JP6612145B2 - Method for producing lithium sulfide - Google Patents

Method for producing lithium sulfide Download PDF

Info

Publication number
JP6612145B2
JP6612145B2 JP2016022946A JP2016022946A JP6612145B2 JP 6612145 B2 JP6612145 B2 JP 6612145B2 JP 2016022946 A JP2016022946 A JP 2016022946A JP 2016022946 A JP2016022946 A JP 2016022946A JP 6612145 B2 JP6612145 B2 JP 6612145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium sulfide
sulfide
reaction
reaction vessel
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016022946A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017141129A (en
Inventor
素志 田村
敏也 松山
一富 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Co Ltd filed Critical Furukawa Co Ltd
Priority to JP2016022946A priority Critical patent/JP6612145B2/en
Publication of JP2017141129A publication Critical patent/JP2017141129A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6612145B2 publication Critical patent/JP6612145B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)

Description

本発明は、硫化リチウムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing lithium sulfide.

硫化リチウムの製造方法として、水酸化リチウムと硫化水素とを反応させて硫化リチウムを製造する方法が知られている。このような硫化リチウムの製造方法に関する技術としては、例えば、特許文献1(特開平9−278423号公報)に記載のものが挙げられる。   As a method for producing lithium sulfide, a method for producing lithium sulfide by reacting lithium hydroxide and hydrogen sulfide is known. As a technique relating to such a method for producing lithium sulfide, for example, a technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-278423) can be cited.

特許文献1(特開平9−278423号公報)には、水酸化リチウムとガス状硫黄源との反応によって硫化リチウムを合成する硫化リチウムの製造方法であって、水酸化リチウムを粒子の直径が0.1mmから1.5mmの粉体とし、反応時の加熱温度を130℃以上、445℃以下とすることを特徴とする硫化リチウムの製造方法が開示されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-278423) discloses a method for producing lithium sulfide in which lithium sulfide is synthesized by a reaction between lithium hydroxide and a gaseous sulfur source, and the particle diameter of lithium hydroxide is 0. A method for producing lithium sulfide is disclosed, wherein the powder is 1 mm to 1.5 mm in powder, and the heating temperature during the reaction is 130 ° C. or higher and 445 ° C. or lower.

特開平9−278423号公報JP-A-9-278423

本発明者らの検討によれば、上記特許文献1に開示されているような従来の硫化リチウムの製造方法において、水酸化リチウム粒子表面に形成された硫化リチウムが一部多硫化リチウムに変わり、反応の進行が停滞する現象が起きやすいことが明らかになった。この場合、硫化リチウム粒子の中心部に水酸化リチウムが残りやすく、生産性に劣っていた。
さらに、本発明者らの検討によれば、上記特許文献1に開示されているような従来の硫化リチウムの製造方法において、水酸化リチウムと硫化水素との反応により生成する水により粒子状の水酸化リチウムが塊状化し、水酸化リチウムと硫化水素との反応面積が減少して反応効率が下がり、生産性が低下してしまうことが明らかになった。
以上の理由から、上記特許文献1に開示されているような従来の硫化リチウムの製造方法は生産性が悪く、工業的生産には向いていなかった。
According to the study by the present inventors, in the conventional method for producing lithium sulfide as disclosed in Patent Document 1, lithium sulfide formed on the surface of lithium hydroxide particles is partially changed to lithium polysulfide, It became clear that a phenomenon in which the progress of the reaction stagnates easily. In this case, lithium hydroxide was likely to remain in the center of the lithium sulfide particles, and the productivity was poor.
Furthermore, according to the study by the present inventors, in the conventional method for producing lithium sulfide as disclosed in Patent Document 1, particulate water is produced by water produced by the reaction between lithium hydroxide and hydrogen sulfide. It became clear that lithium oxide agglomerates, the reaction area between lithium hydroxide and hydrogen sulfide decreases, the reaction efficiency decreases, and the productivity decreases.
For the above reasons, the conventional method for producing lithium sulfide as disclosed in Patent Document 1 has poor productivity and is not suitable for industrial production.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、工業的生産に優れる硫化リチウムの製造方法を提供するものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and provides the manufacturing method of lithium sulfide excellent in industrial production.

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、減圧条件下で、粒子状の水酸化リチウムに対し、硫化水素を接触させることにより、粒子状の水酸化リチウムと硫化水素との反応効率を向上できることを見出して本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to achieve the above-mentioned problems. As a result, the present inventors have found that the reaction efficiency between particulate lithium hydroxide and hydrogen sulfide can be improved by bringing hydrogen sulfide into contact with particulate lithium hydroxide under reduced pressure. It came.

本発明によれば、
水酸化リチウムと硫化水素との反応によって硫化リチウムを合成する硫化リチウムの製造方法であって、
ガス導入管とガス排出管とを備えた反応容器の内部に粒子状の水酸化リチウムを配置する工程(A)と、
上記ガス導入管から上記反応容器の内部に硫化水素を含む反応ガスを導入し、上記粒子状の水酸化リチウムに上記反応ガスを接触させて上記粒子状の水酸化リチウムと上記硫化水素とを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する工程(B)と、
を含み、
上記工程(B)において、上記反応容器の内部の圧力が、絶対圧力で0.101MPa未満である硫化リチウムの製造方法が提供される。
According to the present invention,
A method for producing lithium sulfide by synthesizing lithium sulfide by a reaction between lithium hydroxide and hydrogen sulfide,
A step (A) of disposing particulate lithium hydroxide inside a reaction vessel provided with a gas introduction pipe and a gas discharge pipe;
A reaction gas containing hydrogen sulfide is introduced into the reaction vessel from the gas introduction pipe, and the reaction gas is brought into contact with the particulate lithium hydroxide to react the particulate lithium hydroxide and the hydrogen sulfide. A step (B) for producing particulate lithium sulfide,
Including
In the step (B), a method for producing lithium sulfide in which the pressure inside the reaction vessel is less than 0.101 MPa in absolute pressure is provided.

本発明によれば、工業的生産に優れる硫化リチウムの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of lithium sulfide excellent in industrial production can be provided.

本実施形態における硫化リチウムの製造方法に使用する反応容器の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the reaction container used for the manufacturing method of the lithium sulfide in this embodiment. 本実施形態における硫化リチウムの製造方法に使用する装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus used for the manufacturing method of the lithium sulfide in this embodiment. 実施例1で得られた粉末のX線回折パターンを示す図である。2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the powder obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られた粉末のX線回折パターンを示す図である。2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the powder obtained in Comparative Example 1. FIG.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図において各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示したものであり、実寸とは異なっている。また、数値範囲の「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, similar constituent elements are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate. In the drawings, each component schematically shows the shape, size, and arrangement relationship to the extent that the present invention can be understood, and is different from the actual size. In addition, “to” in the numerical range represents the following from the above unless otherwise specified.

