CN107720787A - 一种电池级单水氢氧化锂的制备方法 - Google Patents

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徐涛
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    • C01D15/02—Oxides; Hydroxides
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    • C01P2006/80—Compositional purity

Abstract

本发明属于氢氧化锂制备技术领域，具体涉及一种电池级氢氧化锂的制备方法。本发明首先将锂源进行除杂后和中性熔融助剂混合，再通过与氢氧化钠熔融物混合即可浸取含锂矿石中的锂，然后通过水浸及固液分离，冷冻除钠即可获得氢氧化锂与其他氢氧化物的混合水溶液，最后通过浓缩、冷却等操作即可获得电池级单水氢氧化锂。

Description

一种电池级单水氢氧化锂的制备方法
技术领域
本发明属于氢氧化锂制备技术领域，具体涉及一种电池级氢氧化锂的制备方法。
背景技术
LiOH的用途广泛，制造高级锂基润滑脂是目前LiOH消费量最大的领域，此外LiOH在化工、国防、电池等领域也有广泛应用。在电池工业中用于锂电池正极材料的原材料，用来提高锂电池的放电容量；在国防上作为离子交换树脂可以吸收放射性同位素，可用作核反应堆的热载体和金属表面的保护剂；在航空航天方面，无水LiOH可用于潜水艇中空气净化，应用于飞行员的呼吸罩；LiOH还可作为水净化剂、生产多孔混凝土的乳化剂、特种光学玻璃原料以及合成维生素A和其它很多锂盐产品的原料。
目前制备LiOH的主流方法有石灰石焙烧法、离子膜电解法、盐湖卤水提锂法。石灰石法工艺主要的缺点是渣量大、能耗高、回收率低、生产成本高等；离子膜电解法设备投资大，生产成本高；盐湖卤水提锂存在工艺生产流程长、成本高、对生态环境易造成破坏等缺陷。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种工艺简单实用，生产成本低、纯度高、能耗低、工艺流程短、三废少的新型固相法生产电池级单水氢氧化锂的工艺。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种电池级单水氢氧化锂的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：
a、将含锂矿石粉碎后和去离子水混合，加热至55-65℃后，在55-65℃下保温反应2-3h，过滤、洗涤，得到初步除杂的锂矿石和滤液，向初步除杂的锂矿石中依次加入硫酸和无水乙醇进行进一步除杂，然后进行固液分离，分离之后的固体烘干待用，分离出的液体保留循环利用；
b、将步骤a得到的烘干后的固体与中性熔融助剂混合后，置于氢氧化钠熔融物中，继续加热至600℃～700℃，并在600℃～700℃下保温2h～6h，获得第一混合物；
c、将第一混合物冷却至80℃～100℃后向其中通入去离子水，获得第二混合物，将第二混合物在40℃～70℃下保温3h～7h后，进行固液分离，获得第一滤渣和第一滤液；
d、将第一滤液在-5℃-0℃下冷冻2-4h，进行固液分离，将所得的滤液浓缩、冷却至常温，分离出固体得到电池级单水氢氧化锂；所述中性熔融助剂与所述含锂矿石的质量之比为1:5～10；
所述含锂矿石与所述氢氧化钠熔融物的质量之比为1:2～4。
进一步的，所述步骤a中的烘干温度是80℃；
进一步的，步骤d中分离出固体的方法为静置沥出、板框式压滤或离心分离；
进一步的，所述步骤d中浓缩的过程为：将所得滤液蒸发浓缩至原体积的1/4。进一步的，所述含锂矿石和步骤a中去离子水的质量比例为1:1-2。
进一步的，所述中性熔融助剂为萤石和/或氧化铝。
进一步的，在所述步骤a中，将含锂岩石粉碎至全部过50目～150目筛。
进一步的，所述硫酸的浓度为98％，硫酸、无水乙醇与含锂矿石质量比为1:(1-2):3。
进一步的，所述含锂矿石与步骤c中去离子水的质量之比为1:2-4。
进一步的，步骤a中，所述含锂矿石是指将其中的含锂化合物换算为Li2O的形式后，所述Li2O的质量百分数不低于5％的含锂矿石。
更进一步的，所述含锂矿石为锂云母、锂辉石、锂磷铝石和透锂长石中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
