JP2011518257A - 高純度水酸化リチウムと塩酸とを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
CaO+H2O=Ca(OH)2+熱
Li2CO3+Ca(OH)2=2LiOH(aq)+CaCO3
2LiOH(aq)=2LiOH・H2O(水酸化リチウム一水和物)
2Cl−→Cl2+2e− アノードでのイオン反応
2H2O+2e−→H2+2OH− カソードでのイオン反応
2Cl−+2H2O→Cl2+H2+2OH− 全体のイオン反応
2LiCl+2H2O→2H2O+2LiOH 全体反応
本発明の方法の好適実施例を開示している図面を参照すると、天然のもの、或いはその他の方法で入手可能なもの、例えば鉱石から入手可能なもの、とすることができる塩化リチウム含有塩水(1)が提供される。この塩水は、不要なイオン又はその他の不純物の量を減少させるための一次精製工程(2)を受ける。これは、例えば、上述したような、或いは当該技術分野で知られているその他の処理により、マグネシウム、ホウ素、バリウム、カルシウム、又はナトリウム、を不溶性塩として沈殿させることによって達成することができる。例えば、塩水のpHをアルカリにより調節して不要なイオンの水酸化物を沈殿させることによって達成することができる。その後、この塩水は、そのような塩水を利用する他の処理(3)に使用することが可能であり、或いは、本出願により関連性の高いものとして、上述したようなイオン交換による二次精製工程(4)を受けることができる。最終的に、電気分解前の塩水中のカルシウム(Ca)及びマグネシウム(Mg)の総量は、化学的処理、天日乾燥処理、及び/又はイオン交換処理、の任意の組み合わせによって150ppb以下になる。
Claims (49)
- ナトリウムと場合によってはカリウムとを同時に含有するリチウム含有塩水を濃縮して、この塩水からナトリウムと場合によってはカリウムとを沈殿させる工程(a)と、
必要に応じて、前記塩水を精製して、ホウ素、マグネシウム、カルシウム、硫酸塩、及びその他の残留ナトリウム又は残留カリウムの濃度を、ゼロとし又は低減する工程(b)と、
前記塩水のpHを約10.5〜11に調節して、リチウム以外のカチオンを更に除去する工程(c)と、
前記塩水をイオン交換によって更に精製して、カルシウム及びマグネシウムの合計濃度を150ppb以下に低減する工程(d)と、
前記塩水を電気分解して、カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下だけ含有する水酸化リチウム溶液を、副産物としての塩素ガス及び水素ガスと共に産生する工程(e)と、
前記水酸化リチウム溶液を濃縮及び結晶化して、水酸化リチウム一水和物の結晶を産生する工程(f)と、
を有する水酸化リチウム一水和物の製造方法。 - 前記工程(f)の水酸化リチウム溶液を、高純度リチウム製品、好ましくは高純度炭酸リチウムに変換する請求項1に記載の製造方法。
- 前記水酸化リチウム一水和物の結晶を遠心分離する工程を更に有する請求項1に記載の製造方法。
- 遠心分離された前記結晶を乾燥し、その後、その乾燥された結晶をパッケージ化する工程を更に有する請求項3に記載の製造方法。
- 前記塩水を、電気分解前に約2%〜約7%のリチウム濃度に濃縮する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(a)のリチウム含有塩水を、天日干しによって濃縮する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のホウ素の量を、有機抽出処理又はイオン交換によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のマグネシウムの量を、石灰又は消石灰との制御された反応によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のマグネシウムの量を、石灰及び消石灰との制御された反応によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のカルシウムの量を、シュウ酸処理によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中の硫酸塩の量を、バリウム処理によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のナトリウムの量を、分別結晶法によって低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを約11に調節する請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを、鉄、カルシウム、及びマグネシウムの含有量に対して化学量論的に等量の水酸化リチウム及び炭酸リチウムを添加することによって調節する請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを、請求項1に記載の製造方法による生成物として得られる水酸化リチウム及び炭酸リチウムを添加することによって調節する請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩水中のカルシウム及びマグネシウムの合計濃度を、イオン交換によって150ppb以下に低減する請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、カチオンを選択的に通過させると共にアニオンの通過を阻止する半透膜を使用する請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、両電極が高耐腐食性材料で構成されている請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、両電極が被覆されたチタン及びニッケルで構成されている請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、電気化学セルが「擬似ゼロギャップ」構成で配置されている請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、単極膜セル、好ましくはIneos ChlorFM1500単極膜、を使用する請求項1に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、カソード側電極が、乱流の発生とガス放出とを促進するためのランタンブレード構成である請求項1に記載の製造方法。
- ナトリウムと場合によってはカリウムとを同時に含有するリチウム含有塩水を濃縮して、この塩水からナトリウムと場合によってはカリウムとを沈殿させる工程(a)と、
