本發(fā)明涉及一種礦石提煉領(lǐng)域，具體涉及一種鋰云母制備氟化鋰的工藝。
背景技術(shù)：
氟化鋰是一種堿金屬鹵化物，分子式為LiF，白色粉末或立方晶體，難溶于水，不溶于醇，溶于酸，廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、搪瓷工業(yè)、光學(xué)玻璃制造、干燥劑以及助熔劑等領(lǐng)域。具體的，氟化鋰可以在電解鋁工業(yè)中作電解質(zhì)組分，可提高電導(dǎo)率和電流效率；可以在原子能工業(yè)中用作中子屏蔽材料，可以在熔鹽反應(yīng)堆中用作溶劑；可以在光學(xué)材料中用作紫外線的透明窗。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。同時，電池級氟化鋰還是生產(chǎn)鋰離子電池常用電解質(zhì)六氟磷酸鋰的必要原料之一。隨著鋁鋰合金、鋰電池、核聚變等高新技術(shù)領(lǐng)域的高速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)對氟化鋰的需求也在日益加大。
工業(yè)上生產(chǎn)氟化鋰的方法主要有中和法和復(fù)分解法兩種方法，復(fù)分解法生產(chǎn)氟化鋰，主要是由氟化銨與碳酸鋰或氫氧化鋰復(fù)分解反應(yīng)，經(jīng)過濾、干燥而得氟化鋰。此種工藝方法易于控制，但存在母液排放量過多，環(huán)保壓力較大以及產(chǎn)品中雜質(zhì)含量過高等諸多缺點。因此，目前工業(yè)生產(chǎn)多采用中和法生產(chǎn)氟化鋰，中和法為將固體碳酸鋰或氫氧化鋰加入氟化氫溶液中，使之反應(yīng)析出氟化鋰，經(jīng)過濾、干燥后，在鉑皿或鉛皿中蒸發(fā)至干而制得。
采用中和法制備氟化鋰，雖然操作簡單，但存在以下諸多缺點：制備的工藝復(fù)雜、設(shè)備造價高、能量消耗高、反應(yīng)效率低、產(chǎn)品雜質(zhì)含量高等缺點，最終導(dǎo)致氟化鋰生產(chǎn)的成本居高不下，無法滿足現(xiàn)代工業(yè)對氟化鋰日益增長的使用需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種由鋰云母制備氟化鋰的工藝路線，解決現(xiàn)有技術(shù)中氟化鋰的生產(chǎn)工藝成本較高的技術(shù)問題。本發(fā)明直接利用硫酸鋰溶液與氟化銨溶液反應(yīng)制備氟化鋰，并能綜合利用礦石中的鋰和氟，相較于目前的生產(chǎn)工藝即先制備出碳酸鋰然后再與氫氟酸反應(yīng)，本發(fā)明利用路線簡單，成本較低，社會意義和經(jīng)濟(jì)效益十分重大。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述工藝包括如下步驟：鋰云母酸化、熟料水浸、沉鋁、凈化和濃縮沉鋰。
本發(fā)明所述的鋰云母制備氟化鋰的工藝，包括如下步驟：
1）：鋰云母酸化：將鋰云母與硫酸反應(yīng)獲取熟料；
2）：熟料水浸：將所述熟料與水混合浸取，液固分離后獲浸取液；
3）：沉鋁：在所述浸取液中加入鈉、鉀或銨硫酸鹽中的一種或多種以及任意比混合，降溫至-5℃以下，將液固分離，獲取低鋁硫酸鹽溶液；
4）：凈化：調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液的PH=8-12，除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）：濃縮沉鋰：將步驟4）硫酸鹽溶液中的氧化鋰含量濃縮至35-60g/L，加入氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，再將液固分離，獲取母液和氟化鋰粗品，將所述氟化鋰粗品水洗、烘干，獲取氟化鋰產(chǎn)品。本發(fā)明中加入的氟化銨溶液質(zhì)量濃度大于15%，所加入的氟化銨中氟與鋰的摩爾比是1.1：1。沉鋁工段所形成的復(fù)鹽可以深加工成高附加值的硫酸鉀銨混合肥及氫鋁等，有效緩解我國農(nóng)業(yè)對鉀銨肥料的需求。
所述步驟1）中酸化的反應(yīng)溫度為200-300℃，反應(yīng)時間為0.5-8小時。
所述步驟1）中硫酸的質(zhì)量濃度大于或者等于50%，鋰云母與硫酸按照質(zhì)量比1:0.6-1.5。
所述步驟2）中所述熟料與水的液固比為1～4:1，浸取時間為0.5—3小時。
所述步驟3）中硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨的一種或兩種以上任意比混合，加入的硫酸鹽與浸取液中硫酸鋁的摩爾比為1:1。
所述步驟5）中加入氟化銨溶液沉鋰的反應(yīng)溫度為30-80℃，反應(yīng)時間為0.1-3小時
所述步驟1）酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收得到氟硅酸，再氨化，得到氟化銨溶液，所得到的氟化銨溶液用于步驟5）的濃縮沉鋰中。本發(fā)明充分利用鋰云母中的鋰元素及氟元素生成氟化鋰，在整個氟化鋰的制備工藝中無需另外引進(jìn)含氟原料，較由氫氟酸與碳酸鋰生產(chǎn)氟化鋰的工藝，成本低，流程短且操作簡單。