図1は、本実施形態における硫化リチウムの製造方法に使用する反応容器100の一例を示す模式図である。
本実施形態の硫化リチウムの製造方法は、水酸化リチウムと硫化水素との反応によって硫化リチウムを合成する硫化リチウムの製造方法である。より具体的には、本実施形態の硫化リチウムの製造方法は、以下の2つの工程を含んでいる。
(A)ガス導入管101とガス排出管103とを備えた反応容器100の内部に粒子状の水酸化リチウム105を配置する工程
(B)ガス導入管101から反応容器100の内部に硫化水素を含む反応ガスを導入し、粒子状の水酸化リチウム105に反応ガスを接触させて粒子状の水酸化リチウム105と硫化水素とを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する工程
そして、本実施形態の硫化リチウムの製造方法では、工程(B)において、反応容器100の内部の圧力が、絶対圧力で0.101MPa未満であり、より好ましくは0.100MPa以下であり、さらに好ましくは0.098MPa以下である。
反応容器100の内部の圧力が上記上限値未満または以下であると、水酸化リチウム粒子表面における多硫化リチウムの生成を抑制することができ、その結果、硫化リチウムの生産性を向上させることができる。
さらに、反応容器100の内部の圧力が上記上限値未満または以下であると、反応容器100の内部の水分が蒸発しやすくなり、水酸化リチウム105と硫化水素との反応により生成する水の排出を促進できる。これにより、上記反応ガスに含まれる水によって粒子状の水酸化リチウム105が塊状化することを抑制でき、水酸化リチウム105と硫化水素との反応効率が向上し、硫化リチウムの生産性を向上させることができる。
また、工程(B)において、反応容器100の内部の圧力の下限は特に限定されないが、例えば、絶対圧力で0.010MPa以上であり、より好ましくは0.030MPa以上であり、さらに好ましくは0.050MPa以上であり、特に好ましくは0.070MPa以上である。こうすることにより、水酸化リチウムと硫化リチウムとの反応速度がより一層速くなり、その結果、硫化リチウムの生産性をより一層向上させることができる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a reaction vessel 100 used in the method for producing lithium sulfide in the present embodiment.
The method for producing lithium sulfide of the present embodiment is a method for producing lithium sulfide in which lithium sulfide is synthesized by a reaction between lithium hydroxide and hydrogen sulfide. More specifically, the method for producing lithium sulfide of the present embodiment includes the following two steps.
(A) Step of disposing particulate lithium hydroxide 105 in the reaction vessel 100 provided with the gas introduction tube 101 and the gas discharge tube 103 (B) Hydrogen sulfide is introduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction tube 101. A step of producing particulate lithium sulfide by introducing a reaction gas containing the reactant gas and bringing the reactant gas into contact with the particulate lithium hydroxide 105 to react the particulate lithium hydroxide 105 with hydrogen sulfide. In the method for producing lithium sulfide of the embodiment, in step (B), the internal pressure of the reaction vessel 100 is less than 0.101 MPa in absolute pressure, more preferably 0.100 MPa or less, still more preferably 0.8. 098 MPa or less.
When the pressure inside the reaction vessel 100 is less than or less than the above upper limit value, generation of lithium polysulfide on the surface of the lithium hydroxide particles can be suppressed, and as a result, productivity of lithium sulfide can be improved. .
Furthermore, if the pressure inside the reaction vessel 100 is less than or less than the above upper limit value, the water inside the reaction vessel 100 is likely to evaporate, and the water generated by the reaction between the lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide is discharged. Can promote. Thereby, it can suppress that the particulate lithium hydroxide 105 agglomerates with the water contained in the reaction gas, the reaction efficiency between the lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide is improved, and the productivity of lithium sulfide is improved. be able to.
In the step (B), the lower limit of the pressure inside the reaction vessel 100 is not particularly limited. For example, the absolute pressure is 0.010 MPa or more, more preferably 0.030 MPa or more, and still more preferably 0.00. It is 050 MPa or more, and particularly preferably 0.070 MPa or more. By doing so, the reaction rate between lithium hydroxide and lithium sulfide is further increased, and as a result, the productivity of lithium sulfide can be further improved.

さらに、本実施形態に係る硫化リチウムの製造方法によれば、硫化リチウムは粒子状で生成され、生成する硫化リチウムが原料の水酸化リチウムの形状をそのまま継承して反応容器から取り出せる。また、得られる硫化リチウムは原料の水酸化リチウムの形状をそのまま継承できるため粒子径を大きくできることから、大気との接触による表面の酸化分解を抑制できる。
以上から、本実施形態の硫化リチウムの製造方法によれば、硫化リチウムの生産性に優れるとともに、作業性にも優れている。さらに純度が高い硫化リチウムを得ることができる。そのため本実施形態に係る硫化リチウムの製造方法は工業的生産に優れている。
Furthermore, according to the method for producing lithium sulfide according to the present embodiment, lithium sulfide is produced in the form of particles, and the produced lithium sulfide inherits the shape of the raw lithium hydroxide as it is and can be taken out from the reaction vessel. Further, since the obtained lithium sulfide can inherit the shape of the raw material lithium hydroxide as it is, the particle size can be increased, and therefore, oxidative decomposition of the surface due to contact with the atmosphere can be suppressed.
As mentioned above, according to the manufacturing method of lithium sulfide of this embodiment, while being excellent in productivity of lithium sulfide, it is excellent also in workability | operativity. Furthermore, lithium sulfide with high purity can be obtained. Therefore, the method for producing lithium sulfide according to this embodiment is excellent in industrial production.

以下、各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(工程(A))
はじめに、ガス導入管101とガス排出管103とを備えた反応容器100の内部に粒子状の水酸化リチウム105を配置する。
(Process (A))
First, particulate lithium hydroxide 105 is placed inside a reaction vessel 100 including a gas introduction pipe 101 and a gas discharge pipe 103.

反応容器100は、例えば、カーボン、ステンレス鋼、ガラス、アルミナ、アルミニウム、インコネル、ハステロイ等の耐熱性材料により構成されている。得られる硫化リチウムにおいて、不純物である炭酸リチウムの量を低減させる観点および反応容器100の耐強度と金属不純物の混入を防ぐ観点から、反応容器100はステンレス鋼およびガラスから選択される一種または二種以上により構成されていることが好ましく、ガラス製であることがより好ましく、硬質ガラス製または石英ガラス製であることが特に好ましい。
また、反応容器100は撹拌機能が付加された容器でもよい。撹拌機能としては、例えば、ロータリーキルン方式の撹拌機能等が挙げられる。
The reaction vessel 100 is made of a heat resistant material such as carbon, stainless steel, glass, alumina, aluminum, inconel, or hastelloy. In the obtained lithium sulfide, the reaction vessel 100 is one or two selected from stainless steel and glass from the viewpoint of reducing the amount of lithium carbonate which is an impurity, and the strength of the reaction vessel 100 and preventing the mixing of metal impurities. It is preferable to be comprised by the above, It is more preferable that it is made of glass, It is especially preferable that they are made of hard glass or quartz glass.
Further, the reaction vessel 100 may be a vessel to which a stirring function is added. Examples of the agitation function include a rotary kiln type agitation function.

水酸化リチウム105を反応容器100の内部に配置する構成としては特に限定されないが、例えば、図1に示すように、反応容器100の内部に配置された多孔性シート111上に粒子状の水酸化リチウム105を配置する構成が挙げられる。これにより、水酸化リチウム105へ流れてきた反応ガスと、水酸化リチウム105との接触面積を増大させることができるため、反応ガスと水酸化リチウム105との反応をより効果的に進めることができる。
多孔性シート111としては、例えば、ステンレスメッシュ等の金属メッシュ;ステンレスパンチング等のパンチングメタル;ステンレスエキスパンド等のエキスパンドメタル等が挙げられる。
The configuration in which the lithium hydroxide 105 is disposed inside the reaction vessel 100 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, the particulate hydroxide is formed on the porous sheet 111 disposed inside the reaction vessel 100. The structure which arrange | positions the lithium 105 is mentioned. Thereby, since the contact area of the reactive gas that has flowed into the lithium hydroxide 105 and the lithium hydroxide 105 can be increased, the reaction between the reactive gas and the lithium hydroxide 105 can be promoted more effectively. .
Examples of the porous sheet 111 include a metal mesh such as a stainless mesh; a punching metal such as stainless punching; an expanded metal such as stainless steel expand.

水酸化リチウム105はあらかじめ結晶水の脱水および付着水の乾燥を行っておくことが好ましい。これにより、水酸化リチウム105が塊状化することを抑制できたり、水硫化物の生成を抑制できたりするため、反応ガスと水酸化リチウム105との反応をより効果的に進めることができる。
水酸化リチウム105の脱水や乾燥は、例えば、大気中で加熱する方法、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等のガスを流しながら加熱する方法、減圧化で加熱する方法等が挙げられる。
Lithium hydroxide 105 is preferably preliminarily dehydrated with crystal water and dried with attached water. Thereby, since it can suppress that the lithium hydroxide 105 agglomerates or can suppress the production | generation of a hydrosulfide, reaction of a reactive gas and the lithium hydroxide 105 can be advanced more effectively.
Examples of the dehydration and drying of the lithium hydroxide 105 include a method of heating in the air, a method of heating while flowing a gas such as hydrogen gas, nitrogen gas, and argon gas, and a method of heating by reducing the pressure.