必要に応じて、前記塩水を精製して、ホウ素、マグネシウム、カルシウム、硫酸塩、及びその他の残留ナトリウム又は残留カリウムの濃度を、ゼロとし又は低減する工程(b)と、
前記塩水のpHを約10.5〜11に調節して、リチウム以外のカチオンを更に除去する工程(c)と、
前記塩水をイオン交換によって更に精製して、カルシウム及びマグネシウムの合計濃度を150ppb以下に低減する工程(d)と、
前記塩水を電気分解して、カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下だけ含有する水酸化リチウム溶液を、副産物としての塩素ガス及び水素ガスと共に産生する工程(e)と、
過剰水素による前記塩素ガスの燃焼によって塩酸を産生する工程(f)と、
を有する塩酸の製造方法。 - 前記工程(e)の水酸化リチウム溶液を、高純度リチウム製品、好ましくは高純度炭酸リチウムに変換する請求項23に記載の製造方法。
- 水酸化リチウム溶液を濃縮及び結晶化して、水酸化リチウム一水和物の結晶を産生する工程を更に有する請求項24に記載の製造方法。
- 前記結晶を乾燥する工程を更に有する請求項25に記載の製造方法。
- 前記塩水を、電気分解前に約2%〜約7%のリチウム濃度に濃縮する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(a)のリチウム含有塩水を、天日干しによって濃縮する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のホウ素の量を、有機抽出処理によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のマグネシウムの量を、石灰又は消石灰との制御された反応によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のマグネシウムの量を、石灰との制御された反応によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のカルシウムの量を、シュウ酸処理によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中の硫酸塩の量を、バリウム処理によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記工程(b)の塩水中のナトリウムの量を、分別結晶法によって低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを約11に調節する請求項23に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを、鉄、カルシウム、及びマグネシウムの含有量に対して化学量論的に等量の水酸化リチウム及び炭酸リチウムを添加することによって調節する請求項23に記載の製造方法。
- 前記塩水のpHを、請求項23に記載の製造方法による生成物として得られる水酸化リチウム及び炭酸リチウムを添加することによって調節する請求項23に記載の製造方法。
- 前記塩水中のカルシウム及びマグネシウムの合計濃度を、イオン交換によって150ppb以下に低減する請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、カチオンを選択的に通過させると共にアニオンの通過を阻止する半透膜を使用する請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、両電極が高耐腐食性材料で構成されている請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、両電極が被覆されたチタン及びニッケルで構成されている請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、電気化学セルが「擬似ゼロギャップ」構成で配置されている請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、単極膜セル、好ましくはIneos ChlorFM1500単極膜セル、又はその他の市販の単極膜セル、を使用する請求項23に記載の製造方法。
- 前記電気分解の工程において、カソード側電極が、乱流の発生とガス放出とを促進するためのランタンブレード構成である請求項23に記載の製造方法。
- ナトリウムと場合によってはカリウムとを同時に含有するリチウム含有塩水を精製して、カルシウム及びマグネシウムの合計濃度を150ppbに低減する工程(a)と、
前記塩水を電気分解して、カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下だけ含有する水酸化リチウム溶液を、副産物としての塩素ガス及び水素ガスと共に産生する工程(b)と、
前記水酸化リチウム溶液を濃縮及び結晶化して、水酸化リチウム一水和物の結晶を産生する工程(c)と、
を有する水酸化リチウム一水和物の結晶の製造方法。 - ナトリウムと場合によってはカリウムとを同時に含有するリチウム含有塩水を精製して、カルシウム及びマグネシウムの合計濃度を150ppbに低減する工程(a)と、
前記塩水を電気分解して、カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下だけ含有する水酸化リチウム溶液を、副産物としての塩素ガス及び水素ガスと共に産生する工程(b)と、
過剰水素による前記塩素ガスの燃焼によって塩酸を産生する工程(c)と、
を有する塩酸の製造方法。 - ナトリウムと場合によってはカリウムとを同時に含有するリチウム含有塩水を精製して、カルシウム及びマグネシウムの合計濃度を150ppbに低減する工程(a)と、
前記塩水を電気分解して、カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下だけ含有する水酸化リチウム溶液を、副産物としての塩素ガス及び水素ガスと共に産生する工程(b)と、
前記水酸化リチウム溶液を濃縮及び結晶化して、水酸化リチウム一水和物の結晶を産生する工程(c)と、
過剰水素による前記塩素ガスの燃焼によって塩酸を産生する工程(d)と、
を有する水酸化リチウム一水和物及び塩酸の両方の製造方法。 - カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下、好ましくは合計で50ppb以下、最も好ましくは合計で15ppb以下、だけ含有する水酸化リチウム一水和物。
- カルシウム及びマグネシウムを合計で150ppb以下、好ましくは合計で50ppb以下、最も好ましくは合計で15ppb以下、だけ含有する含水水酸化リチウム。
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