專利名稱：一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法。
背景技術(shù)：
無機(jī)氟化物主要包括氫氟酸、氟鹽、氟酸鹽和鹵素間化合物等。其中氟鹽的品種主要有冰晶石、氟化鈉、氟化鋰、氟化鋁等。冰晶石主要用于鋁電解的啟動階段，氟化鋁主要用于鋁電解的日常運(yùn)行，兩者用量占氟鹽產(chǎn)品的95%以上。而氟化鋰作為新能源鋰離子電池關(guān)鍵材料六氟磷酸鋰的主要生產(chǎn)原料，其隨著全球性石油資源緊缺與氣候環(huán)境的不斷惡化，鋰離子電池作為不可再生能源的替代品具有廣闊的發(fā)展前景，其相應(yīng)的原材料市場發(fā)展空間也較為廣闊。隨著鋰離子電池關(guān)鍵材料六氟磷酸鋰的發(fā)展，其原材料電池級氟化鋰的產(chǎn)品質(zhì)量提升以及降低生產(chǎn)成本已成為研究的熱點(diǎn)。目前生產(chǎn)電池級氟化鋰的方法為碳化法，將工業(yè)級碳酸鋰碳化成碳酸氫鋰，經(jīng)過濾得到的清澈較純的碳酸氫鋰溶液與氟化氫 /氟化銨反應(yīng)得到氟化鋰，氟化鋰經(jīng)過濾、干燥后得到電池級氟化鋰。中國專利申請?zhí)?201010109346. 7,200910311333. 5,201010106778. 2,200910221557. 7 公開了上述碳化法制備電池級氟化鋰的方法，其所制備的電池級氟化鋰產(chǎn)品質(zhì)量完全可滿足鋰離子電池關(guān)鍵材料六氟磷酸鋰生產(chǎn)所需。但是在碳化法制備電池級氟化鋰過程中會產(chǎn)生以下廢物1、為了保證碳酸氫鋰的純度，在過濾掉碳酸氫鋰后會留下尚未被碳化的碳酸鋰廢料；2、為了保證氟化鋰的質(zhì)量在過濾掉生成的氟化鋰后排出氟化鋰廢液。這些廢物的產(chǎn)生增加了電池級氟化鋰的環(huán)保壓力和生產(chǎn)成本，如何合理的回收此部分氟、鋰資源，降低環(huán)保壓力是電池級/高純氟化鋰生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，變廢為寶，提高廢物的利用率。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，其步驟如下A 在10°C 40°C下將氟化鋰廢液中加入過量的碳酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)完全后過濾得到固體碳酸鋰軟膏，濾液為含有余留碳酸鈉的混合溶液備用；B 將碳酸鋰廢料(含氟化鋰10% 98% )和氫氧化鋁在流化床中500 650°C 下與無水氟化氫反應(yīng)，得到含有氟化鋰的無水氟化鋁，反應(yīng)后的無水氟化氫尾氣通入步驟A 含有碳酸鈉的混合溶液中得到氟化鈉溶液。所述碳酸鈉為超過反應(yīng)量0.5% 2%，對超出量的限定主要是為了成本的考慮。本發(fā)明處理方法，將碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)碳酸鋰廢料和氟化鋰廢液轉(zhuǎn)化為可以回收利用的物質(zhì)，其中通過步驟A反應(yīng)得到的碳酸鋰軟膏可以直接返回進(jìn)行制備氟化
3鋰的碳化反應(yīng)，含有氟化鋰的無水氟化鋁可以用作電解鋁行業(yè)中電解質(zhì)的添加劑，步驟B 得到的氟化鈉溶液可以用于制備氟化鈉或者冰晶石。本發(fā)明的處理方法將采用碳化法生產(chǎn)電池級氟化鋰所產(chǎn)生的兩種主要廢物全部轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)，可用于無機(jī)氟化物的下游產(chǎn)業(yè)，解決了氟化工行業(yè)和鋁電解行業(yè)亟待解決的環(huán)保問題，而且所有原料都取自電池級氟化鋰的生產(chǎn)廢物，不會產(chǎn)生二次污染，提高了氟、鋰的資源利用率，促使了無機(jī)氟化工行業(yè)健康、穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展。


