專利名稱：高純納米氟化鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純納米氟化鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰及鋰產(chǎn)品是二十一世紀(jì)的新型能源物資，在許多領(lǐng)域、尤其是新能源領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛；高純鋰產(chǎn)品在核聚變、航天航空、高能化學(xué)電源的應(yīng)用日益增加。
氟化鋰是一種重要的鋰基基礎(chǔ)材料；高純氟化鋰主要用于高技術(shù)功能陶瓷、通訊光纖、鋰離子電池等領(lǐng)域中。李世友等的《高純氟化鋰的制備方法與分析方法評(píng)述》(《IM & P化工礦物與加工》，2006，334)中綜合評(píng)述了高純氟化鋰的制備方法，但實(shí)用化技術(shù)較少；至目前為止，高純氟化鋰的制備主要在液相中完成，高純度的獲得是通過對(duì)氟化鋰生產(chǎn)原料的純化，原料純化過程主要為離子交換法與萃取法；通過對(duì)鋰化合物氯化鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰等在水溶液中用離子交換、液劑萃取的方法去除雜質(zhì)金屬元素；再進(jìn)行氟化沉淀制備高純氟化鋰。
由于濕法流程的特點(diǎn)，制備高純氟化鋰活性較低、粒度分布不均勻，難于滿足作為新材料制備對(duì)原材料在活性、形貌及粒度等方面的要求。濕法制備高純氟化鋰流程長(zhǎng)、工序轉(zhuǎn)換繁以及使用原料多，過程中引入雜質(zhì)較多；同時(shí)生產(chǎn)對(duì)設(shè)備要求高；使得產(chǎn)品生成成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用原料的濕法純化和氟化鋰的干法合成相結(jié)合，制備高活性納米氟化鋰的方法。
高純納米氟化鋰的制備方法，以工業(yè)氯化鋰和氟化氫銨為原料，氯化鋰經(jīng)水溶解、萃淋樹脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得到高純無水氯化鋰；氯化鋰經(jīng)氟化氫銨干法合成氟化鋰，具體過程為(1)將工業(yè)氯化鋰溶于水，配制成重量百分濃度為含鋰10％～20％的水溶液；溶液經(jīng)固體萃淋樹脂萃取雜質(zhì)金屬離子，得純化的氯化鋰溶液；所用固體萃淋樹脂是能有效吸附雜質(zhì)金屬離子的固態(tài)萃取樹脂，包括P507(PC88A)萃淋樹脂、P204萃淋樹脂。
(2)純化的氯化鋰溶液經(jīng)加熱濃縮到含氯化鋰30％～40％；在噴霧干燥器內(nèi)進(jìn)行噴霧干燥，制得類球形、結(jié)構(gòu)松散的無水高純氯化鋰。
(3)高純氟化鋰與氟化氫銨以固態(tài)形式充分混合；按氟化氫銨與氟化鋰反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量，氟化氫銨過量10％～100％；使用氣相法生產(chǎn)的氟化氫銨。
(4)將上述混合物置于一密閉的爐子中，在高純氬氣保護(hù)下于150～250℃下進(jìn)行合成反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)間為2～10小時(shí)。
(5)反應(yīng)結(jié)束后，將爐溫升至400～650℃，以高純氬氣作載氣，驅(qū)除反應(yīng)生成的氯化銨、氟化銨及過量的氟化氫銨；保溫時(shí)間3～8小時(shí)。
制得的產(chǎn)品用激光粒度儀測(cè)定其表觀粒度及其分布；用SEM表征粉末形貌、TEM表征納米晶及其晶粒大小。用原子吸收光譜法分析產(chǎn)品雜質(zhì)金屬含量，其中過渡金屬元素雜質(zhì)用石墨爐原子吸收法、堿金屬和堿土金屬元素雜質(zhì)用火焰原子吸收法測(cè)定。
本發(fā)明所指的高純納米氟化鋰主要指用于鋰離子電池材料、新型功能陶瓷和遠(yuǎn)程通訊光纖制造的高純、高活性氟化鋰；其特征為材料表觀為固體粉末，粒徑0.5～5μm；其結(jié)構(gòu)為具有納米介孔結(jié)構(gòu)的納米氟化鋰聚結(jié)體。產(chǎn)品LiF含量大于99.5％；總雜質(zhì)金屬含量少于100ppm。
本發(fā)明采用氯化鋰為原料，用固態(tài)萃淋樹脂色層法進(jìn)行純化，并用噴霧干燥法制得類球形、結(jié)構(gòu)松散的高純無水氯化鋰粉體；相對(duì)于提純碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰化合物而言，工藝簡(jiǎn)單、操作方便；采用干法合成氟化鋰，引入雜質(zhì)少，含水量低；合成與分離純化在同一設(shè)備中分步完成，縮短了工藝流程，操作方便。采用本發(fā)明獲得的高純氟化鋰產(chǎn)品為具有納米介孔結(jié)構(gòu)的類球形納米晶聚結(jié)體，活性高。