(工程(B))
つぎに、ガス導入管101から反応容器100の内部に硫化水素を含む反応ガスを導入し、粒子状の水酸化リチウム105に反応ガスを接触させて粒子状の水酸化リチウム105と硫化水素とを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する。
ここで、下記(1)式のような反応が起きていると考えられる。
2LiOH + HS → LiS +2HO (1)
水酸化リチウム105と硫化水素との反応が進行し、反応系から原料である水酸化リチウム105が消失すると、反応による水の発生が止まるため、水の発生量をモニタリングすることにより、反応の進行度合を知ることができる。
(Process (B))
Next, a reaction gas containing hydrogen sulfide is introduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction pipe 101, and the reaction gas is brought into contact with the particulate lithium hydroxide 105 so that the particulate lithium hydroxide 105 and the hydrogen sulfide are mixed. By reacting, particulate lithium sulfide is produced.
Here, it is considered that the reaction represented by the following formula (1) occurs.
2LiOH + H 2 S → Li 2 S + 2H 2 O (1)
When the reaction between lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide progresses and the raw material lithium hydroxide 105 disappears from the reaction system, water generation due to the reaction stops. Therefore, the reaction proceeds by monitoring the amount of water generated. You can know the degree.

工程(B)において、粒子状の水酸化リチウム105と硫化水素との反応は、前述したように、減圧下でおこなわれる。
工程(B)において、反応容器100の内部への反応ガスの導入量を調節することにより、反応容器100の内部の圧力を制御することが好ましい。
また、本実施形態に係る硫化リチウムの製造方法においては、硫化水素が消費されると反応容器100の内部の圧力が低下するので、その圧力低下を圧力センサ等の圧力検出部で検知し、圧力低下に相当する硫化水素が硫化水素を貯蔵した容器から補給されることが好ましい。これら操作は自動制御で行うことができる。この場合、使用する硫化水素は水酸化リチウム105との反応に必要な量と、硫化水素循環系内の滞留量のみであるため、硫化水素の利用率は大幅に向上し、排ガスの処理も軽減することができる。
In the step (B), the reaction between the particulate lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide is performed under reduced pressure as described above.
In the step (B), it is preferable to control the pressure inside the reaction vessel 100 by adjusting the amount of reaction gas introduced into the reaction vessel 100.
Further, in the method for producing lithium sulfide according to the present embodiment, when the hydrogen sulfide is consumed, the pressure inside the reaction vessel 100 decreases, so that the pressure drop is detected by a pressure detection unit such as a pressure sensor, and the pressure is reduced. It is preferable that hydrogen sulfide corresponding to the decrease is replenished from a container storing hydrogen sulfide. These operations can be performed automatically. In this case, the amount of hydrogen sulfide used is only the amount necessary for the reaction with lithium hydroxide 105 and the amount of residence in the hydrogen sulfide circulation system, so the utilization rate of hydrogen sulfide is greatly improved and the treatment of exhaust gas is reduced. can do.

上記反応ガス中の硫化水素の含有量は、粒子状の水酸化リチウム105との反応速度をより速める観点から、好ましくは50体積%以上であり、より好ましくは70体積%以上であり、さらに好ましくは90体積%以上である。また、上記反応ガス中の硫化水素の濃度は100体積%以下である。
ここで、上記反応ガス中の硫化水素の含有量は、反応容器100の内部に導入される窒素ガスやアルゴンガス、水素ガス等の希釈ガスの導入量を調整することにより制御できる。なお、通常、反応終了時点以降の排ガスに含まれ硫化水素の濃度が反応ガス中の硫化水素の濃度に相当する。
The content of hydrogen sulfide in the reaction gas is preferably 50% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, and further preferably from the viewpoint of further increasing the reaction rate with the particulate lithium hydroxide 105. Is 90% by volume or more. The concentration of hydrogen sulfide in the reaction gas is 100% by volume or less.
Here, the content of hydrogen sulfide in the reaction gas can be controlled by adjusting the introduction amount of a dilution gas such as nitrogen gas, argon gas, or hydrogen gas introduced into the reaction vessel 100. Usually, the concentration of hydrogen sulfide contained in the exhaust gas after the end of the reaction corresponds to the concentration of hydrogen sulfide in the reaction gas.

粒子状の水酸化リチウム105のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50は、好ましくは1.5mm以下であり、より好ましくは1.0mm以下である。平均粒子径d50が上記上限値以下であると、水酸化リチウム105と反応ガスとの接触面積が大きくなり反応が促進されるため、得られる硫化リチウム中の未反応原料をより低減させることができる。その結果、より高純度の硫化リチウムを得ることができる。
また、水酸化リチウム105のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50は、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.2mm以上である。平均粒子径d50が上記下限値以上であると、反応系で発生した水が硫化リチウム粒子に付着して粒子が固着するのを防ぐことができる。また反応ガスとともに水酸化リチウムや得られた硫化リチウムが排気されてしまうことを抑制することができるため、排ガス処理をより単純なものにすることができる。また、水酸化リチウムや得られた硫化リチウムが反応ガスによって飛散することを抑制することができるため、硫化リチウムの収率を向上させることができる。
The average particle diameter d 50 in the weight-based particle size distribution of the particulate lithium hydroxide 105 by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring method is preferably 1.5 mm or less, more preferably 1.0 mm or less. When the average particle diameter d50 is not more than the above upper limit value, the contact area between the lithium hydroxide 105 and the reaction gas is increased and the reaction is promoted, so that the unreacted raw material in the obtained lithium sulfide can be further reduced. it can. As a result, higher purity lithium sulfide can be obtained.
The average particle size d 50 in the weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method of lithium hydroxide 105 is preferably 0.1mm or more, more preferably 0.2mm or more. Average the particle size d 50 is not less than the above lower limit, the water generated in the reaction system can be prevented from sticking particles adhere to the lithium sulfide particles. Moreover, since it can suppress that lithium hydroxide and the obtained lithium sulfide are exhausted with a reactive gas, waste gas treatment can be made simpler. Moreover, since lithium hydroxide and the obtained lithium sulfide can be prevented from being scattered by the reaction gas, the yield of lithium sulfide can be improved.

工程(B)では、例えば、反応ガスと水酸化リチウム105を接触させながら加熱することにより反応ガスと水酸化リチウム105を反応させる。これにより硫化リチウムを生成することができる。
反応ガスと水酸化リチウム105を加熱する温度としては、445℃以下が好ましく、420℃以下がより好ましい。加熱する温度が上記上限値以下であると、水酸化リチウム105が溶融するのを抑制できるため、水酸化リチウムの相互間で融着が起こって塊状になることを抑制できる。これにより、反応ガスと水酸化リチウム105との反応をより効果的に進めることができる。
また、反応ガスと水酸化リチウム105を加熱する温度としては、130℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。加熱する温度が上記下限値以上であると、反応ガスと水酸化リチウム105との反応速度をより向上させることができる。
In the step (B), for example, the reaction gas and the lithium hydroxide 105 are reacted by heating while bringing the reaction gas and the lithium hydroxide 105 into contact with each other. Thereby, lithium sulfide can be produced.
The temperature for heating the reaction gas and the lithium hydroxide 105 is preferably 445 ° C. or less, and more preferably 420 ° C. or less. When the heating temperature is equal to or lower than the above upper limit value, the lithium hydroxide 105 can be prevented from melting, so that fusion between lithium hydroxides and the formation of a lump can be suppressed. Thereby, reaction of reaction gas and lithium hydroxide 105 can be advanced more effectively.
Moreover, as temperature which heats reaction gas and the lithium hydroxide 105, 130 degreeC or more is preferable and 200 degreeC or more is more preferable. When the heating temperature is equal to or higher than the lower limit, the reaction rate between the reaction gas and lithium hydroxide 105 can be further improved.

