工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法与流程

1.本发明涉及氟化锂制备领域，尤其涉及一种工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法。


背景技术：

2.氟化锂，是氢氟酸的锂盐，广泛应用于核工业、搪瓷工业、光学玻璃制造、锂离子电池原料六氟磷酸锂制备等领域，是一种非常重要的锂基金属材料。
3.而现有的氟化锂工艺技术在生产过程中，部分过渡金属元素及杂质随着生产过程进入到溶液中，并随着氟化锂沉锂料浆不断富集，最终影响产品品质。为了防止过多的过渡金属元素及杂质对最终氟化锂产品产生影响，通常采用氟源与锂源直接反应，该种工艺具有成本低，操作简单的优点，目前占主要地位，但也存在产品纯度较低，不符合锂电池制造的要求且废液排放量大，氟化锂生产企业面临沉重的环保压力。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法，旨在解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的一种工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法包括：
6.步骤一、在一定条件下，将工业级碳酸锂和水混合后通入二氧化碳反应一定时间后得到ph值为8～14的碳酸氢锂溶液；
7.步骤二、将所述碳酸氢锂溶液经至少两次过滤后，得到滤液，其中未碳化完全的碳酸锂可再返回步骤一；
8.步骤三、将所述滤液通入树脂以进行除杂；
9.步骤四、将步骤三所得滤液在一定温度下热解一段时间后，得到碳酸锂和热解液，所述热解液再返回步骤一；
10.步骤五、将所述碳酸锂与水按一定比例搅拌洗涤得到高纯度碳酸锂；
11.步骤六、将所述高纯度碳酸锂与水按一定比例调浆后，在一定温度一定压力环境下通入二氧化碳反应得到精制碳酸氢锂溶液；
12.步骤七、持续搅拌所述精制碳酸氢锂溶液并逐滴滴入溶质质量份数为10％～40％的氢氟酸在一定温度下反应后形成固液混合物；
13.步骤八、将所述固液混合物进行过滤，滤水返回步骤一，将滤物洗涤并进行真空干燥后得到电池级氟化锂。
14.在一实施例中，所述步骤一中工业级碳酸锂和水的比例为1:8～1:20，温度为20～40℃，0.2～0.4mpa压力下通入二氧化碳，反应时间为2～6h。
15.在一实施例中，所述步骤二中所述碳酸氢锂溶液通过1～5微米的滤膜过滤2～3次。
16.在一实施例中，所述树脂为弱碱型阴离子交换树脂。
17.在一实施例中，所述滤液中锂浓度至少为8～16g/l，并在90～100℃的环境下热解30～120min。
18.在一实施例中，所述步骤五中碳酸锂与水的液固比为1.5:1～3:1，水温为90～95℃。
19.在一实施例中，所述步骤六中高纯度碳酸锂和水的比例为1:8～1:20，温度为20～40℃，0.2～0.4mpa压力下通入二氧化碳，反应时间为2～6h。
20.在一实施例中，所述步骤七的反应温度为25～85℃，反应时间为1～6h。
21.在一实施例中，所述将滤物洗涤并进行真空干燥后得到电池级氟化锂的步骤包括：
22.用80～90℃去离子水洗涤滤物至溶液ph为6～8，再将滤物在温度80～100℃及100～150℃进行两步真空干燥，即得到电池级氟化锂。
23.本发明的技术方案中，将工业级碳酸锂通过上述工艺方法进行处理与氢氟酸反应制备出氟化锂。该方法可以制备出合格的氟化锂产品，过程中锂氟化锂收率接近90％，工艺整体简单易操作，产品品质稳定。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例的工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法示意图；