圖1為本發(fā)明處理方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例的碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，參見工藝流程圖1，具體采用如下步驟A 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氟化鋰廢液10升，將氟化鋰廢液中加入碳酸鈉觀克反應(yīng)，加入的碳酸鈉與溶液中的氟化鋰在25°C反應(yīng)，見反應(yīng)式(1)2LiF+Na2C03 = Li2CO3 I +2NaF (1)反應(yīng)后超出反應(yīng)量的碳酸鈉溶解在溶液中，碳酸鋰在溶液中形成沉淀，過濾得到碳酸鋰軟膏35克，該碳酸鋰軟膏可以直接返回碳化法制備電池級氟化鋰中作為碳化原料， 過濾得到的濾液為含有超出反應(yīng)量碳酸鈉的混合溶液(含有反應(yīng)后的氟化鈉)；B 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳酸鋰廢料60千克(碳酸鋰廢料中含氟化鋰約90%以上)，將碳酸鋰廢料和氫氧化鋁2500千克(可根據(jù)鋁電解質(zhì)的需要調(diào)整加入量)在流化床中與無水氟化氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為550°C，見反應(yīng)式O)、(3)Li2C03+2HF = 2LiF+C02+H20 (2)Al (OH) 3+3HF = A1F3+3H20(3)反應(yīng)后的得到含有氟化鋰的無水氟化鋁2550千克，其中氟化鋰含有47千克，可以直接用于用作電解鋁行業(yè)中電解質(zhì)的添加劑，其中無水氟化鋁中含有的氟化鋰，在電解鋁過程中可以改善電解質(zhì)的性質(zhì)，利于電解過程，達(dá)到提高電流效率和降低消耗的目的。得到的含氟化鋰的無水氟化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量分析結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4292-2007對比如表1所示反應(yīng)后從流化床排出的無水氟化氫尾氣通入步驟A中反應(yīng)后得到的混合溶液中， 見反應(yīng)式Na2C03+2HF = 2NaF+C02+H20 (4)反應(yīng)后的得到氟化鈉溶液，其中包含反應(yīng)式⑴和反應(yīng)式⑷反應(yīng)得到的氟化鈉， 氟化鈉溶液可以用于制備氟化鈉或者冰晶石，制備冰晶石的方法采用常規(guī)方法。實(shí)施例2本實(shí)施例的碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，參見工藝流程圖1，具體采用如下步驟A 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氟化鋰廢液20升，將氟化鋰廢液中加入過量的碳酸鈉61克(超過反應(yīng)量10% )反應(yīng)，加入的碳酸鈉與溶液中的氟化鋰在10°C 反應(yīng)，見反應(yīng)式(1)2LiF+Na2C03 = Li2CO3 I +2NaF (1)反應(yīng)后超出反應(yīng)量的碳酸鈉溶解在溶液中，碳酸鋰在溶液中形成沉淀，過濾得到碳酸鋰軟膏65克，該碳酸鋰軟膏可以直接返回碳化法制備電池級氟化鋰中作為碳化原料， 過濾得到的濾液為含有超出反應(yīng)量碳酸鈉的混合溶液(含有反應(yīng)后的氟化鈉)；B 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳酸鋰廢料40千克(碳酸鋰廢料中含氟化鋰約50%以上)，將碳酸鋰廢料和氫氧化鋁972千克(可根據(jù)鋁電解質(zhì)的需要調(diào)整加入量)在流化床中與無水氟化氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為500°C，見反應(yīng)式O)、(3)Li2C03+2HF = 2LiF+C02+H20 (2)Al (OH) 3+3HF = A1F3+3H20 (3)反應(yīng)后的得到含有氟化鋰的無水氟化鋁997千克，其中氟化鋰含有34千克，可以直接用于用作電解鋁行業(yè)中電解質(zhì)的添加劑，其中無水氟化鋁中含有的氟化鋰，在電解鋁過程中可以改善電解質(zhì)的性質(zhì)，利于電解過程，達(dá)到提高電流效率和降低消耗的目的。得到的含氟化鋰的無水氟化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量分析結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4292-2007對比如表1所示反應(yīng)后從流化床排出的無水氟化氫尾氣通入步驟A中反應(yīng)后得到的混合溶液中， 見反應(yīng)式Na2C03+2HF = 2NaF+C02+H20 (4)反應(yīng)后的得到氟化鈉溶液，其中包含反應(yīng)式⑴和反應(yīng)式⑷反應(yīng)得到的氟化鈉， 氟化鈉溶液可以用于制備氟化鈉或者冰晶石，制備冰晶石的方法采用常規(guī)方法。