水酸化リチウム105を加熱する加熱装置は特に限定されないが、例えば、反応容器100の内部を加熱できる加熱手段と、この加熱手段の出力を調整して、反応容器100の内部を一定の温度に保持できる温度調整器とから構成される。加熱手段は特に限定されないが、発熱線、ランプ加熱等の公知の加熱手段が使用でき、反応容器100の内部を加熱できるものなら何でもよい。   The heating apparatus for heating the lithium hydroxide 105 is not particularly limited. For example, a heating unit that can heat the inside of the reaction vessel 100 and an output of the heating unit are adjusted to maintain the inside of the reaction vessel 100 at a constant temperature. It is composed of a temperature controller that can. The heating means is not particularly limited, and any known heating means such as a heating wire or lamp heating can be used, and any heating means can be used as long as the inside of the reaction vessel 100 can be heated.

工程(B)において、反応容器100の内部へ導入する反応ガスの流量を上げて、粒子状の水酸化リチウム105を反応ガス中に懸濁浮遊させた状態で、粒子状の水酸化リチウム105と硫化水素とを反応させてもよい。すなわち、粒子状の水酸化リチウム105と硫化水素との反応は流動床でおこなってもよい。こうすることで、反応ガスと水酸化リチウム105との反応効率をより高めることができる。   In the step (B), the flow rate of the reaction gas introduced into the reaction vessel 100 is increased, and the particulate lithium hydroxide 105 is suspended and suspended in the reaction gas. You may make it react with hydrogen sulfide. That is, the reaction between the particulate lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide may be performed in a fluidized bed. By doing so, the reaction efficiency between the reaction gas and the lithium hydroxide 105 can be further increased.

また、本実施形態に係る硫化リチウムの製造方法において、ガス排出管103から反応容器100の外部に未反応の硫化水素を含む反応ガスを排出する工程(C)をさらに含んでもよい。
未反応の反応ガスや反応ガスと水酸化リチウム105との反応で生成する水を含む排ガスは、例えば、ガス排出管103から反応容器100の外部へ排出される。
Further, the method for producing lithium sulfide according to the present embodiment may further include a step (C) of discharging a reaction gas containing unreacted hydrogen sulfide from the gas discharge pipe 103 to the outside of the reaction vessel 100.
The unreacted reaction gas and the exhaust gas containing water generated by the reaction of the reaction gas and the lithium hydroxide 105 are discharged from the gas discharge pipe 103 to the outside of the reaction vessel 100, for example.

また、工程(B)において、反応容器100の外部に排出した反応ガスをガス導入管101から反応容器100の内部に再度導入し、未反応の粒子状の水酸化リチウム105と再度導入した上記反応ガスとを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する工程(D)をさらに含むことが好ましい。これにより、硫化水素の利用率は大幅に向上し、排ガスの処理も軽減することができる。   In the step (B), the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel 100 is reintroduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction pipe 101, and the reaction is introduced again with the unreacted particulate lithium hydroxide 105. It is preferable to further include a step (D) of generating particulate lithium sulfide by reacting with a gas. Thereby, the utilization factor of hydrogen sulfide can be significantly improved and the treatment of exhaust gas can be reduced.

ここで、反応容器100の外部に硫化リチウムが生成する際に発生する水を捕捉する水回収部を設けておくことが好ましい。反応ガスと水酸化リチウム105との反応が終了すれば、硫化リチウムが生成する際に発生する水が水回収部へ凝縮しなくなる。そのため、硫化リチウムが生成する際に発生する水が水回収部へ凝縮しなくなるまで上記工程(B)をおこなうことにより、排ガスの量を最小限にすることができる。   Here, it is preferable to provide a water recovery unit for capturing water generated when lithium sulfide is generated outside the reaction vessel 100. When the reaction between the reaction gas and the lithium hydroxide 105 is completed, water generated when lithium sulfide is generated does not condense to the water recovery unit. Therefore, the amount of exhaust gas can be minimized by performing the above step (B) until water generated when lithium sulfide is generated does not condense in the water recovery unit.

上記工程(D)では、反応容器100の外部に排出した上記反応ガスに含まれる水分を除去してから、上記水分を除去した上記反応ガスをガス導入管101から反応容器100の内部に再度導入することが好ましい。これにより、上記反応ガスに含まれる水によって粒子状の水酸化リチウム105が塊状化することを抑制でき、水酸化リチウム105と硫化水素との反応効率がより向上し、生産性をより向上させることができる。   In the step (D), moisture contained in the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel 100 is removed, and then the reaction gas from which the moisture has been removed is reintroduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction pipe 101. It is preferable to do. Thereby, it can suppress that the particulate lithium hydroxide 105 agglomerates with the water contained in the reaction gas, the reaction efficiency between the lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide is further improved, and the productivity is further improved. Can do.

上記工程(D)では、例えば、脱水剤を用いて反応容器100の外部に排出した上記反応ガスに含まれる水分を除去することができる。より具体的には、反応容器100の外部に排出した上記反応ガスを脱水剤が充填されたカラムに通過させることにより、水分を上記脱水剤に吸着させ、上記反応ガスに含まれる水分を除去することができる。
上記脱水剤としては、水分を吸着し、硫化水素を吸着しないものであれば特に限定されないが、例えば、例えば、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、塩化カルシウム、五酸化ニリン等が挙げられる。これらの中でも、硫化水素を吸着せずに水分のみをより効果的に吸着できる観点から、ゼオライトが好ましい。
In the step (D), for example, moisture contained in the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel 100 using a dehydrating agent can be removed. More specifically, by passing the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel 100 through a column filled with a dehydrating agent, moisture is adsorbed on the dehydrating agent, and moisture contained in the reaction gas is removed. be able to.
The dehydrating agent is not particularly limited as long as it adsorbs moisture and does not adsorb hydrogen sulfide, and examples thereof include activated carbon, zeolite, activated alumina, silica gel, calcium chloride, and niline pentoxide. Among these, zeolite is preferable from the viewpoint that only moisture can be adsorbed more effectively without adsorbing hydrogen sulfide.

以上の工程により、硫化リチウムを得ることができる。   Through the above steps, lithium sulfide can be obtained.

つづいて、本実施形態における硫化リチウムの製造方法の一例について、より具体的に説明する。図2は、本実施形態における硫化リチウムの製造方法に使用する装置500の一例を示す模式図である。
本実施形態における硫化リチウムの製造方法に使用する装置500は、例えば、硫化水素循環系200と、硫化水素導入系300により構成される。
装置500では、圧力センサ119により硫化水素循環系200内の圧力を測定し、硫化水素導入系300から硫化水素循環系200内に反応ガスを導入し、硫化水素循環系200内の圧力を一定の範囲内に調節できるようにしてある。
Next, an example of a method for producing lithium sulfide in the present embodiment will be described more specifically. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an apparatus 500 used in the method for producing lithium sulfide in the present embodiment.
An apparatus 500 used in the method for producing lithium sulfide in the present embodiment includes, for example, a hydrogen sulfide circulation system 200 and a hydrogen sulfide introduction system 300.
In the apparatus 500, the pressure in the hydrogen sulfide circulation system 200 is measured by the pressure sensor 119, the reaction gas is introduced into the hydrogen sulfide circulation system 200 from the hydrogen sulfide introduction system 300, and the pressure in the hydrogen sulfide circulation system 200 is kept constant. It can be adjusted within the range.

