CN109734112B - 一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法 - Google Patents

Abstract

一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法，包括以下步骤：(1)将氟化锂加入到无机酸液中，搅拌获得酸化物料；(2)向酸化物料中加入铝盐和钠盐，在20～80℃下搅拌反应，获得混合物料；(3)将混合物料过滤分离出滤渣，水洗滤渣，烘干去除水分，获得锂钠冰晶石。本发明的方法所使用的均为化工领域常见原料，获取方便，并且该发明方案对实验设备要求低，普通的加热搅拌即可；操作简单，安全可靠。

Description

一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法。

背景技术

近年来，我国电解铝工业迅速发展，在铝电解质中除冰晶石(Na₃AlF₆)、氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF₂)等物相以外，锂钠冰晶石相(LiNa₂AlF₆、Li₃Na₃Al₂F₁₂)也是较为常见的，这两种物质一般均是在高温熔盐环境中形成。

在目前的研究过程中，借助水溶液合成的方法去获得该物质的研究较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法，通过酸溶氟化锂、加铝盐和钠盐、洗涤干燥等一系列步骤后制备得到不同的锂钠冰晶石组合；基于水溶液合成沉淀法，在较低温(20～100℃)的环境中得到目标产物。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将氟化锂加入到无机酸液中，在30～80℃下搅拌反应20～60min，获得酸化物料；所述的无机酸液中的无机酸为HCl、H₂SO₄和/或HNO₃，无机酸液的总浓度为0.8～1.2M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为20～40g/L；

2、向酸化物料中加入铝盐和钠盐，在20～80℃下搅拌反应90～150min，获得混合物料；其中铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:(4～24)，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为1:1～1:3；

3、将混合物料过滤分离出滤渣，水洗滤渣至洗液为中性，将滤渣烘干去除水分，获得锂钠冰晶石。

上述的铝盐为氯化铝、硫酸铝和/或硝酸铝。

上述的钠盐为氯化钠、硫酸钠和/或硝酸钠。

上述的步骤3中，烘干的温度为120±20℃，时间2h以上。

上述的步骤1中的主要反应的反应式为：

LiF+HCl＝LiCl+HF、

2LiF+H₂SO₄＝Li₂NO₄+2HF

和/或

LiF+HNO₃＝LiNO₃+HF。

上述的步骤2中的主要反应的反应式为：

3Li⁺+12HF+2Al³⁺+3Na⁺＝Li₃Na₃Al₂F₁₂+12H⁺

和

Li⁺+6HF+Al³⁺+2Na⁺＝LiNa₂AlF₆+6H⁺。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：所使用的均为化工领域常见原料，获取方便，并且该发明方案对实验设备要求低，普通的加热搅拌即可；操作简单，安全可靠。本发明基于水溶液合成法亦可获得与铝电解质相似的物相组成；同时，此方法也可以为处理含氟化锂废料引导一个可行的方向。

附图说明

图1为本发明实施例1中的锂钠冰晶石的XRD图；

图2为本发明实施例3中的锂钠冰晶石的XRD图。

具体实施方式

本发明实施例中进行反应时采用的反应容器内衬聚四氟乙烯。

本发明实施例中采用试剂原料市售可得。

本发明实施例中的氟化锂为工业级产品。

本发明实施例中干燥是在120±20℃烘干2h以上。

实施例1

1、将氟化锂加入到无机酸液中，在30℃下搅拌反应60min，获得酸化提纯物料；无机酸液中的无机酸为HCl，无机酸液的总浓度为0.8M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为40g/L；

向酸浸提纯物料中加入铝盐和钠盐，在30℃下搅拌反应150min，获得混合物料；其中铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:12，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为1:1；所述的铝盐为氯化铝，所述的钠盐为氯化钠；

将混合物料过滤分离出滤渣，水洗滤渣至洗液为中性(pH＝7.0)，将滤渣烘干去除水分，烘干的温度为120±20℃，时间2h以上，获得锂钠冰晶石，通过X射线衍射仪(XRD)进行定性分析，结果如图1所示。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将氟化锂加入到无机酸液中，在40℃下搅拌反应50min；所述的无机酸液中的无机酸为HCl、H₂SO₄和HNO₃的等质量混合酸，无机酸液的总浓度为0.9M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为35g/L；

(2)向酸浸提纯物料中加入铝盐和钠盐，在40℃下搅拌反应140min；铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:6，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为2:3；所述的铝盐为氯化铝、硫酸铝和硝酸铝的等质量混合物，所述的钠盐为氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的等质量混合物。

实施例3

(1)将氟化锂加入到无机酸液中，在50℃下搅拌反应40min；所述的无机酸液中的无机酸为H₂SO₄和HNO₃的等质量混合酸，无机酸液的总浓度为1.0M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为30g/L；

(2)向酸浸提纯物料中加入铝盐和钠盐，在50℃下搅拌反应120min；铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:5，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为1:2；所述的铝盐为硫酸铝和硝酸铝的等质量混合物，所述的钠盐为硫酸钠和/硝酸钠的等质量混合物。锂钠冰晶石XRD分析结果如图2所示。

实施例4

(1)将氟化锂加入到无机酸液中，在60℃下搅拌反应30min；所述的无机酸液中的无机酸为HNO₃，无机酸液的总浓度为1.1M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为25g/L；

(2)向酸浸提纯物料中加入铝盐和钠盐，在60℃下搅拌反应100min；铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:4，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为2:5；述的铝盐为硝酸铝，所述的钠盐为硝酸钠。

实施例5

(1)将氟化锂加入到无机酸液中，在80℃下搅拌反应20min；所述的无机酸液中的无机酸为H₂SO₄，无机酸液的总浓度为1.2M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为20g/L；

(2)向酸浸提纯物料中加入铝盐和钠盐，在80℃下搅拌反应90min；铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:24，钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为1:3；所述的铝盐为硫酸铝，所述的钠盐为硫酸钠。

Claims (2)

1.一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氟化锂加入到无机酸液中，在30~80℃下搅拌反应20~60min，获得酸化物料；所述的无机酸液中的无机酸为HCl、H₂SO₄和/或HNO₃，无机酸液的总浓度为0.8~1.2M；氟化锂和无机酸液的用量比例按固液比为20~40g/L；

（2）向酸化物料中加入铝盐和钠盐，在20~80℃下搅拌反应90~150min，获得混合物料；其中铝盐的加入量按混合物料中Al和F摩尔比为1:（4~24），钠盐的加入量按混合物料中钠与锂的摩尔比为1:1~1:3；所述的铝盐为氯化铝、硫酸铝和/或硝酸铝；所述的钠盐为氯化钠、硫酸钠和/或硝酸钠；

（3）将混合物料过滤分离出滤渣，水洗滤渣至洗液为中性，将滤渣烘干去除水分，获得锂钠冰晶石。

2.根据权利要求1所述的一种用氟化锂制备锂钠冰晶石的方法，其特征在于步骤（3）中，烘干的温度为120±20℃，时间2h以上。

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