本發(fā)明所述步驟5）中的母液加入步驟3）中?？梢耘c硫酸鋁形成復(fù)鹽有效除去雜質(zhì)鹽類，可以有效節(jié)省除雜工段所用的堿性物質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述鋰云母制備氟化鋰的工藝包括鋰云母酸化、熟料水浸、沉鋁、凈化和濃縮沉鋰工藝步驟，該工藝制備出的氟化鋰滿足鋰電池電解液六氟磷酸鋰的日益增長的原料需求，對于我國發(fā)展鋰電新能源意義十分重大；其中鋰云母酸化工藝步驟中包括：所述鋰云母酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收并氨化，獲取氟化銨溶液；對應(yīng)的，濃縮沉鋰工藝步驟中包括：將硫酸鹽溶液中加入步驟1）中獲取的所述氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，本發(fā)明充分利用鋰云母中的鋰元素及氟元素生成氟化鋰，在整個氟化鋰的制備工藝中無需另外引進(jìn)含氟原料，較由氫氟酸與碳酸鋰生產(chǎn)氟化鋰的工藝，成本低，流程短且操作簡單，同時，本發(fā)明對制備工藝各個步驟的原料比以及反應(yīng)時間等做精確的控制，反應(yīng)效率較高，因此，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)成本較高的問題。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
這里結(jié)合附圖詳細(xì)地對示例性實施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。
實施例1
一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，通過以下步驟實現(xiàn)：
1）鋰云母酸化，將鋰云母與50%硫酸按照質(zhì)量比1:1.5投入反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度300℃，反應(yīng)時間0.5小時；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體及時用水吸收；
2）熟料水浸，將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比1:1用水浸取攪拌3小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁，在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化，調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12，除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰，將上述硫酸鋰凈化液濃縮至氧化鋰含量35g/L，加入氟化銨溶液沉鋰，溫度控制在30—80℃，反應(yīng)3小時，液固分離后獲得氟化鋰粗品，經(jīng)水洗、烘干后得氟化鋰產(chǎn)品，將含有鈉、鉀、銨等硫酸鹽的母液返回步驟3）。
實施例2
一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，通過以下步驟實現(xiàn)：
1）鋰云母酸化，將鋰云母與70%硫酸按照質(zhì)量比1:1.1投入反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度250℃，反應(yīng)時間4小時；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體及時用水吸收；
2）熟料水浸，將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比2:1用水浸取攪拌2小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁，在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化，調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12，除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰，將上述硫酸鋰凈化液濃縮至氧化鋰含量50g/L，加入氟化銨溶液沉鋰，溫度控制在30—80℃，反應(yīng)1.5小時，液固分離后獲得氟化鋰粗品，經(jīng)水洗、烘干后得氟化鋰產(chǎn)品，將含有鈉、鉀、銨等硫酸鹽的母液返回步驟3）。
實施例3
一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，通過以下步驟實現(xiàn)：
1）鋰云母酸化，將鋰云母與98%硫酸按照質(zhì)量比1:0.77投入反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度200℃，反應(yīng)時間6小時；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體及時用水吸收；
2）熟料水浸，將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比4:1用水浸取攪拌0.5小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁，在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化，調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰，將上述硫酸鋰凈化液濃縮至氧化鋰含量35g/L，加入氟化銨溶液沉鋰，溫度控制在30—80℃，反應(yīng)0.5小時，液固分離后獲得氟化鋰粗品，經(jīng)水洗、烘干后得氟化鋰產(chǎn)品，將含有鈉、鉀、銨等硫酸鹽的母液返回步驟3）。
實施例4
本實施例提供一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述鋰云母制備氟化鋰的工藝包括以下步驟：
1）鋰云母酸化：將鋰云母與98%硫酸按照1:0.6的質(zhì)量比加入反應(yīng)器中，獲取熟料，所述鋰云母酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收并氨化，獲取氟化銨溶液，其中，所述酸化的反應(yīng)溫度為200℃，酸化的反應(yīng)時間為6小時；