はじめに硫化水素循環系200について説明する。
水酸化リチウム105と硫化水素との反応の終点は、例えば、露点計113を用いて露点を測定することによって確認することができる。
ここで、水酸化リチウム105と硫化水素との反応時に発生する水を全て露点計113に流すと、配管内が結露して正確な露点を測ることができない場合がある。そのため、例えば、冷却部109で大部分の水を凝縮させ、水回収部107に溜めることが好ましい。
露点は常時測定してもよいが、ある程度の反応が進行し、例えば水回収部107への貯水量が増加しなくなってきたら、露点計113内に反応ガスを流し、露点測定を行い反応終了の確認をすることが好ましい。
露点計113は、硫化水素に触れても露点の計測が可能なものであれば機種を問わない。例えば、塩化リチウム露点計等を用いることができる。
First, the hydrogen sulfide circulation system 200 will be described.
The end point of the reaction between lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide can be confirmed by measuring the dew point using a dew point meter 113, for example.
Here, if all of the water generated during the reaction between lithium hydroxide 105 and hydrogen sulfide is caused to flow to the dew point meter 113, the inside of the piping may dew and an accurate dew point may not be measured. Therefore, for example, it is preferable that most of the water is condensed in the cooling unit 109 and stored in the water recovery unit 107.
The dew point may be measured at all times, but when a certain amount of reaction proceeds, for example, when the amount of water stored in the water recovery unit 107 does not increase, a reaction gas is flowed into the dew point meter 113 to measure the dew point and the reaction is completed. It is preferable to check.
The dew point meter 113 may be of any model as long as it can measure the dew point even when it touches hydrogen sulfide. For example, a lithium chloride dew point meter or the like can be used.

冷却部109は、例えば、冷却ジャケットが取り付けられた容器を用いることができる。凝縮を効率的に進めるには、反応ガスとの接触面積が大きい方がよいので、冷却蛇管を設けたカラム等が適している。冷却部109には、例えば、5℃から30℃の冷却水を流すことができる。
水回収部107は、例えば、冷却部109で凝縮した水を溜める容器である。硫化水素を循環させるので密閉性に優れた水排出バルブを有した容器が適している。
As the cooling unit 109, for example, a container to which a cooling jacket is attached can be used. In order to advance the condensation efficiently, it is preferable that the contact area with the reaction gas is large, so a column or the like provided with a cooling serpentine tube is suitable. For example, cooling water of 5 ° C. to 30 ° C. can flow through the cooling unit 109.
The water recovery unit 107 is, for example, a container that stores water condensed by the cooling unit 109. Since hydrogen sulfide is circulated, a container having a water discharge valve with excellent airtightness is suitable.

硫化リチウムは水との接触で分解するため、水回収部107を通過した反応ガスは脱水剤を使用して脱水を行うことが好ましい。
脱水部110は、例えば、脱水剤を充填したカラムである。脱水部110は2系統以上設けるのが好ましい。こうすることで、一方の脱水部110が飽和したら、もう一方の脱水部110に切り替え、その間に一方の脱水部110の再生処理を実施することができる。
Since lithium sulfide is decomposed by contact with water, the reaction gas that has passed through the water recovery unit 107 is preferably dehydrated using a dehydrating agent.
The dehydrating unit 110 is, for example, a column filled with a dehydrating agent. It is preferable to provide two or more dehydration units 110. In this way, when one of the dehydrating units 110 is saturated, it is possible to switch to the other dehydrating unit 110 and perform the regeneration process of one of the dehydrating units 110 during that time.

ポンプ115は、例えば、ダイヤフラムポンプであり、硫化水素循環系200内の反応ガスを流通させるためのポンプである。硫化水素に触れても機能を失わないポンプであればよい。例えば、ダイヤフラムポンプであれば、反応ガスはポンプの金属部と接触することはないので好ましい。
フローメーター117は、反応容器100に通じる反応ガスの流量を制御できればよい。例えば、硫化水素に触れても機能を失わない耐食性のある材質のものが好ましい。
反応ガスの流量は特に限定されないが、流量が大きい場合、水酸化リチウム105は流動床となり、合成は短時間で完了する。流量が小さい場合、水酸化リチウム105は固定床になり、合成時間は長くなるが、水酸化リチウム105の飛散に伴う循環系の汚染や回収歩留まりの低下は抑制される。
The pump 115 is, for example, a diaphragm pump, and is a pump for circulating the reaction gas in the hydrogen sulfide circulation system 200. Any pump that does not lose its function even when it comes into contact with hydrogen sulfide may be used. For example, a diaphragm pump is preferable because the reaction gas does not contact the metal part of the pump.
The flow meter 117 only needs to be able to control the flow rate of the reaction gas that communicates with the reaction vessel 100. For example, a material having corrosion resistance that does not lose its function even when it is in contact with hydrogen sulfide is preferable.
The flow rate of the reaction gas is not particularly limited, but when the flow rate is large, the lithium hydroxide 105 becomes a fluidized bed and the synthesis is completed in a short time. When the flow rate is small, the lithium hydroxide 105 becomes a fixed bed and the synthesis time becomes long, but the contamination of the circulation system and the reduction of the recovery yield due to the scattering of the lithium hydroxide 105 are suppressed.

つぎに、硫化水素導入系300について説明する。
硫化水素容器127は硫化水素が充填された容器であり、例えば、液化硫水素を充填したボンベを用いることができる。硫黄と水素から触媒を介して硫化水素を製造する硫化水素製造設備を接続しても構わない。この場合、硫化水素製造設備にはバッファタンクのように一時的に液化硫化水素を貯蔵できる容器を設け、バッファタンクから硫化水素を供給できるようにすることで安定補給が可能になる。
硫化水素は腐食性ガスであるため、コイル部がガスと接触しないようにエアオペレート弁131、133を使用することが好ましい。
ガス容器129は、例えば、硫化水素循環系200の配管内のガスを硫化水素以外のガスに置換するために使用する。図2では、エアオペレート弁131、133を駆動するためのエアの代わりにも使用している。エアオペレート弁131、133の駆動は、圧空でも構わない。ガス容器129に充填するガスとしては、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、水素ガス等が挙げられる。
Next, the hydrogen sulfide introduction system 300 will be described.
The hydrogen sulfide container 127 is a container filled with hydrogen sulfide. For example, a cylinder filled with liquefied hydrogen sulfide can be used. A hydrogen sulfide production facility for producing hydrogen sulfide from sulfur and hydrogen via a catalyst may be connected. In this case, the hydrogen sulfide production facility is provided with a container that can temporarily store liquefied hydrogen sulfide, such as a buffer tank, so that hydrogen sulfide can be supplied from the buffer tank, thereby enabling stable replenishment.
Since hydrogen sulfide is a corrosive gas, it is preferable to use the air operated valves 131 and 133 so that the coil portion does not come into contact with the gas.
The gas container 129 is used, for example, to replace the gas in the piping of the hydrogen sulfide circulation system 200 with a gas other than hydrogen sulfide. In FIG. 2, it is used instead of air for driving the air operated valves 131 and 133. The air operated valves 131 and 133 may be driven by compressed air. Examples of the gas filled in the gas container 129 include argon gas, nitrogen gas, and hydrogen gas.

圧力センサ119は、硫化水素循環系200内の圧力を測定する。圧力センサ119としては、例えば、硫化水素で腐食しないステンレス製筐体のセンサを用いることができる。
表示器125は、圧力センサ119の信号を受けて硫化水素容器127やガス容器129に接続された電磁弁121、123を駆動する制御機器である。リレー制御でもよいが、PLCで制御するすると温度、露点等複数のデータを連携して制御が可能になる。
エアオペレート弁131、133は、表示器125からの信号を受けた電磁弁121、123が駆動し、ガスの補給、停止を制御する弁である。
ポンプ135は、硫化水素循環系200の内部のガスを外部に排出するために使用する。ポンプ135を用いることにより、硫化水素循環系200の内圧が何らかの異常で高くなった場合、または合成の開始前や終了後に硫化水素循環系200に滞留したガスを強制的に排出させることができる。
The pressure sensor 119 measures the pressure in the hydrogen sulfide circulation system 200. As the pressure sensor 119, for example, a sensor with a stainless steel casing that does not corrode with hydrogen sulfide can be used.
The indicator 125 is a control device that receives the signal from the pressure sensor 119 and drives the electromagnetic valves 121 and 123 connected to the hydrogen sulfide container 127 and the gas container 129. Although relay control may be used, when the control is performed by the PLC, the control can be performed by linking a plurality of data such as temperature and dew point.
The air operated valves 131 and 133 are valves that control replenishment and stoppage of the gas by driving the solenoid valves 121 and 123 that have received a signal from the display unit 125.
The pump 135 is used to discharge the gas inside the hydrogen sulfide circulation system 200 to the outside. By using the pump 135, the gas staying in the hydrogen sulfide circulation system 200 can be forcibly discharged when the internal pressure of the hydrogen sulfide circulation system 200 increases due to some abnormality or before or after the start of synthesis.

