DE1183484B

DE1183484B - Verfahren zur Herstellung von Lithiumfluorid

Info

Publication number: DE1183484B
Application number: DEM55973A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Guenther Kraft; Heinz Beck
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1963-03-02
Filing date: 1963-03-02
Publication date: 1964-12-17
Also published as: GB1040661A; US3326631A

Description

Verfahren zur Herstellung von Lithiumfluorid Es ist bekannt, Lithiumfluorid z. B. in der Weise herzustellen, daß festes Lithiumkarbonat mit wäßriger Flußsäure umgesetzt wird. Wegen der-Neigung des dabei entstehenden Lithiumfluorids, beträchtliche Mengen Lithiumkarbonat einzuschließen; kann ein reines Produkt auf diesem Wege nicht oder nur mit großem Aufwand erhalten werden.
Es ist ferner bekannt, Lithiumfluorid aus festem Lithiumchlorid dadurch zu gewinnen, daß jenes mit Bromtrifluorid in großem überschuß in Quarzgefäßen umgesetzt wird. Diese Herstellungsweise ist mit nicht unerheblichen Schwierigkeiten und einem recht hohen apparativen Aufwand verbunden und somit für eine Anwendung im technischen Maßstab wenig geeignet.
Schließlich ist auch bekannt, Lithiumfluorid aus wäßrigen Lithiumsalzlösungen durch Zusatz von Alkalifluorid bei neutralen bis alkalischen Bedingungen zu gewinnen, z. B. in der Art, wie das Lithium bei seiner analytischen Bestimmung als Lithiumfluorid in ammoniakalischer Lösung mit Ammoniumfluorid gefällt wird, oder es durch Umsetzung von Lithiumhydroxidlösung mit wäßriger Flußsäure darzustellen. Nachteilig bei diesen beiden Methoden ist, daß das Lithiumfluorid dabei in einer äußerst feinteiligen und voluminösen Form anfällt, in der es nicht oder. nur sehr schwer filtrierbar ist. Für technische Zwecke ist damit diese einfache Fällungsmethode im. allgemeinen nicht brauchbar.
Es ist daher ein technisches Bedürfnis, auf einfachem naßchemischem Wege ein Lithiumfluorid herstellen zu können, das die Eigenschaften guter Filtrierbarkeit aufweist.
Es wurde nun gefunden, daß man in vorteilhafter Weise und unter Vermeidung der Nachteile .der genannten Verfahren zu einem überraschend gut filtrierbaren Lithiumfluorid gelangen kann, wenn die Fällung aus einer Lithiumsalzlösung durch Zusatz von Fluorwasserstoff oder einem seiner Salze bei einem pH-Wert < 4, vorzugsweise bei einem pH-Wert < 2, eingeleitet und erst dann durch Erhöhung des pH-Wertes gegebenenfalls bis zur Neutralisation vervollständigt wird.
Als fluorhaltige Substanz kann sowohl Fluorwasserstoff, sei es als wäßrige Lösung, sei es im gasförmigen Zustand, als auch ein Fluorid in wäßriger Lösung verwendet werden, das natürlich auch als festes Salz der Lösung zunächst zugesetzt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Fällung, saurer Lithiumsulfatlösungen von einem pH-Wert < 4, vorzugsweise < 2. Für eine optimale Ausbeute ist der Zusatz stöchiometrischer Mengen von Flußsäure und nachfolgende Neutralisation mit z. B. einem Alkalikarbonat oder -hydroxid zweckmäßig. Die Fällung kann dabei bei Raumtemperatur, aber auch bei erhöhter Temperatur vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß das zu Beginn im sauren Milieu gefällte Lithiumfluorid in bereits gut filtrierbarer und in solcher Weise kristallisiert, daß die durch die nachfolgende Neutralisation weiter stattfindende Ausfällung von Lithiumfluorid zu einem grobkristallinen Produkt führt, das nach herkömmlichen Trennverfahren in einfachster Weise aus der Lösung