CN108584992A - 一种气相法制备无水氯化锂的方法 - Google Patents

一种气相法制备无水氯化锂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种气相法制备无水氯化锂的方法，在保护气氛中，采用氯化氢对无水氢氧化锂进行氯化反应，得到无水氯化锂。本发明采用氯化氢直接氯化无水氢氧化锂制备无水氯化锂，不会产生副产品，制备的无水氯化锂产品纯度大于99.0％；同时，本发明提供的制备方法原料成本低、工艺流程短、设备简单、可操作性强，无需后处理操作，没有固、液、气废弃物的排放，不造成二次污染，能耗和生产成本低，易于工业规模生产。

Description

一种气相法制备无水氯化锂的方法
技术领域
本发明涉及化合物制备技术领域，具体涉及一种气相法制备无水氯化锂的方法。
背景技术
随着锂材工业的高速发展，氯化锂作为制备金属锂的原料、金属合金的焊接剂、空调除湿剂、制药工业以及特种水泥原料等，需求日益增加。与此同时，氯化锂及其衍生产品在受控核聚变反应、铝锂合金、锂离子电池、光通信中的非线性光学材料等行业的需求大幅增长，增加了对原料氯化锂的需求。因此，高效、低成本氯化锂的制备方法成为研究的热点。
当前无水氯化锂的制备主要采用以下两种方法：(1)氢氧化锂或碳酸锂转化法，该方法采用氢氧化锂或碳酸锂与盐酸反应生成氯化锂，再经分离、洗涤、浓缩、结晶干燥等工序后得到无水氯化锂产品；其缺点主要是该过程需经多次洗涤、浓缩等工序，能源浪费大。(2)矿石直接转化法，该方法以锂辉石精矿为原料，首先将锂辉石精矿转化硫酸锂，再由硫酸锂制得氢氧化锂或碳酸锂，最后通过方法(1)制备无水氯化锂；缺点主要是工艺流程长，操作工序多，设备投资大，且容易造成金属锂的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气相法制备无水氯化锂的方法，本发明提供的方法工艺流程短、操作简单，且能耗和生产成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种气相法制备无水氯化锂的方法，包括以下步骤：
在保护气氛中，采用氯化氢对无水氢氧化锂进行氯化反应，得到无水氯化锂。
优选地，所述无水氢氧化锂与氯化氢的摩尔比为1：(1.2～1.6)。
优选地，所述无水氢氧化锂的制备方法，包括以下步骤：
在保护气氛中，将氢氧化锂原料进行脱水处理，得到无水氢氧化锂。
优选地，所述脱水处理的温度为100～200℃，时间为10～14h。
优选地，所述氯化反应的温度为350～600℃，时间为3～5h。
优选地，所述氯化反应前包括，将所述无水氢氧化锂置于反应器中进行预热处理。
优选地，所述预热处理的温度为300～500℃，时间为0.5～1h。
优选地，所述氯化反应的过程中生成酸雾，所述酸雾通过酸雾吸收剂去除。
优选地，所述酸雾吸收剂包括NaOH或Ca(OH)2。
本发明提供了一种气相法制备无水氯化锂的方法，在保护气氛中，采用氯化氢对无水氢氧化锂进行氯化反应，得到无水氯化锂。本发明采用氯化氢直接氯化无水氢氧化锂制备无水氯化锂，不会产生副产品，制备得到的无水氯化锂产品纯度大于99.0％。同时，本发明提供的制备方法原料成本低、工艺流程短、设备简单、可操作性强，无需后处理操作，没有固、液、气废弃物的排放，不造成二次污染，能耗和生产成本低，易于工业规模生产。
具体实施方式
本发明提供了一种气相法制备无水氯化锂的方法，包括以下步骤：
在保护气氛中，采用氯化氢对无水氢氧化锂进行氯化反应，得到无水氯化锂。
在本发明中，所述无水氢氧化锂与氯化氢的摩尔比优选为1：(1.2～1.6)，更优选为1：(1.3～1.5)，最优选为1：1.4。在本发明中，所述无水氢氧化锂的制备方法，优选包括以下步骤：
在保护气氛中，将氢氧化锂原料进行脱水处理，得到无水氢氧化锂。
本发明对于提供所述脱水处理所需保护气氛的保护气体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的保护气体即可，具体入氩气。
本发明对于所述氢氧化锂原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述脱水处理的温度优选为100～200℃，更优选为150℃；时间优选为10～14h，更优选为12h。
在本发明中，所述脱水处理是为了去除所述氢氧化锂原料中的结晶水，保证所述氯化反应顺利进行。
在本发明中，所述氯化氢优选为高纯氯化氢(纯度为99.8％以上)。本发明对于所述氯化氢的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述氯化反应前优选包括，将所述无水氢氧化锂置于反应器中进行预热处理。在本发明中，所述预热处理的温度优选为300～500℃，更优选为450℃；时间优选为0.5～1h。
本发明对于所述反应器没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的反应器即可。在本发明的实施例中，具体是将无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后将装有无水氢氧化锂的镍级哈氏坩埚放入反应器中进行预热处理。
在本发明中，所述预热处理是为了除去反应器中水分，同时进一步去除反应原料中的水分。
完成所述预热处理后，本发明优选向反应器中通入保护气体提供保护气氛，10～20min后再通入氯化氢进行氯化反应。
本发明对于所述保护气体的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的保护气体即可，具体如氩气。
在本发明中，所述氯化反应的温度优选为350～600℃，更优选为400～500℃；时间优选为3～5h，更优选为4h。
在本发明中，所述无水氢氧化锂与氯化氢进行氯化反应的反应式如下所示：
在本发明中，所述氯化反应的过程中生成酸雾，所述酸雾优选通过酸雾吸收剂去除。本发明对于所述酸雾吸收剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够吸收酸雾的试剂即可；在本发明中，所述酸雾吸收剂优选包括NaOH或Ca(OH)2。在本发明中，所述氯化反应过程中生成的H2O(g)与反应原料HCl(g)会形成酸雾，通过酸雾吸收剂吸收去除，没有额外的固、液、气废弃物的排放，不造成二次污染。
完成所述氯化反应后，本发明优选将体系空冷后取出反应器中所得无水氯化锂，包装后得到无水氯化锂产品。