本実施形態の製造方法により得られた硫化リチウムは、例えば、リチウムイオン電池用の正極活物質、負極活物質、固体電解質材料、化学薬品の中間原料として好適に用いることができる。本実施形態の製造方法により得られた硫化リチウムは、高純度であるため、特に高純度が求められるリチウムイオン電池用の正極活物質、負極活物質、固体電解質材料等の電池材料の原料として特に好適に用いることができる。
また、本実施形態の製造方法により得られた硫化リチウムは、高純度であるため、リチウムイオン電池用の正極活物質、負極活物質、固体電解質材料等の電池材料の原料として用いた場合、得られる電池材料のリチウムイオンの伝導度が特に優れている。
The lithium sulfide obtained by the production method of the present embodiment can be suitably used as, for example, an intermediate material for a positive electrode active material, a negative electrode active material, a solid electrolyte material, and a chemical for a lithium ion battery. Since the lithium sulfide obtained by the production method of the present embodiment has a high purity, it is particularly used as a raw material for battery materials such as a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a solid electrolyte material for lithium ion batteries that require particularly high purity. It can be used suitably.
In addition, since lithium sulfide obtained by the production method of the present embodiment has high purity, it is obtained when used as a raw material for battery materials such as a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a solid electrolyte material for a lithium ion battery. The lithium ion conductivity of the obtained battery material is particularly excellent.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these.

(実施例1)
図1に示す反応容器100および図2に示す装置を用いた。反応容器100としては、石英製縦型容器を使用した。脱水部110にはゼオライトが充填されたカラムを使用した。
はじめに、多孔性シート111上に粒子状の水酸化リチウム105(平均粒子径d50:0.7mm、6.6mol)を配置した。
次いで、純度が99%の硫化水素(住友精化社製)を含む反応ガスを、反応容器100の下部に設置したガス導入管101から反応容器100の内部に10L/分の流量で導入した。ここで、反応ガスとしては100体積%の硫化水素ガスを用いた。粒子状の水酸化リチウム105の加熱温度は300℃である。硫化水素循環系200内の圧力は絶対圧力で0.081MPa以上0.096MPa以下(0.8〜0.95atm)の範囲に制御した。
ここで、水酸化リチウムの平均粒子径d50は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(マルバーン社製、マスターサイザー3000)を用いて測定した。
Example 1
The reaction vessel 100 shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG. 2 were used. As the reaction vessel 100, a quartz vertical vessel was used. A column filled with zeolite was used for the dehydration unit 110.
First, particulate lithium hydroxide 105 (average particle diameter d 50 : 0.7 mm, 6.6 mol) was placed on the porous sheet 111.
Next, a reaction gas containing 99% pure hydrogen sulfide (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) was introduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction pipe 101 installed at the lower part of the reaction vessel 100 at a flow rate of 10 L / min. Here, 100 volume% hydrogen sulfide gas was used as the reaction gas. The heating temperature of the particulate lithium hydroxide 105 is 300 ° C. The pressure in the hydrogen sulfide circulation system 200 was controlled in the range of 0.081 MPa or more and 0.096 MPa or less (0.8 to 0.95 atm) in absolute pressure.
Here, the average particle size d 50 of lithium hydroxide, a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Malvern Instruments Ltd., Mastersizer 3000) was used for the measurement.

より具体的には以下のとおりである。バルブV1、V3、V6及びV7を閉じ、バルブV2、V4及びV5を開いた後、反応ガスの循環を開始した。反応容器100を300℃に昇温した後、2時間で水回収部107への貯水量の増加がみられなくなった。ガス循環を開始してから3時間後にバルブV2を閉じ、バルブV1を開いて露点計113(塩化リチウム露点計)で露点を計測したところ0℃であったため、反応容器100の加熱を停止した(合成時間3時間)。
反応容器100が40℃以下になったら、硫化水素循環系200のポンプ115(ダイヤフラムポンプ)を停止し、バルブV6を開いて硫化水素導入系300のポンプ135で硫化水素循環系200の滞留ガスを排出した。滞留ガスの排出後、バルブV6を閉じ、バルブV7を開にして硫化水素循環系200にガス容器129からアルゴンガスを常圧に達するまで導入した後、停止した。その後、反応容器100から粉末を回収した。
得られた粉末について、X線回折装置(XRD)によりX線回折パターンを測定した。得られた粉末のX線回折パターンを図3に示す。
このX線回折パターンから得られた粉末は硫化リチウムであることがわかった。また、原料である水酸化リチウムのピークは認められず、得られた硫化リチウムの純度が高いことがわかった。
また収率は99.9%であった。硫化水素循環系200の滞留ガス量は硫化水素導入系300のポンプ135で排出されたガス量にほぼ相当し、その値は12Lであった。したがって、反応に使用された硫化水素は、約(3.3mol×22.4L)+12L=85.9Lであった。
More specifically, it is as follows. After the valves V1, V3, V6 and V7 were closed and the valves V2, V4 and V5 were opened, the reaction gas circulation was started. After raising the temperature of the reaction vessel 100 to 300 ° C., no increase in the amount of water stored in the water recovery unit 107 was observed in 2 hours. Three hours after starting the gas circulation, the valve V2 was closed, the valve V1 was opened, and the dew point was measured with a dew point meter 113 (lithium chloride dew point meter). Synthesis time 3 hours).
When the reaction vessel 100 becomes 40 ° C. or lower, the pump 115 (diaphragm pump) of the hydrogen sulfide circulation system 200 is stopped, the valve V6 is opened, and the gas remaining in the hydrogen sulfide circulation system 200 is removed by the pump 135 of the hydrogen sulfide introduction system 300. Discharged. After discharging the staying gas, the valve V6 was closed, the valve V7 was opened, and the argon gas was introduced from the gas container 129 into the hydrogen sulfide circulation system 200 until reaching the normal pressure, and then stopped. Thereafter, the powder was recovered from the reaction vessel 100.
About the obtained powder, the X-ray-diffraction pattern was measured with the X-ray-diffraction apparatus (XRD). The X-ray diffraction pattern of the obtained powder is shown in FIG.
The powder obtained from this X-ray diffraction pattern was found to be lithium sulfide. Moreover, the peak of lithium hydroxide as a raw material was not recognized, and it was found that the purity of the obtained lithium sulfide was high.
The yield was 99.9%. The amount of staying gas in the hydrogen sulfide circulation system 200 substantially corresponds to the amount of gas discharged by the pump 135 of the hydrogen sulfide introduction system 300, and its value was 12L. Therefore, the hydrogen sulfide used for the reaction was about (3.3 mol × 22.4 L) +12 L = 85.9 L.