本发明首先将锂源进行除杂后和中性熔融助剂混合，再通过与氢氧化钠熔融物混合即可浸取含锂矿石中的锂，然后通过水浸及固液分离，冷冻除钠即可获得氢氧化锂与其他氢氧化物的混合水溶液，氢氧化物及中性熔融助剂会造成含锂矿石中铝离子、铁离子等杂质离子的部分游离，从而产生絮状物；因此，冷冻除钠后首先固液分离除去混合物中的絮状物，然后浓缩冷却至氢氧化锂析出后，采用如静置沥出—板框式压滤—离心分离等任意方法最终实现固液分离，最后通过浓缩、冷却等操作即可获得电池级单水氢氧化锂。本发明的制备方法简单，熔融过程加热温度600℃-700℃，相比现有技术中的工艺，不仅避免了以水为介质的反应，产品纯度较高，不会产生较高的蒸汽压，因此对设备要求不高，且工艺更加安全；而且熔融温度较低，还能大幅降低提取过程中的能耗，降低制备成本。
具体实施方式
以下实施例中所用锂云母中的含锂化合物换算为Li2O的形式后，Li2O的质量百分数均为5.1％-5.5％。
实施例1：一种电池级单水氢氧化锂的新型制备方法，依次包括以下步骤：
a、将5000g锂云母粉碎至全部过50目筛后和7L去离子水混合并加热至55℃，在55℃下保温反应3h后，过滤、洗涤，得到初步除杂的锂矿石和滤液，向初步除杂后的锂矿石中依次加入5kg、98％硫酸和5kg无水乙醇进行进一步除杂，然后过滤，过滤之后的固体于80℃烘干待用，滤液保留循环利用；
b、将10kg氢氧化钠加热至熔融获得氢氧化钠熔融物，同时将步骤a得到的烘干后固体与600g氧化铝混合，将其加入上述氢氧化钠熔融物中，混合均匀后，继续加热至600℃，并在600℃下保温6h，获得第一混合物；
c、将上述第一混合物冷却至80℃后，向其中通入15L去离子水，获得第二混合物，将上述第二混合物在70℃下保温3h后，过滤，获得第一滤渣和第一滤液；
d、将上述第一滤液在0℃下冷冻4h后，固液分离，将所得滤液蒸发浓缩至原体积的1/4，然后冷却至常温，再离心得到652g电池级单水氢氧化锂。
实施例2：一种电池级单水氢氧化锂的新型制备方法，依次包括以下步骤：
a、将5000g锂云母至全部过100目筛粉碎后和7L去离子水混合并加热至60℃，在60℃下保温反应2h后，过滤、洗涤，得到初步除杂的锂矿石和滤渣，向初步除杂后的锂矿石中依次加入5kg、98％硫酸和10kg无水乙醇进行进一步除杂，然后过滤，过滤之后的固体于80℃烘干待用，滤液保留循环利用。
b、将15kg氢氧化钠加热至熔融获得氢氧化钠熔融物，同时将步骤a得到的烘干后固体与600g萤石混合，将其加入上述氢氧化钠熔融物中，混合均匀后，继续加热至700℃，并在700℃下保温2h，获得第一混合物；
c、将上述第一混合物冷却至90℃后，向其中通入20L去离子水，获得第二混合物，将上述第二混合物在40℃下保温7h，过滤，获得第一滤渣和第一滤液；
d、将上述第一滤液在-3℃下冷冻3h后，固液分离，将所得滤液蒸发浓缩至原体积的1/4，然后冷却至常温，再离心得到648g电池级单水氢氧化锂。
实施例3：一种电池级单水氢氧化锂的新型制备方法，包括以下步骤：
a、将5000g锂云母粉碎至全部过50目筛后和7L去离子水混合并加热至65℃，在65℃下保温反应2h后，过滤、洗涤，得到初步除杂的锂矿石和滤渣，向初步除杂后的锂矿石中加入7kg、98％硫酸和15kg无水乙醇进行进一步除杂，然后过滤，过滤之后的固体于80℃烘干待用，滤液保留循环利用。
b、将20kg氢氧化钠加热至熔融获得氢氧化钠熔融物，同时将步骤a得到的烘干后固体与1000g氧化铝混合后，将其加入上述氢氧化钠熔融物中，混合均匀，继续加热至650℃，并在650℃下保温4h，获得第一混合物；
c、将上述第一混合物冷却至90℃后向其中通入15L去离子水，获得第二混合物，将上述第二混合物在60℃下保温4h，过滤，获得第一滤渣和第一滤液；
d、将上述第一滤液在-5℃下冷冻2h后，固液分离，将所得滤液蒸发浓缩至原体积的1/4，然后冷却至常温，再离心得到653g电池级单水氢氧化锂；
实施例4：一种单水氢氧化锂的制备方法，依次包括以下步骤：
a、将10kg氢氧化钠加热至熔融获得氢氧化钠熔融物；
b、将5000g锂云母粉碎后与600g碱性熔融助剂氧化钙置于氢氧化钠熔融物中，继续加热至600℃，并在600℃下保温6h，获得第一混合物；
c、将上述第一混合物冷却至80℃后向其中通入15L去离子水，获得第二混合物，将上述第二混合物在70℃下保温3h，过滤，获得第一滤渣和第二滤液；
d、将上述第一滤液蒸发浓缩至原体积的1/4，然后将其冷却至常温，再离心得到635g单水氢氧化锂。
各实施例的产物检测结果如表1所示，可以看出，与实施例4相比，本发明的方法制备得到的电池级单水氢氧化锂纯度更好，达到99.5％，同时杂质含量也进一步降低。
表1