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，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作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。
28.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
30.并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.本发明提供一种工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法。
32.如图1所示，本发明实施例提供的工业级碳酸锂制备氟化锂的工艺方法包括：
33.步骤一、在一定条件下，将工业级碳酸锂和水混合后通入二氧化碳反应一定时间后得到ph值为8～14的碳酸氢锂溶液；
34.步骤二、将所述碳酸氢锂溶液经至少两次过滤后，得到滤液，其中未碳化完全的碳酸锂可再返回步骤一；
35.步骤三、将所述滤液通入树脂以进行除杂；
36.步骤四、将步骤三所得滤液在一定温度下热解一段时间后，得到碳酸锂和热解液，所述热解液再返回步骤一；
37.步骤五、将所述碳酸锂与水按一定比例搅拌洗涤得到高纯度碳酸锂；
38.步骤六、将所述高纯度碳酸锂与水按一定比例调浆后，在一定温度一定压力环境下通入二氧化碳反应得到精制碳酸氢锂溶液；
39.步骤七、持续搅拌所述精制碳酸氢锂溶液并逐滴滴入溶质质量份数为10％～40％的氢氟酸在一定温度下反应后形成固液混合物；
40.步骤八、将所述固液混合物进行过滤，滤水返回步骤一，将滤物洗涤并进行真空干燥后得到电池级氟化锂。
41.在一实施例中，所述步骤一中工业级碳酸锂和水的比例为1:8～1:20，温度为20～40℃，0.2～0.4mpa压力下通入二氧化碳，反应时间为2～6h。
42.在一实施例中，所述步骤二中所述碳酸氢锂溶液通过1～5微米的滤膜过滤2～3次。
43.在一实施例中，所述树脂为弱碱型阴离子交换树脂。
44.在一实施例中，所述滤液中锂浓度至少为8～16g/l，并在90～100℃的环境下热解30～120min。
45.在一实施例中，所述步骤五中碳酸锂与水的液固比为1.5:1～3:1，水温为90～95℃。
46.在一实施例中，所述步骤六中高纯度碳酸锂和水的比例为1:8～1:20，温度为20～40℃，0.2～0.4mpa压力下通入二氧化碳，反应时间为2～6h。
47.在一实施例中，所述步骤七的反应温度为25～85℃，反应时间为1～6h。
48.在一实施例中，所述将滤物洗涤并进行真空干燥后得到电池级氟化锂的步骤包括：
49.用80～90℃去离子水洗涤滤物至溶液ph为6～8，再将滤物在温度80～100℃及100～150℃进行两步真空干燥，即得到电池级氟化锂。
50.本发明的技术方案中，将工业级碳酸锂通过上述工艺方法进行处理与氢氟酸反应制备出氟化锂。该方法可以制备出合格的氟化锂产品，过程中锂氟化锂收率接近90％，工艺整体简单易操作，产品品质稳定。
51.实施例1
52.取100g工业级碳酸锂，按比例充分溶解于2000g水中，然后在0.4mpa通二氧化碳于20℃，转速300r/min下搅拌反应2h，碳化终点ph为12.63；接着得到的碳酸氢锂溶液过1～5微米滤膜2～3次，得到滤液2000ml，未碳化完全的滤渣17.89g；将精密过滤后的溶液过弱碱型阴离子交换树脂进行深度除杂，过滤后得到1960ml；将过完树脂锂离子浓度8.83g/l的碳
