專利名稱：電池級氟化鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機精細化工領(lǐng)域，具體涉及一種電池級氟化鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
氟化鋰在電解鋁工業(yè)中用作電解質(zhì)組分，可提高電導(dǎo)率和電流效率，從而提高金 屬生產(chǎn)能力并降低成本，還可以改善碳陽極的潤濕性；在陶瓷工業(yè)中用于降低燃燒溫度和 改善抗驟冷驟熱性能，也用作鋁和鋁合金焊接的助熔劑組份；在原子能工業(yè)中用作中子屏 蔽材料，熔鹽反應(yīng)堆中用作溶劑；在光學(xué)材料中用作紫外線的透明窗(透過率77% 88%)。 高純氟化鋰還可用于制氟化鋰玻璃、制作分光計和X射線單色儀的棱鏡。電池級氟化鋰是 生產(chǎn)鋰離子電池常用電解質(zhì)六氟磷酸鋰的必要原料之一。隨著鋰離子電池技術(shù)的不斷成 熟，鋰產(chǎn)品在核聚變、航天航空、高能化學(xué)電源的應(yīng)用也在日益增加。目前，電池級氟化鋰或高純氟化鋰的生產(chǎn)方法根據(jù)生產(chǎn)方式不同分為干法和濕 法。干法主要是將鋰鹽經(jīng)水溶解、萃淋樹脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得高純單水氫氧化 鋰(LiOH · H2O),常溫下再與氟化銨研磨混合，惰性氣體下經(jīng)煅燒制得氟化鋰。該制備方法 存在工藝復(fù)雜，操作繁瑣，能耗高以致生產(chǎn)成本高等缺點，難于工業(yè)化生產(chǎn)。濕法主要是溶 液法制取氟化鋰，早期用固體Li2CO3與氫氟酸溶液反應(yīng)而制得。雖然原理簡單，但對原料質(zhì) 量要求較高，且生成的LiF顆粒粒度分布不均勻。后來隨著技術(shù)的進步，采用固體LiCl與 BrF3反應(yīng)或Li2SO4溶液、LiCl溶液、醋酸鋰溶液其中的任意一種與氫氟酸或氫氟酸的鹽反 應(yīng)來制備氟化鋰。但LiCl與BrF3反應(yīng)過程中使用了強氧化劑BrF3，最終生成有害氣體Cl2 及BrCl，而Li2SO4溶液、LiCl溶液、醋酸鋰溶液反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量廢酸，致使環(huán)保壓力 加大，也因為氟化鋰在酸中有一定的溶解度，所以增加了生產(chǎn)成本。日本的小林健二也曾經(jīng) 先將原料LiNO3溶液進行萃取，除去雜質(zhì)離子，然后再與氫氟酸反應(yīng)制備得高純氟化鋰。此 方法需要選擇優(yōu)質(zhì)的萃取劑，對萃取濃度、萃取時間、被萃取液的PH值等條件要求比較苛 刻，同時反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的廢酸，造成一定的環(huán)保壓力。以上制備高純或電池級氟化鋰的方法制得的產(chǎn)品氟化鋰的粒度分布不均勻， 過渡金屬雜質(zhì)元素的含量較高，難于滿足新興行業(yè)的要求。并且生產(chǎn)工藝長、工序轉(zhuǎn)換頻繁 且使用螢石生產(chǎn)的氫氟酸，存在腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)成本較高，環(huán)保效益差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電池級氟化鋰的制備方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電池級氟化鋰的制備方法， 包括以下步驟
(1)將碳酸鋰與水混合，攪拌，配制成重量百分比濃度為10% 30%的碳酸鋰料漿，向 該料漿中通入CO2氣體，碳化反應(yīng)4 5小時，控制反應(yīng)溫度為30°C 40°C，之后過濾，濾 餅主要為未碳化完全的碳酸鋰及微量雜質(zhì)，用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，濾液為碳酸氫鋰溶液，(2)將氟硅酸氨解，制得氟化銨，之后將氟化銨配制成氟化銨飽和溶液；
(3)步驟(1)所得濾液與氟化銨飽和溶液混合，兩者的摩爾比為1:(1 1.5)，控制反 應(yīng)溫度為25°C 80°C，反應(yīng)3 4小時，生成氟化鋰料漿，反應(yīng)過程中生成的CO2氣體經(jīng)收 集后返回步驟(1)，用于碳化反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的氨氣經(jīng)收集后返回步驟(2)使用；