實(shí)施例3本實(shí)施例的碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，參見工藝流程圖1，具體采用如下步驟A 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氟化鋰廢液30升，將氟化鋰廢液中加入過量的碳酸鈉88克(超過反應(yīng)量大于5%)反應(yīng)，加入的碳酸鈉與溶液中的氟化鋰在 40°C反應(yīng)，見反應(yīng)式(1)2LiF+Na2C03 = Li2CO3 I +2NaF (1)反應(yīng)后超出反應(yīng)量的碳酸鈉溶解在溶液中，碳酸鋰在溶液中形成沉淀，過濾得到碳酸鋰軟膏95克，該碳酸鋰軟膏可以直接返回碳化法制備電池級氟化鋰中作為碳化原料， 過濾得到的濾液為含有超出反應(yīng)量碳酸鈉的混合溶液(含有反應(yīng)后的氟化鈉)；B 在碳化法電池級氟化鋰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳酸鋰廢料53千克(碳酸鋰廢料中含氟化鋰約10%以上)，將碳酸鋰廢料和氫氧化鋁960千克(可根據(jù)鋁電解質(zhì)的需要調(diào)整加入量)在流化床中與過量無水氟化氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為650°C，見反應(yīng)式O)、(3)Li2C03+2HF = 2LiF+C02+H20(2)Al (OH) 3+3HF = A1F3+3H20 (3)反應(yīng)后的得到含有氟化鋰的無水氟化鋁990千克，其中氟化鋰含有38. 8千克，可以直接用于用作電解鋁行業(yè)中電解質(zhì)的添加劑，其中無水氟化鋁中含有的氟化鋰，在電解鋁過程中可以改善電解質(zhì)的性質(zhì)，利于電解過程，達(dá)到提高電流效率和降低消耗的目的。得到的含氟化鋰的無水氟化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量分析結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4292-2007對比如表1所示反應(yīng)后從流化床排出的無水氟化氫尾氣通入步驟A中反應(yīng)后得到的混合溶液中， 見反應(yīng)式Na2C03+2HF = 2NaF+C02+H20 (4)反應(yīng)后的得到氟化鈉溶液，其中包含反應(yīng)式(1)和反應(yīng)式(4)反應(yīng)得到的氟化鈉， 氟化鈉溶液可以用于制備氟化鈉或者冰晶石，制備冰晶石的方法采用常規(guī)方法。表 權(quán)利要求
1.一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，其特征在于其步驟如下A 在10°C 40°C下將氟化鋰廢液中加入過量的碳酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)完全后過濾得到固體碳酸鋰軟膏，濾液為含有余留碳酸鈉的混合溶液備用；B 將碳酸鋰廢料和氫氧化鋁在流化床中500 650°C下與過量無水氟化氫反應(yīng)，得到含有氟化鋰的無水氟化鋁，反應(yīng)后的無水氟化氫尾氣通入步驟A含有碳酸鈉的混合溶液中得到氟化鈉溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，其特征在于 所述碳酸鈉為超過反應(yīng)量0. 5% 2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化法制電池級氟化鋰所產(chǎn)廢物的處理方法，其步驟為A氟化鋰廢液中加入過量的碳酸鈉反應(yīng)，過濾后得到固體碳酸鋰軟膏，濾液為含有余留碳酸鈉的混合溶液備用；B將碳酸鋰廢料和氫氧化鋁在流化床中與過量無水氟化氫反應(yīng)，得到含有氟化鋰的無水氟化鋁，反應(yīng)后的無水氟化氫尾氣通入步驟A含有碳酸鈉的混合溶液中得到氟化鈉溶液。本發(fā)明的處理方法將采用碳化法生產(chǎn)電池級氟化鋰所產(chǎn)生的兩種主要廢物全部轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)，用于無機(jī)氟化物的下游產(chǎn)業(yè)，解決了氟化工行業(yè)和鋁電解行業(yè)亟待解決的環(huán)保問題，而且所有原料都取自電池級氟化鋰的生產(chǎn)廢物，不會產(chǎn)生二次污染，提高了氟、鋰的資源利用率，促使了無機(jī)氟化工行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
文檔編號C25C3/06GK102515203SQ20111036778
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者于賀華, 侯紅軍, 劉海霞, 張輝, 李世江, 楊華春, 楊水艷, 王建萍, 董立英, 薛旭金 申請人:多氟多化工股份有限公司