酸氢锂溶液在90℃热解30min，热解完成后过滤得到57.97g碳酸锂，1795ml滤液；将得到的碳酸锂与90～95℃纯水按3：1比例调浆，转速200r/min下搅拌洗涤三次，过滤得到50.61g精制碳酸锂；将50g精制碳酸锂与1000g水按比例调浆，然后在0.4mpa通二氧化碳于20℃，转速300r/min下搅拌反应2h，得到1000ml精制碳酸氢锂溶液；取55ml质量浓度40％氢氟酸在连续搅拌下滴入1000ml精制碳酸氢锂溶液，控制温度60℃反应5h后过滤，滤饼用80℃去离子水洗涤至溶液ph＝8，洗涤液固比1.5∶1，再经分离滤饼在温度80℃及150℃进行两步真空干燥，得到电池级氟化锂，取出并检测其杂质含量。如下图表1.3所示，本次实验所得的氟化锂达到国标氟化锂二等品质量标准，氟化锂收率90％。
53.表1.1工业级碳酸锂测试数据
[0054][0055]
表1.2精制碳酸锂测试结果
[0056][0057]
表1.3产品氟化锂测试结果
[0058][0059]
实施例2
[0060]
取80g工业级碳酸锂，按比例充分溶解于1600g水中，然后在0.4mpa通二氧化碳于30℃，转速350r/min下搅拌反应1h，碳化终点ph为11.87；接着得到的碳酸氢锂溶液过1～5微米滤膜2～3次，得到滤液1600ml，未碳化完全的滤渣18.36g；将精密过滤后的溶液过弱碱型阴离子交换树脂进行深度除杂，过滤后得到1560ml；将过完树脂锂离子浓度9.88g/l的碳
酸氢锂溶液在90℃热解60min，热解完成后过滤得到46.37g碳酸锂，1420ml滤液；将得到的碳酸锂与90～95℃纯水按3：1比例调浆，转速230r/min下搅拌洗涤三次，过滤得到42.61g精制碳酸锂；将40g精制碳酸锂与800g水按比例调浆，然后在0.4mpa通二氧化碳于30℃，转速350r/min下搅拌反应1h，得到800ml精制碳酸氢锂溶液；取45ml质量浓度40％氢氟酸在连续搅拌下滴入800ml精制碳酸氢锂溶液，控制温度70℃反应5h后过滤，滤饼用80℃去离子水洗涤至溶液ph＝8，洗涤液固比1.5∶1，再经分离滤饼在温度80℃及150℃进行两步真空干燥，得到电池级氟化锂，取出并检测其杂质含量。如下图表2.3所示，本次实验所得的氟化锂达到国标氟化锂二等品质量标准，氟化锂收率90％。
[0061]
表2.1工业级碳酸锂测试数据
[0062][0063]
表2.2精制碳酸锂测试结果
[0064][0065]
表2.3产品氟化锂测试结果
[0066][0067]
实施例3
[0068]
取60g工业级碳酸锂，按比例充分溶解于1200g水中，然后在0.4mpa通二氧化碳于40℃，转速300r/min下搅拌反应2h，碳化终点ph为12.37；接着得到的碳酸氢锂溶液过1～5微米滤膜2～3次，得到滤液1200ml，未碳化完全的滤渣21.89g；将精密过滤后的溶液过弱碱型阴离子交换树脂进行深度除杂，过滤后得到1200ml；将过完树脂锂离子浓度8.47g/l的碳
酸氢锂溶液在90℃热解30min，热解完成后过滤得到34.77g碳酸锂，1795ml滤液；将得到的碳酸锂与90～95℃纯水按3：1比例调浆，转速200r/min下搅拌洗涤三次，过滤得到30.88g精制碳酸锂；将30g精制碳酸锂与600g水按比例调浆，然后在0.4mpa通二氧化碳于40℃，转速300r/min下搅拌反应2h，得到600ml精制碳酸氢锂溶液；取33ml质量浓度40％氢氟酸在连续搅拌下滴入600ml精制碳酸氢锂溶液，控制温度80℃反应5h后过滤，滤饼用80℃去离子水洗涤至溶液ph＝8，洗涤液固比1.5∶1，再经分离滤饼在温度80℃及150℃进行两步真空干燥，即得到电池级氟化锂，取出并检测其杂质含量。如下图表3.3所示，本次实验所得的氟化锂达到国标氟化锂二等品质量标准，氟化锂收率90％。
[0069]
表3.1工业级碳酸锂测试数据
[0070][0071]
表3.2精制碳酸锂测试结果
[0072][0073]
表3.3产品氟化锂测试结果
[0074][0075]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。