(比較例1)
図1に示す反応容器100を用いた。反応容器100としては、石英製縦型容器を使用した。多孔性シート111上に粒子状の水酸化リチウム105(平均粒子径d50:0.7mm、6.6mol)を配置した。反応容器100のガス排出管103には、図2に示す冷却部109、水回収部107、脱水部110(ゼオライトが充填されたカラム)、バルブV1、バルブV2、および露点計113を接続し、外部解放とした。ここで、外部解放とは、図2において、V5を閉じ、V6を開くことによって、ガス排出管103から排出された反応ガスを反応容器100に循環させずに外部へ排出させる状態である。
次いで、純度が99%の硫化水素(住友精化社製)を含む反応ガスを、反応容器100の下部に設置したガス導入管101から反応容器100の内部に10L/分の流量で導入した。ここで、反応ガスとしては100体積%の硫化水素ガスを用いた。粒子状の水酸化リチウム105の加熱温度は300℃である。露点計113の後に接続された圧力センサが示す圧力は絶対圧力で0.106MP(1.05atm)であった。
(Comparative Example 1)
A reaction vessel 100 shown in FIG. 1 was used. As the reaction vessel 100, a quartz vertical vessel was used. Particulate lithium hydroxide 105 (average particle diameter d 50 : 0.7 mm, 6.6 mol) was placed on the porous sheet 111. A cooling unit 109, a water recovery unit 107, a dehydration unit 110 (a column filled with zeolite), a valve V1, a valve V2, and a dew point meter 113 shown in FIG. 2 are connected to the gas discharge pipe 103 of the reaction vessel 100. External release. Here, the external release is a state in which the reaction gas discharged from the gas discharge pipe 103 is discharged outside without being circulated through the reaction vessel 100 by closing V5 and opening V6 in FIG.
Next, a reaction gas containing 99% pure hydrogen sulfide (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) was introduced into the reaction vessel 100 from the gas introduction pipe 101 installed at the lower part of the reaction vessel 100 at a flow rate of 10 L / min. Here, 100 volume% hydrogen sulfide gas was used as the reaction gas. The heating temperature of the particulate lithium hydroxide 105 is 300 ° C. The pressure indicated by the pressure sensor connected after the dew point meter 113 was 0.106 MP (1.05 atm) in absolute pressure.

より具体的には以下のとおりである。アルゴンガスで反応容器100内を置換した後、硫化水素を導入しながら反応容器100を300℃に昇温した。300℃に昇温した後、2.5時間で水回収部107への貯水量の増加がみられなくなった。4時間後にバルブV2を閉じ、バルブV1を開いて露点計113(塩化リチウム露点計)で露点を計測したところ0℃であったため、反応容器100の加熱を停止した(合成時間4時間)。次いで、硫化水素ガスをアルゴンガスに切り替え、反応容器100が40℃以下になったら、反応容器100から粉末を回収した。
得られた粉末について、X線回折装置(XRD)によりX線回折パターンを測定した。得られた粉末のX線回折パターンを図4に示す。
このX線回折パターンから得られた粉末は硫化リチウムであることがわかった。また、原料である水酸化リチウムのピークは認められず、得られた硫化リチウムの純度が高いことがわかった。
また収率は99.9%であった。反応に使用された硫化水素は、約(10L/分×60分×4時間)=2400Lであった。
More specifically, it is as follows. After replacing the inside of the reaction vessel 100 with argon gas, the reaction vessel 100 was heated to 300 ° C. while introducing hydrogen sulfide. After the temperature was raised to 300 ° C., no increase in the amount of water stored in the water recovery unit 107 was observed in 2.5 hours. After 4 hours, the valve V2 was closed, the valve V1 was opened, and the dew point was measured with a dew point meter 113 (lithium chloride dew point meter). As a result, it was 0 ° C., so the heating of the reaction vessel 100 was stopped (synthesis time 4 hours). Next, the hydrogen sulfide gas was switched to argon gas, and when the reaction vessel 100 became 40 ° C. or lower, the powder was recovered from the reaction vessel 100.
About the obtained powder, the X-ray-diffraction pattern was measured with the X-ray-diffraction apparatus (XRD). The X-ray diffraction pattern of the obtained powder is shown in FIG.
The powder obtained from this X-ray diffraction pattern was found to be lithium sulfide. Moreover, the peak of lithium hydroxide which is a raw material was not recognized, and it was found that the purity of the obtained lithium sulfide was high.
The yield was 99.9%. The hydrogen sulfide used in the reaction was about (10 L / min × 60 minutes × 4 hours) = 2400 L.

以上から、本実施形態の硫化リチウムの製造方法によれば、硫化リチウムの合成時間を短縮できることがわかった。さらに、本実施形態の硫化リチウムの製造方法によれば、硫化水素の使用量も減らすことができることがわかった。
すなわち、本実施形態の硫化リチウムの製造方法は工業的生産に優れていることが理解できる。
From the above, it was found that the lithium sulfide synthesis time can be shortened according to the lithium sulfide production method of the present embodiment. Furthermore, according to the manufacturing method of lithium sulfide of this embodiment, it turned out that the usage-amount of hydrogen sulfide can also be reduced.
That is, it can be understood that the method for producing lithium sulfide of the present embodiment is excellent in industrial production.

100 反応容器
101 ガス導入管
103 ガス排出管
105 水酸化リチウム
107 水回収部
109 冷却部
110 脱水部
111 多孔性シート
113 露点計
115 ポンプ
117 フローメーター
119 圧力センサ
121 電磁弁
123 電磁弁
125 表示器
127 硫化水素容器
129 ガス容器
131 エアオペレート弁
133 エアオペレート弁
135 ポンプ
200 硫化水素循環系
300 硫化水素導入系
500 装置
V1 バルブ
V2 バルブ
V3 バルブ
V4 バルブ
V5 バルブ
V6 バルブ
V7 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Reaction container 101 Gas introduction pipe 103 Gas discharge pipe 105 Lithium hydroxide 107 Water recovery part 109 Cooling part 110 Dehydration part 111 Porous sheet 113 Dew point meter 115 Pump 117 Flow meter 119 Pressure sensor 121 Electromagnetic valve 123 Electromagnetic valve 125 Display 127 Hydrogen sulfide container 129 Gas container 131 Air operated valve 133 Air operated valve 135 Pump 200 Hydrogen sulfide circulation system 300 Hydrogen sulfide introduction system 500 Device V1 Valve V2 Valve V3 Valve V4 Valve V5 Valve V6 Valve V7 Valve

Claims (12)

