本發(fā)明屬于氟化鋰制備，特別涉及一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法。

背景技術(shù)：

1、氟化鋰作為鋰基的重要基礎(chǔ)材料之一，是合成六氟磷酸鋰的關(guān)鍵鋰源，六氟磷酸鋰是鋰離子電池電解液的核心材料。高純氟化鋰的制備技術(shù)主要有直接制備法、萃取制備法和離子交換法，大部分已公開的方法集中于鋰源和氟源的純化技術(shù)。將氟化鋰粒徑控制在納米級，可以顯著提高氟化鋰合成六氟磷酸鋰的反應(yīng)活性。

2、工業(yè)級碳酸鋰的市場上最基礎(chǔ)的鋰鹽產(chǎn)品，儲備和運(yùn)輸性能好，是合成電池級高純級鋰鹽的最佳原料；此外，直接制備法因原理簡單而成為合成氟化鋰的主要方法，其是將鋰源(以碳酸鋰為主)與氟源直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氟化鋰，其合成路線主要有以下幾種：

3、(1)液液濕法工藝，先利用氫化熱解制備高純碳酸鋰，再與氫氟酸反應(yīng)制備電池級氟化鋰，該工藝的缺點(diǎn)是會產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，回收利用困難；

4、(2)氣液濕法工藝，通過碳酸鋰和氫氧化鋰的碳化氫化反應(yīng)制備高純碳酸鋰，然后通入氟化氫制備氟化鋰，雖然該工藝中可回收二氧化碳，但是存在產(chǎn)物粒徑難控制的問題，因此在最后需要利用機(jī)械篩分來獲得細(xì)顆粒和大顆粒氟化鋰；

5、(3)固固干法工藝，利用電池級碳酸鋰和固體氟化銨混合反應(yīng)焙燒得到高純氟化鋰，然而固相混合的方法反應(yīng)效率低，能耗高且無法有效控制晶粒的尺寸。

6、綜上所述，目前采用直接制備法合成氟化鋰無法同步兼顧純度和粒徑的不足和缺陷。因此，高純鋰鹽市場亟需一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，旨在解決背景技術(shù)當(dāng)中的至少一個(gè)技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，所述方法包括如下步驟：

4、將工業(yè)級碳酸鋰、水、氧化鈣配置成漿料進(jìn)行苛化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后固液分離得到氫氧化鋰溶液和碳酸鈣渣；

5、氫氧化鋰溶液進(jìn)行重結(jié)晶操作得到單水氫氧化鋰晶體和母液；將單水氫氧化鋰晶體重溶后過濾得到高純氫氧化鋰溶液和不溶濾渣；

6、高純氫氧化鋰溶液在氟化氫熱氣氛下噴霧干燥反應(yīng)生成高純納米級氟化鋰。

7、進(jìn)一步地，所述高純氫氧化鋰溶液在氟化氫熱氣氛下噴霧干燥反應(yīng)生成高純納米級氟化鋰，具體操作如下：

8、在噴霧干燥塔中，離心霧化的方式將高純氫氧化鋰溶液霧化為霧狀液珠進(jìn)入在塔內(nèi)，氟化氫以熱氣體形態(tài)進(jìn)入塔內(nèi)，二者在塔內(nèi)加熱反應(yīng)生成高純納米級氟化鋰。

9、進(jìn)一步地，所述離心霧化的頻率400hz～600hz，所述高純氫氧化鋰溶液的進(jìn)料速率為60ml/h～300ml/h；所述氟化氫的進(jìn)風(fēng)量為0.05l/min～0.5l/min；所述噴霧干燥反應(yīng)溫度為100℃～150℃。

10、進(jìn)一步地，所述噴霧干燥塔內(nèi)襯和氟化氫的進(jìn)氣管道內(nèi)襯采用ptfe內(nèi)襯。

11、進(jìn)一步地，所述重結(jié)晶操作具體包括：先100℃～110℃下蒸發(fā)濃縮，再降溫至35℃～45℃冷卻結(jié)晶。

12、進(jìn)一步地，所述高純氫氧化鋰溶液的質(zhì)量濃度為3.5％～7％。

13、進(jìn)一步地，所述苛化反應(yīng)中，工業(yè)級碳酸鋰與氧化鈣的摩爾比為1:1.02～1.5；所述漿料液固比為8～12:1；所述苛化反應(yīng)的溫度為80℃～90℃，所述苛化反應(yīng)的時(shí)間為1h～10h。

14、進(jìn)一步地，所述苛化反應(yīng)中，工業(yè)級碳酸鋰純度≥98.5％，所述氧化鈣純度≥90％。

15、進(jìn)一步地，所述不溶濾渣水洗后加入母液；然后所述噴霧干燥反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣與母液發(fā)生中和反應(yīng)，制備氟化鋰。