(4)步驟(3)所述氟化鋰料漿經(jīng)過濾，濾液返回步驟(1)，用于配制碳酸鋰料漿，濾餅為 氟化鋰軟膏，經(jīng)真空干燥，得電池級氟化鋰成品，干燥溫度控制為80°C 120°C，干燥12 24小時。其中，步驟(1)所述的碳酸鋰為工業(yè)級碳酸鋰或高純碳酸鋰；步驟(1)所得濾液的 重量百分比濃度為2% 10% ；步驟(2)所述的氟硅酸為磷肥行業(yè)的副產(chǎn)物。本發(fā)明的有益效果(1)影響六氟磷酸鋰產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素包括雜質(zhì)元素的含 量和水分，本發(fā)明采用碳化技術(shù)及真空干燥可將成品中的雜質(zhì)含量及水分含量降為最低， 提高了氟化鋰產(chǎn)品的質(zhì)量；(2)采用本發(fā)明的制備方法，氟、鋰的轉(zhuǎn)化率達98. 5%以上，反應(yīng) 充分進行；(3)本發(fā)明的工藝流程短、設(shè)備簡單，易于操作；(4)整個工藝過程中無“三廢” 排放，所有廢水都循環(huán)利用，步驟(1)所得濾餅用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，反應(yīng)過程中放出的 氨氣和二氧化碳氣體經(jīng)收集后再利用；(5)采用磷肥副產(chǎn)的氟硅酸為原料，節(jié)約了戰(zhàn)略資 源螢石，開辟了新的氟資源，減輕了環(huán)保壓力、降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了氟資源的綜合利用； (6 )整個反應(yīng)在堿性條件下進行，反應(yīng)溫和，設(shè)備腐蝕率低，造價低。本發(fā)明具有很好的經(jīng)濟 價值和社會價值，適合推廣應(yīng)用。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
一種電池級氟化鋰的制備方法，包括以下步驟
(1)將50g工業(yè)級碳酸鋰與水混合，攪拌，配制成含碳酸鋰重量百分比濃度為10%的碳 酸鋰料漿，向該料漿中通入CO2氣體，碳化反應(yīng)4小時，控制反應(yīng)溫度為40°C，之后過濾，濾 餅用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，濾液為碳酸氫鋰溶液，重量百分比濃度為2%，備用；
(2)將磷肥行業(yè)的副產(chǎn)物氟硅酸氨解，制得氟化銨，之后將氟化銨在常溫下配制成氟化 銨飽和溶液；
(3)步驟(1)所得濾液與氟化銨飽和溶液混合，反應(yīng)，其中碳酸氫鋰與氟化銨的摩爾比 為1 1. 1，反應(yīng)溫度控制為80°C，反應(yīng)3小時，生成氟化鋰料漿，反應(yīng)過程中生成的CO2氣 體經(jīng)收集后返回步驟(1)，用于碳化反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的氨氣經(jīng)收集后返回步驟(2)使 用；
(4)步驟(3)所述氟化鋰料漿經(jīng)過濾，濾液返回步驟(1)，用于配制碳酸鋰料漿，濾餅為 氟化鋰軟膏，真空干燥，溫度控制為80°C，干燥24小時，得電池級氟化鋰成品。實施例2
一種電池級氟化鋰的制備方法，包括以下步驟
(1)將50g高純碳酸鋰與水混合，攪拌，配制成含碳酸鋰重量百分比濃度為30%的碳酸 鋰料漿，向該料漿中通入CO2氣體，碳化反應(yīng)5小時，控制反應(yīng)溫度為30°C，之后過濾，濾餅 用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，濾液為碳酸氫鋰溶液，重量百分比濃度為10%，備用；(2)將磷肥行業(yè)的副產(chǎn)物氟硅酸氨解，制得氟化銨，之后將氟化銨在常溫下配制成氟化 銨飽和溶液；
(3)步驟(1)所得濾液與氟化銨飽和溶液混合，反應(yīng)，其中碳酸氫鋰與氟化銨的摩爾比 為1 1. 5，反應(yīng)溫度控制為25°C，反應(yīng)4小時，生成氟化鋰料漿，反應(yīng)過程中生成的CO2氣 體經(jīng)收集后返回步驟(1)，用于碳化反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的氨氣經(jīng)收集后返回步驟(2)使 用；