水酸化リチウムと硫化水素との反応によって硫化リチウムを合成する硫化リチウムの製造方法であって、
ガス導入管とガス排出管とを備えた反応容器の内部に粒子状の水酸化リチウムを配置する工程(A)と、
前記ガス導入管から前記反応容器の内部に硫化水素を含む反応ガスを導入し、前記粒子状の水酸化リチウムに前記反応ガスを接触させて前記粒子状の水酸化リチウムと前記硫化水素とを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する工程(B)と、
を含み、
前記工程(B)において、前記反応容器の内部の圧力が、絶対圧力で0.101MPa未満である硫化リチウムの製造方法。
A method for producing lithium sulfide by synthesizing lithium sulfide by a reaction between lithium hydroxide and hydrogen sulfide,
A step (A) of disposing particulate lithium hydroxide inside a reaction vessel provided with a gas introduction pipe and a gas discharge pipe;
A reaction gas containing hydrogen sulfide is introduced into the reaction vessel from the gas introduction pipe, and the reaction gas is brought into contact with the particulate lithium hydroxide to react the particulate lithium hydroxide with the hydrogen sulfide. A step (B) for producing particulate lithium sulfide,
Including
The method for producing lithium sulfide, wherein in the step (B), the pressure inside the reaction vessel is less than 0.101 MPa in absolute pressure.
請求項1に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(B)において、前記反応容器の内部への前記反応ガスの導入量を調節することにより、前記反応容器の内部の圧力を制御する硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to claim 1,
In the step (B), a method for producing lithium sulfide in which the pressure inside the reaction vessel is controlled by adjusting the amount of the reaction gas introduced into the reaction vessel.
請求項1または2に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(B)は、前記ガス排出管から前記反応容器の外部に未反応の硫化水素を含む反応ガスを排出する工程(C)をさらに含む硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to claim 1 or 2,
The step (B) is a method for producing lithium sulfide, further comprising a step (C) of discharging a reaction gas containing unreacted hydrogen sulfide from the gas discharge pipe to the outside of the reaction vessel.
請求項3に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(B)は、前記反応容器の外部に排出した前記反応ガスを前記ガス導入管から前記反応容器の内部に再度導入し、未反応の粒子状の水酸化リチウムと再度導入した前記反応ガスとを反応させることにより、粒子状の硫化リチウムを生成する工程(D)をさらに含む硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to claim 3,
In the step (B), the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel is reintroduced into the reaction vessel through the gas introduction pipe, and the reaction gas is reintroduced with unreacted particulate lithium hydroxide. A process for producing lithium sulfide, further comprising a step (D) of producing particulate lithium sulfide by reacting with.
請求項4に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(D)では、前記反応容器の外部に排出した前記反応ガスに含まれる水分を除去してから、前記水分を除去した前記反応ガスを前記ガス導入管から前記反応容器の内部に再度導入する硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to claim 4,
In the step (D), after removing moisture contained in the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel, the reaction gas from which the moisture has been removed is reintroduced into the reaction vessel through the gas introduction pipe. A method for producing lithium sulfide.
請求項5に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(D)では、脱水剤を用いて前記反応容器の外部に排出した前記反応ガスに含まれる水分を除去する硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to claim 5,
In the step (D), a method for producing lithium sulfide in which moisture contained in the reaction gas discharged to the outside of the reaction vessel using a dehydrating agent is removed.
請求項1乃至6いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(B)において、前記反応容器の内部へ導入する前記反応ガスの流量を上げて、前記粒子状の水酸化リチウムを前記反応ガス中に懸濁浮遊させた状態で、前記粒子状の水酸化リチウムと前記硫化水素とを反応させる硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to any one of claims 1 to 6,
In the step (B), the flow rate of the reaction gas introduced into the reaction vessel is increased, and the particulate lithium hydroxide is suspended and suspended in the reaction gas. A method for producing lithium sulfide, comprising reacting lithium oxide with the hydrogen sulfide.
請求項1乃至7いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記反応ガス中の前記硫化水素の含有量が50体積%以上100体積%以下である硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to any one of claims 1 to 7,
A method for producing lithium sulfide, wherein the content of the hydrogen sulfide in the reaction gas is 50% by volume or more and 100% by volume or less.
請求項1乃至8いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記粒子状の水酸化リチウムのレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50が0.1mm以上1.5mm以下である硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to any one of claims 1 to 8,
The average particle size d 50 is the manufacturing method of the lithium sulfide is 0.1mm or more 1.5mm or less in weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring method of the particulate lithium hydroxide.
請求項1乃至9いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記反応容器の外部に前記硫化リチウムが生成する際に発生する水を捕捉する水回収部が設けられており、
前記水が前記水回収部へ凝縮しなくなるまで前記工程(B)をおこなう硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to any one of claims 1 to 9,
A water recovery unit for capturing water generated when the lithium sulfide is generated outside the reaction vessel;
A method for producing lithium sulfide, wherein the step (B) is performed until the water is not condensed to the water recovery unit.
請求項1乃至10いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記反応容器の内部に多孔性シートが配置されており、
前記粒子状の水酸化リチウムが前記多孔性シート上に配置されている硫化リチウムの製造方法。
In the manufacturing method of lithium sulfide according to any one of claims 1 to 10,
A porous sheet is disposed inside the reaction vessel,
A method for producing lithium sulfide, wherein the particulate lithium hydroxide is disposed on the porous sheet.
請求項1乃至11いずれか一項に記載の硫化リチウムの製造方法において、
前記工程(B)では、130℃以上445℃以下で前記反応ガスと前記水酸化リチウムを接触させる硫化リチウムの製造方法。
The method for producing lithium sulfide according to any one of claims 1 to 11,
In the step (B), a method for producing lithium sulfide, wherein the reaction gas and the lithium hydroxide are brought into contact at 130 ° C. or higher and 445 ° C. or lower.
JP2016022946A 2016-02-09 2016-02-09 Method for producing lithium sulfide Active JP6612145B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016022946A JP6612145B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Method for producing lithium sulfide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016022946A JP6612145B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Method for producing lithium sulfide

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019196994A Division JP6837531B2 (en) 2019-10-30 2019-10-30 Lithium sulfide manufacturing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017141129A JP2017141129A (en) 2017-08-17
JP6612145B2 true JP6612145B2 (en) 2019-11-27

Family

ID=59628285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016022946A Active JP6612145B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Method for producing lithium sulfide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6612145B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240005077A (en) * 2021-05-31 2024-01-11 후루카와 기카이 긴조쿠 가부시키가이샤 Lithium sulfide production device and lithium sulfide production method
KR102680726B1 (en) * 2021-12-09 2024-07-03 주식회사 레이크테크놀로지 Apparatus for manufacturing lithium sulfide
KR102495178B1 (en) * 2022-05-25 2023-02-06 주식회사 정석케미칼 Manufacturing method of high-purity lithium sulfide through wet and dry processes
WO2024034533A1 (en) * 2022-08-10 2024-02-15 Agc株式会社 Hydrogen sulfide purification method and lithium sulfide production method
KR102664345B1 (en) * 2022-11-10 2024-05-09 전북대학교산학협력단 Method of manufacturing fine powder lithium sulfide
KR102666522B1 (en) * 2022-11-10 2024-05-16 전북대학교산학협력단 Method of manufacturing lithium sulfide

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3816141B2 (en) * 1996-04-16 2006-08-30 古河機械金属株式会社 Method for producing lithium sulfide
JP3510420B2 (en) * 1996-04-16 2004-03-29 松下電器産業株式会社 Lithium ion conductive solid electrolyte and method for producing the same
JP4252657B2 (en) * 1999-02-25 2009-04-08 出光興産株式会社 Method for producing anhydrous alkali metal sulfide
FR2997941B1 (en) * 2012-11-15 2023-03-03 Arkema France PROCESS FOR THE PREPARATION OF ALKALINE METAL SULPHIDE

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017141129A (en) 2017-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6612145B2 (en) Method for producing lithium sulfide
JP6837531B2 (en) Lithium sulfide manufacturing equipment
JP5336193B2 (en) Method for producing metallic lithium
JP6300014B2 (en) Method for producing lithium sulfide
JPH09278423A (en) Production of lithium sulfide
AU2014339705A1 (en) Processes for preparing lithium carbonate
WO2013142957A1 (en) Processes for treating fly ashes
AU2019395190C1 (en) Production method for lithium-containing solution
JPWO2016098351A1 (en) Lithium sulfide production apparatus and lithium sulfide production method
JP6715985B2 (en) Method for producing lithium sulfide
KR101359237B1 (en) Hydrogen Recycling Method and Equipments in Nickel Recovery Process
KR101179505B1 (en) Preparation of Lithium Hydroxide Monohydrate from Lithium Carbonate
JP2016150860A (en) Method for producing lithium sulfide
JP6150229B2 (en) Method for producing lithium sulfide
JP6281841B2 (en) Method for producing lithium sulfide
JP4830185B2 (en) High purity low silica X-type zeolite binderless molded body and gas separation method using the same
JP2018087133A (en) Lithium sulfide production apparatus
JP2010111561A (en) Method for producing artificial zeolite using waste glass as raw material
RU2431700C1 (en) Method of preparing potassium chloroaluminate melt for separating zirconium and hafnium chlorides
CN101417204A (en) Water removing method in dehydration tail-gas during preparing anhydrous magnesium chloride
JP4391373B2 (en) Method for synthesizing reactive oxygen species inclusion material and reactive oxygen species inclusion material
AU2020104380A4 (en) Extraction Silica: Method and Technique to Extraction Silica (Dry Rice Hulls) Using Machine /Deep Learning Programming
WO2016058230A1 (en) Purification method and system for three-dimensional graphene-covered single-particle nanodiamonds
JP2005145800A (en) Method of manufacturing layered silicate compound
JP2006169062A (en) Porous particulate containing calcium oxide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190109

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190926

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191030

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6612145

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250