具體實(shí)施例方式
以下為本發(fā)明的部分具體實(shí)施例。這些實(shí)施例的給出決不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例1將工業(yè)氯化鋰溶解于水，配制成含氯化鋰15％的水溶液；用P507萃淋樹脂吸附脫除雜質(zhì)金屬離子后，濃縮至含氯化鋰40％；在適當(dāng)噴霧條件下進(jìn)行噴霧干燥，制成高純無水氯化鋰，產(chǎn)品為類球形、松散結(jié)構(gòu)，中心粒徑3.7微米；按質(zhì)量比2∶1將氟化氫銨與高純無水氯化鋰充分混合，裝于襯鉬不銹鋼容器內(nèi)，置于密封爐管為鎳合金的加熱爐內(nèi)；在氬氣保護(hù)下、160℃反應(yīng)4小時(shí)；而后升溫至500℃，用氬氣作載氣驅(qū)趕雜質(zhì)氣體，處理5小時(shí)；完成氟化鋰的制備過程。
高純氟化鋰產(chǎn)品表觀中心粒徑3.4微米，微觀為平均粒徑約43納米、具有納米介孔的氟化鋰納米晶聚結(jié)體。
實(shí)施例2將工業(yè)氯化鋰溶解于水，配制成含氯化鋰15％的水溶液；用P507萃淋樹脂吸附脫除雜質(zhì)金屬離子后，濃縮至含氯化鋰35％；在適當(dāng)噴霧條件下進(jìn)行噴霧干燥，制成高純無水氯化鋰，產(chǎn)品為類球形、松散結(jié)構(gòu)，中心粒徑3.1微米；按質(zhì)量比1.6∶1將氟化氫銨與高純無水氯化鋰充分混合，裝于襯鉬不銹鋼容器內(nèi)，置于密封爐管為鎳合金的加熱爐內(nèi)；在氬氣保護(hù)下、200℃反應(yīng)3小時(shí)；而后升溫至550℃，用氬氣作載氣驅(qū)趕雜質(zhì)氣體，處理4小時(shí)；完成氟化鋰的制備過程。
高純氟化鋰產(chǎn)品表觀中心粒徑2.6微米，微觀為平均粒徑約62納米、具有納米介孔的氟化鋰納米晶聚結(jié)體。
權(quán)利要求
1.高純納米氟化鋰的制備方法，其特征在于以工業(yè)氯化鋰和氟化氫銨為原料，氯化鋰經(jīng)水溶解、萃淋樹脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得到高純無水氯化鋰；氯化鋰經(jīng)氟化氫銨干法合成氟化鋰，具體過程為(1)將工業(yè)氯化鋰溶于水，配制成重量百分濃度為含鋰10％～20％的水溶液；溶液經(jīng)固體萃淋樹脂萃取雜質(zhì)金屬離子，得純化的氯化鋰溶液；所用固體萃淋樹脂是能有效吸附雜質(zhì)金屬離子的固態(tài)萃取樹脂，包括P507萃淋樹脂或P204萃淋樹脂；(2)純化的氯化鋰溶液經(jīng)加熱濃縮到含氯化鋰30％～40％；在噴霧干燥器內(nèi)進(jìn)行噴霧干燥，制得類球形、結(jié)構(gòu)松散的無水高純氯化鋰；(3)高純氯化鋰與氟化氫銨以固態(tài)形式充分混合；按氟化氫銨與氟化鋰反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量，氟化氫銨過量10％～100％；(4)將上述混合物在高純氬氣保護(hù)下于150～250℃下進(jìn)行合成反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)間為2～10小時(shí)；(5)反應(yīng)結(jié)束后，將爐溫升至400～650℃，以高純氬氣作載氣，保溫時(shí)間3～8小時(shí)。
全文摘要
高純納米氟化鋰的制備方法，以工業(yè)氯化鋰和氟化氫銨為原料，氯化鋰經(jīng)水溶解、萃淋樹脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得到高純無水氯化鋰；氯化鋰經(jīng)氟化氫銨干法合成氟化鋰。本發(fā)明相對(duì)于提純碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰化合物而言，工藝簡(jiǎn)單、操作方便；采用干法合成氟化鋰，引入雜質(zhì)少，含水量低；合成與分離純化在同一設(shè)備中分步完成，縮短了工藝流程，操作方便。采用本發(fā)明獲得的高純氟化鋰產(chǎn)品為具有納米介孔結(jié)構(gòu)的類球形納米晶聚結(jié)體，活性高。
文檔編號(hào)C01D15/04GK1962445SQ20061013675
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者胡啟陽, 李新海, 王志興, 郭華軍, 彭文杰, 張?jiān)坪?申請(qǐng)人:中南大學(xué)