(4)步驟(3)所述氟化鋰料漿經(jīng)過濾，濾液返回步驟(1)，用于配制碳酸鋰料漿，濾餅為 氟化鋰軟膏，真空干燥，溫度控制為120°C，干燥12小時，得電池級氟化鋰成品。實施例1、實施例2制得的電池級氟化鋰產(chǎn)品的質(zhì)量分析結(jié)果見表1。表1各實施例產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果
權(quán)利要求
一種電池級氟化鋰的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將碳酸鋰與水混合，攪拌，配制成重量百分比濃度為5％～30％的碳酸鋰料漿，向該料漿中通入CO2氣體，碳化反應(yīng)4～5小時，控制反應(yīng)溫度為30℃～40℃，之后過濾，濾餅用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，濾液備用；(2)將氟硅酸氨解，制得氟化銨，之后將氟化銨配制成氟化銨飽和溶液；(3)步驟(1)所得濾液與氟化銨飽和溶液混合,反應(yīng),其中,濾液與氟化銨飽和溶液的摩爾比為1(1～1.5)，控制反應(yīng)溫度為25℃～80℃，反應(yīng)3～4小時，生成氟化鋰料漿，反應(yīng)過程中生成的CO2氣體經(jīng)收集后返回步驟(1)，用于碳化反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的氨氣經(jīng)收集后返回步驟(2)使用；(4)步驟(3)所述氟化鋰料漿經(jīng)過濾，濾液返回步驟(1)，用于配制碳酸鋰料漿，濾餅為氟化鋰軟膏，經(jīng)干燥得電池級氟化鋰成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池級氟化鋰的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的碳酸 鋰為工業(yè)級碳酸鋰或高純碳酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池級氟化鋰的制備方法，其特征在于，步驟(1)所得濾液的 重量百分比濃度為2% 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池級氟化鋰的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的氟硅 酸為磷肥行業(yè)的副產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池級氟化鋰的制備方法，其特征在于，步驟(4)中干燥方法 為真空干燥，溫度控制為80°C 120°C，干燥12 24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池級氟化鋰的制備方法，包括以下步驟(1)將碳酸鋰配制成碳酸鋰料漿，向該料漿中通CO2氣體，碳化反應(yīng)4～5小時，反應(yīng)溫度為30℃～40℃，之后過濾，濾餅用于生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，濾液備用；(2)將氟硅酸氨解，制得氟化銨，之后將氟化銨配制成氟化銨飽和溶液；(3)步驟(1)中濾液與氟化銨飽和溶液反應(yīng)，反應(yīng)溫度為25℃～80℃，反應(yīng)3～4小時，生成氟化鋰料漿，反應(yīng)過程中生成的CO2氣體經(jīng)收集后返回步驟(1)，用于碳化反應(yīng)，生成的氨氣經(jīng)收集后返回步驟(2)使用；(4)步驟(3)所述氟化鋰料漿經(jīng)過濾，濾液返回步驟(1)，用于配制碳酸鋰料漿，濾餅為氟化鋰軟膏，經(jīng)干燥得電池級氟化鋰成品。本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程短，設(shè)備簡單，易于操作，整個工藝過程為循環(huán)體系，原料利用率高，對環(huán)境污染小。
文檔編號C01D15/04GK101928022SQ20101010934
公開日2010年12月29日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉松, 劉海霞, 李云峰, 羅成果, 舒?zhèn)ヤh, 賈雪峰, 閆春生 申請人:多氟多化工股份有限公司