Claims (9)

1.一种电池级单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法依次包括以下步骤：
a、将含锂矿石粉碎后和去离子水混合，加热至55-65℃后，在55-65℃下保温反应2-3h，过滤、洗涤，得到初步除杂的锂矿石和滤液，向初步除杂后的锂矿石中依次加入硫酸和无水乙醇进行进一步除杂，然后进行固液分离，分离之后的固体烘干待用；
b、将步骤a得到的烘干后的固体与中性熔融助剂混合后，置于氢氧化钠熔融物中，继续加热至600℃～700℃，并保温2h～6h，获得第一混合物；
c、将第一混合物冷却至80℃～100℃后向其中通入去离子水，获得第二混合物，将第二混合物在40℃～70℃下保温3h～7h后，进行固液分离，获得第一滤渣和第一滤液；
d、将第一滤液在-5℃-0℃下冷冻2-4h后，进行固液分离，将所得的滤液浓缩、冷却至常温，得到电池级单水氢氧化锂；
所述中性熔融助剂与所述含锂矿石的质量之比为1:5～10；
所述含锂矿石与所述氢氧化钠熔融物的质量之比为1:2～4。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中性熔融助剂为萤石和/或氧化铝。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤a中，将含锂岩石粉碎至全部过50目～150目筛。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸、无水乙醇与含锂矿石质量比为1:1-2:3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含锂矿石与步骤c中去离子水的质量之比为1:2-4。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d中浓缩的过程为：将所得滤液蒸发浓缩至原体积的1/4。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，进一步除杂后分离出的液体保留进行循环利用。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述含锂矿石是指将其中的含锂化合物换算为Li2O的形式后，所述Li2O的质量百分数不低于5％的含锂矿石。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述含锂矿石为锂云母、锂辉石、锂磷铝石和透锂长石中的至少一种。
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