂，氨水为沉淀剂，采用化学沉淀法有效分离浸出液中的锂和铝，铝离子沉淀率达99.9％～99.99％。
本发明不同于其他制备磷酸锂的方法，采用硫磷混酸作为浸出剂，沉锂母液中存在大量的H2PO4-，无需再选择和添加沉淀剂，只需要采用廉价的Na2CO3将H2PO4-转化为PO43-，PO43-则与溶液中的Li+结合沉淀出Li3PO4白色沉淀。
本发明具有含锂铝质岩来源广、操作简单、可靠性高、适应性强、锂浸出率高、铝沉淀率高等优点，不仅可以制得磷酸锂，还可综合回收氢氧化铝、硫酸铵和磷酸二氢铵等副产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。
实施例1：
将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下搅拌浸出3h，搅拌强度为300r·min-1，反应结束后，过滤得到含锂浸出液，锂浸出率为99.67％，铝浸出率为88.35％。在25℃下，往稀释2倍的上述含锂浸出液中加入体积为含锂浸出液体积5％的质量分数为30％的双氧水，不断搅拌，再逐渐加入6mol·L-1氨水调节pH至5.5，过滤得到含锂净化液，锂损失率为34.89％，铝沉淀率为99.94％。进一步将上述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液。最后将含锂浓缩液加热至90℃，保持温度在90℃，加入固体碳酸钠，调节pH至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。固体碳酸钠的添加量约为含锂铝质岩质量的0.1～0.2倍。
实施例2：
将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下搅拌浸出3h，搅拌强度为300r·min-1，反应结束后，过滤得到含锂浸出液，锂浸出率为99.67％，铝浸出率为88.35％。在45℃下，往上述含锂浸出液中加入体积为含锂浸出液体积5％的质量分数为30％的双氧水，不断搅拌，再逐渐加入14mol·L-1氨水调节pH至5.5，过滤得到含锂净化液，锂损失率为44.63％，铝沉淀率为99.99％。进一步将上述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液。最后将含锂浓缩液加热至90℃，，加入固体碳酸钠，调节pH至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。固体碳酸钠的添加量约为含锂铝质岩质量的0.1～0.2倍。
实施例3：
将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下搅拌浸出3h，搅拌强度为300r·min-1，反应结束后，过滤得到含锂浸出液，锂浸出率为99.67％，铝浸出率为88.35％。在45℃下，往上述含锂浸出液中加入体积为含锂浸出液体积5％的质量分数为30％的双氧水，不断搅拌，再逐渐加入6mol·L-1氨水调节pH至5.5，过滤得到含锂净化液，锂损失率为33.56％，铝沉淀率为99.95％。进一步将上述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液。最后将含锂浓缩液加热至90℃，加入固体碳酸钠，调节pH至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。固体碳酸钠的添加量约为含锂铝质岩质量的0.1～0.2倍。
实施例4：
将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下搅拌浸出3h，搅拌强度为300r·min-1，反应结束后，过滤得到含锂浸出液，锂浸出率为99.67％，铝浸出率为88.35％。在65℃下，含锂浸出液中加入体积为含锂浸出液体积5％的质量分数为30％的双氧水，不断搅拌，再逐渐加入6mol·L-1氨水调节pH至5.5，过滤得到含锂净化液，锂损失率为37.11％，铝沉淀率为99.95％。进一步将上述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液。最后将含锂浓缩液加热至90℃，加入固体碳酸钠，调节pH至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。固体碳酸钠的添加量约为含锂铝质岩质量的0.1～0.2倍。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下浸出3h，反应结束后，过滤得到含锂浸出液；所述液固比指混酸体积与含锂铝质岩矿粉质量比；
S2，往所述含锂浸出液中加入双氧水，不断搅拌，再逐渐加入氨水调节pH值至5.5，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；
S3，进一步将所述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；
S4，最后将含锂浓缩液加热至90℃，加入固体碳酸钠，调节pH值至8，继续反应30min，趁热抽滤，用热水洗涤沉淀，烘干得到磷酸锂。
2.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于：S1中所述硫磷混酸浸出剂是按浓硫酸:浓磷酸:去离子水＝3～5:3～5:4～6的体积比构成。
3.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于：S1中所述浸出为搅拌浸出，搅拌强度为300r·min-1。
4.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于：S2中所述双氧水为Fe2+氧化剂，氨水为Al3+和Fe3+的沉淀剂。
5.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于：S2中含锂浸出液稀释倍数为0倍～2倍，双氧水浓度为30％，双氧水体积为含锂浸出液体积的5％，氨水浓度为6mol·L-1～14mol·L-1，温度为25℃～65℃，搅拌强度为300r·min-1，补加水温度为45℃。
6.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法，其特征在于：S4中所述固体碳酸钠为锂沉淀剂。
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