2）熟料水浸：將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比4:1用水浸取攪拌0.5小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁：在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化：調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰：將硫酸鹽溶液中的氧化鋰含量濃縮至40g/L，加入步驟S51中獲取的所述氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，所述沉鋰反應(yīng)的反應(yīng)溫度為45℃，所述沉鋰的反應(yīng)時間為2.5小時再將液固分離，獲取母液和氟化鋰粗品，將所述氟化鋰粗品水洗、烘干，獲取氟化鋰產(chǎn)品。
實施例5
本實施例提供一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述鋰云母制備氟化鋰的工藝包括以下步驟：
1）鋰云母酸化：將鋰云母與98%硫酸按照1:0.8的質(zhì)量比加入反應(yīng)器中，獲取熟料，所述鋰云母酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收并氨化，獲取氟化銨溶液，其中，所述酸化的反應(yīng)溫度為250℃，酸化的反應(yīng)時間為3小時；
2）熟料水浸：將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比4:1用水浸取攪拌0.5小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁：在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化：調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰：將硫酸鹽溶液中的氧化鋰含量濃縮至50g/L，加入步驟S61中獲取的所述氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，所述沉鋰反應(yīng)的反應(yīng)溫度為45℃，所述沉鋰的反應(yīng)時間為1.5小時再將液固分離，獲取母液和氟化鋰粗品，將所述氟化鋰粗品水洗、烘干，獲取氟化鋰產(chǎn)品。
實施例6
本實施例提供一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述鋰云母制備氟化鋰的工藝包括以下步驟：
1）鋰云母酸化：將鋰云母與98%硫酸按照1:1.1的質(zhì)量比加入反應(yīng)器中，獲取熟料，所述鋰云母酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收并氨化，獲取氟化銨溶液，其中，所述酸化的反應(yīng)溫度為250℃，酸化的反應(yīng)時間為1.5小時；
2）熟料水浸：將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比3:1用水浸取攪拌0.5小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁：在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化：調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰：將硫酸鹽溶液中的氧化鋰含量濃縮至50g/L，加入步驟S71中獲取的所述氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，所述沉鋰反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60℃，所述沉鋰的反應(yīng)時間為1小時再將液固分離，獲取母液和氟化鋰粗品，將所述母液加入步驟S73所述的硫酸鹽溶液中進(jìn)行沉鋁反應(yīng)，將所述氟化鋰粗品水洗、烘干，獲取氟化鋰產(chǎn)品。
實施例7
本實施例提供一種鋰云母制備氟化鋰的工藝，所述鋰云母制備氟化鋰的工藝包括以下步驟：
1）鋰云母酸化：將鋰云母與70%硫酸按照1:1.5的質(zhì)量比加入反應(yīng)器中，獲取熟料，所述鋰云母酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體用水吸收并氨化，獲取氟化銨溶液，其中，所述酸化的反應(yīng)溫度為300℃，酸化的反應(yīng)時間為1.5小時；
2）熟料水浸：將鋰云母酸化反應(yīng)好的熟料按照液固比3:1用水浸取攪拌1小時后，液固分離得浸取液；
3）沉鋁：在上述浸取液中加入鈉、鉀、銨硫酸鹽中的一種或幾種的任意比除鋁，加入硫酸鹽與硫酸鋁的摩爾比為1:1，降溫至-5℃以下，液固分離得低鋁硫酸鹽溶液；
4）凈化：調(diào)節(jié)上述低鋁硫酸鹽溶液PH=8-12除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)，獲得純凈的硫酸鋰凈化液；
5）濃縮沉鋰：將硫酸鹽溶液中的氧化鋰含量濃縮至60g/L，加入步驟S81中獲取的所述氟化銨溶液進(jìn)行沉鋰，所述沉鋰反應(yīng)的反應(yīng)溫度為70℃，所述沉鋰的反應(yīng)時間為2小時再將液固分離，獲取母液和氟化鋰粗品，將所述母液加入步驟S83所述的硫酸鹽溶液中進(jìn)行沉鋁反應(yīng)，將所述氟化鋰粗品水洗、烘干，獲取氟化鋰產(chǎn)品。
以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。