16、進(jìn)一步地，所述中和反應(yīng)在100rpm～300rpm的攪拌速率下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為25℃～45℃，尾氣的通入量為0.1l/min～5l/min。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下有益效果：

18、1、本發(fā)明基于苛化、重結(jié)晶、噴霧干燥步驟，制得兼顧高純度和納米粒徑的電池級氟化鋰，同時(shí)還增設(shè)中和反應(yīng)對反應(yīng)過程中產(chǎn)生的三廢廢料回收。

19、2、相比于目前制備氟化鋰的方法，本發(fā)明提供的噴霧干燥方法不僅可以極大提高氫氧化鋰溶液和氟化氫的反應(yīng)速率，還可優(yōu)化產(chǎn)物粒徑；通過控制噴霧干燥參數(shù)即可制備納米級、粒徑分布均勻的高純氟化鋰。

20、3、相比于目前利用工業(yè)級碳酸鋰制備高純氟化鋰的方法，本發(fā)明利用廉價(jià)常見的氧化鈣和常規(guī)的重結(jié)晶法實(shí)現(xiàn)碳酸鋰合成高純氫氧化鋰溶液并有效去除雜質(zhì)，提高了氟化鋰產(chǎn)物純度，氫氧化鋰和氟化氫的反應(yīng)不會生成大量廢氣，反應(yīng)速率快，生產(chǎn)效率高。

21、4、本發(fā)明針對合成高純納米級氟化鋰過程中的三廢提供了處理方案，整體工藝具備流程短、操作簡單、可控度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，涉及的苛化、重結(jié)晶、噴霧干燥、中和四個(gè)主要工序都易于擴(kuò)大生產(chǎn)，因此，本發(fā)明具有可觀的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述高純氫氧化鋰溶液在氟化氫熱氣氛下噴霧干燥反應(yīng)生成高純納米級氟化鋰，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述離心霧化的頻率400hz～600hz，所述高純氫氧化鋰溶液的進(jìn)料速率為60ml/h～300ml/h；所述氟化氫的進(jìn)風(fēng)量為0.05l/min～0.5l/min；所述噴霧干燥反應(yīng)溫度為100℃～150℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述噴霧干燥塔內(nèi)襯和氟化氫的進(jìn)氣管道內(nèi)襯采用ptfe內(nèi)襯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述重結(jié)晶操作具體包括：先100℃～110℃下蒸發(fā)濃縮，再降溫至35℃～45℃冷卻結(jié)晶。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述高純氫氧化鋰溶液的質(zhì)量濃度為3.5％～7％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述苛化反應(yīng)中，工業(yè)級碳酸鋰與氧化鈣的摩爾比為1:1.02～1.5；所述漿料液固比為8～12:1；所述苛化反應(yīng)的溫度為80℃～90℃，所述苛化反應(yīng)的時(shí)間為1h～10h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述苛化反應(yīng)中，所述工業(yè)級碳酸鋰純度≥98.5％，所述氧化鈣純度≥90％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述不溶濾渣水洗后加入所述母液中；然后所述噴霧干燥反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣與母液發(fā)生中和反應(yīng)，制備氟化鋰。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，其特征在于，所述中和反應(yīng)在100rpm～300rpm的攪拌速率下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為25℃～45℃，尾氣的通入量為0.1l/min～5l/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種工業(yè)級碳酸鋰制備高純納米級氟化鋰的方法，屬于氟化鋰制備技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：將工業(yè)級碳酸鋰、水、氧化鈣配置成漿料進(jìn)行苛化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后固液分離得到氫氧化鋰溶液和碳酸鈣渣；氫氧化鋰溶液進(jìn)行重結(jié)晶操作得到單水氫氧化鋰晶體和母液；將單水氫氧化鋰晶體重溶后過濾得到高純氫氧化鋰溶液和不溶濾渣；高純氫氧化鋰溶液在氟化氫熱氣氛下噴霧干燥反應(yīng)生成高純納米級氟化鋰。此外，不溶濾渣水洗后加入母液；所述噴霧干燥反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣與母液發(fā)生中和反應(yīng)，制備常規(guī)氟化鋰。本發(fā)明基于苛化、重結(jié)晶、噴霧干燥步驟，制得兼顧高純度和納米粒徑的電池級氟化鋰，同時(shí)還增設(shè)中和反應(yīng)對反應(yīng)過程中產(chǎn)生的三廢廢料回收。

技術(shù)研發(fā)人員：胡啟陽,賈貴斌,宋小鵬,劉雅婷,周昌鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西云威新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6