本发明采用氯化氢直接氯化无水氢氧化锂制备无水氯化锂，不会产生副产品，，制备的无水氯化锂产品纯度大于99.0％。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至450℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.2，向所述反应器中通入氯化氢，在450℃条件下进行氯化反应3h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.15％。
实施例2
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至450℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.2，向所述反应器中通入氯化氢，在450℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.35％。
实施例3
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至450℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.2，向所述反应器中通入氯化氢，在450℃条件下进行氯化反应5h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.40％。
实施例4
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至450℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.4，向所述反应器中通入氯化氢，在450℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.45％。
实施例5
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至450℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.6，向所述反应器中通入氯化氢，在450℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.50％。
实施例6
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至500℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.2，向所述反应器中通入氯化氢，在550℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.45％。
实施例7
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至500℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.4，向所述反应器中通入氯化氢，在550℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.62％。
实施例8
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至500℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.6，向所述反应器中通入氯化氢，在550℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.76％。
实施例9
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至500℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.4，向所述反应器中通入氯化氢，在600℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.62％。
实施例10
在氩气保护下，将氢氧化锂原料在150℃条件下进行脱水处理12h，得到无水氢氧化锂；
将所述无水氢氧化锂装入镍级哈氏坩埚中，然后置于反应器中，通电加热至500℃，恒温进行预热处理0.5h后通入氩气，10min后，按无水氢氧化锂与氯化氢摩尔比为1：1.6，向所述反应器中通入氯化氢，在600℃条件下进行氯化反应4h；体系空冷后取出反应器中产物，经分析无水氯化锂纯度为99.78％。
由以上实施例可知，本发明采用氯化氢直接氯化无水氢氧化锂制备无水氯化锂，不会产生副产品，制备的无水氯化锂产品纯度大于99.0％。同时，本发明提供的制备方法原料成本低、工艺流程短、设备简单、可操作性强，无需后处理操作，没有固、液、气废弃物的排放，不造成二次污染，能耗和生产成本低，易于工业规模生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种气相法制备无水氯化锂的方法，包括以下步骤：
在保护气氛中，采用氯化氢对无水氢氧化锂进行氯化反应，得到无水氯化锂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无水氢氧化锂与氯化氢的摩尔比为1：(1.2～1.6)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无水氢氧化锂的制备方法，包括以下步骤：
在保护气氛中，将氢氧化锂原料进行脱水处理，得到无水氢氧化锂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱水处理的温度为100～200℃，时间为10～14h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化反应的温度为350～600℃，时间为3～5h。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述氯化反应前包括，将所述无水氢氧化锂置于反应器中进行预热处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预热处理的温度为300～500℃，时间为0.5～1h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化反应的过程中生成酸雾，所述酸雾通过酸雾吸收剂去除。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述酸雾吸收剂包括NaOH或Ca(OH)2。
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