abgetrennt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet in besonders vorteilhafter und wirtschaftlicher Weise Anwendung für die Gewinnung des Lithiums aus lithiumhaltigen Laugen, die bei dem Aufschluß von Lithiumerzen anfallen. Gerade in diesem Fall ist es wünschenswert, in wenigen Verfahrensschritten eine hohe Ausbeute an Lithiumsalz zu erhalten. Die Fällung des Lithiums als Lithiumfluorid als einem der schwerstlöslichen bekannten Lithiumsalze ist für diesen Zweck zwar schon wiederholt angestrebt worden, konnte aber aus dem genannten Grund der schlechten Filtrierbarkeit nicht technisch verwirklicht werden. Man begnügte .sich deshalb mit der Fällung der deutlich besser als Lithiumfluorid löslichen Verbindungen Lithiumkarbonat oder Lithiumphosphat. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt nun die Fällung des Lithiums aus den Lithiumerzaufschlußlösungen als Fluorid.
An Hand der folgenden Beispiele wird die vorteilhafte Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren demonstriert. In den Beispielen wurde von einer neutralen Lithiumsulfatlösung mit 15 g je Liter ausgegangen.
Beispiel 1 Fällung mit Fluorwasserstoffsäure 11 Li2S04 Lösung ( =15g Li), 90 ml (= 110 g) HF [409/oig] (geringer Überschuß), in einem Guß zugesetzt, etwa 750 ml Na2C03 Lösung, bei Zimmertemperatur gesättigt, im Verlauf von etwa 10 Minuten unter gutem Rühren eingetragen, etwa 1,841 Gesamtvolumen.
Das Lithiumfluorid wurde nach einer Absiizzeit von 5 Minuten nach beendeter Sodazugabe abfiltriert und zweimal mit je 100 ml H20 gewaschen.
Erhalten wurden 52,8g LT (= 14,2 g Li). Das Filtrat (2,041) enthielt 0,8 g Li. Fällausbeute: 94%. Wird auf die Neutralisation mit Soda verzichtet, so wird gleichfalls ein gut filtrierbares Lithiumfluorid erhalten. Die Fällausbeute sinkt jedoch auf etwa 409/o ab, was in Anbetracht der dann vorliegenden H2S04 Lösung nicht überrascht. Wird das Filtrat neutralisiert, fällt erneut Lithiumfluorid - ebenfalls grobkristallin -aus. Die Gesamtausbeute liegt wie- . derum über 909/o.
Beispiel 2 Fällung mit Fluorwasserstoffsäure Ausführungsform: Eintragen der Li-haltigen Lösung in die Fluorwasserstoffsäure In 90 ml (= 110 g) HF [409/oig] (geringer Überschuß) wird 11 Li2S04 Lösung (= 15 g Li) eingetragen.
Die dabei auftretende kristalline UF-Fällung wird durch Zugabe von etwa 750 ml einer bei ZiniMertemperatur gesättigten Na2Co4 Lösung, im Verlauf von etwa 10 Minuten unter gutem Rühren eingetragen, vervollständigt.
Gesamtvolumen etwa 1,841.
Der Niederschlag wurde wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Erhalten wurden 53,0 g UF. Fällausbeute: 94,5 a/o.
Beispiel 3 Fällung mit Natriumfluorid in saurer Lösung 11 Li.s04 Lösung ( =15g Li), angesäuert mit 10 ml H2S04 (1 -f- 1) = etwa 10% der mit HF-Zusatz (s. unter 1) eingebrachten H--Menge, 2,51 NaF-Lösung, bei Zimmertemperatur gesättigt (= 49/oig), 75 ml Na2C04 Lösung (wie unter 1), 3,61 Gesamtvolumen.
Das gefällte Lithiumfiuorid wurde wie unter 1 behandelt. Erhalten wurden 48,5g UF (= 13,1g Li). Das Filtrat enthielt 1,9 g Li. Fällausbeute: 879/o.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Lithiumfluorid aus lithiumhaltigen Lösungen durch Fällung mit Fluorwasserstoff oder einem seiner Salze, d adurch gekennzeichnet, daß die Fällung bei einem pH-Wert S 4, vorzugsweise bei einem pH-Wert S 2, eingeleitet und durch Erhöhung des pH-Wertes, gegebenenfalls bis zur Neutralisation, vervollständigt wird.