一種氫氧化鋰連續化生產工藝的製作方法
2024-04-15 04:21:05
1.本發明涉及一種氫氧化鋰生產工藝。
背景技術：
2.近年來，隨著新能源、新材料、電子、航空航天等領域的快速發展，對氫氧化鋰碳酸鋰等鋰產品的需求不斷增加。目前製備氫氧化鋰的方法主要為硫酸鋰苛化法和碳酸鋰苛化法(cn 111235591 a)。所謂硫酸鋰苛化法就是將由鋰礦或鹽湖中提取出的硫酸鋰溶液除雜後與氫氧化鈉在釜中攪拌反應，完成苛化反應後出料冷凍析出十水硫酸鈉，將氫氧化鋰溶液與硫酸鈉結晶分離，將分離出的氫氧化鋰溶液濃縮結晶分離後得氫氧化鋰粗品，再將粗品一水氫氧化鋰溶後解加入氫氧化鋇或氯化鋇，攪拌反應後形成不溶的硫酸鋇，過濾後除去硫酸根，濾出液經重蒸發、重結晶、分離、乾燥後得一水氫氧化鋰(cn 106629787b)；與硫酸鋰苛化法不同的是，碳酸鋰苛化法就是現將硫酸鋰製備成碳酸鋰或直接用工業級碳酸鋰與氫氧化鈣進行苛化反應，生成碳酸鈣與氫氧化鋰，將氫氧化鋰與碳酸鈣分離再經除雜、蒸發、結晶、分離、乾燥後等一系列步驟後得一水氫氧化鋰(cn 108821313 a,cn 106673022b)。目前製備氫氧化鋰的方法除了步驟繁雜、工藝路線長、設備投資大、蒸發能耗高、收率偏低外，還存在著一個明顯缺陷，即都是間歇生產，因而生產效率低，生產成本高。
3.因此，亟需開發氫氧化鋰連續化生產工藝，以提高生產效率，降低生產成本，實現生產自動化。
技術實現要素：
4.為克服現有氫氧化鋰生產工藝的缺陷，本發明的目的是提供一種工藝簡單、流程短、效率高的氫氧化鋰連續化生產工藝。
5.本發明的技術解決方案是：
6.一種氫氧化鋰連續化生產工藝，其特徵在於包括以下步驟：
7.1)將硫酸鋰淨化液和氫氧化鈉淨化液連續輸入管道反應器內進行苛化反應，同時從管道反應器連續輸出氫氧化鋰和硫酸鈉混合溶液即苛化液；
8.2)將苛化液過濾後得苛化過濾液；
9.3)對苛化液進行冷凍並將十水硫酸鈉與氫氧化鋰冷凍液分離；
10.4)將氫氧化鋰冷凍液加熱後經陽離子、陰離子交換後得氫氧化鋰精製液；
11.5)將氫氧化鋰精製液蒸髮結晶後得氫氧化鋰晶漿，對氫氧化鋰晶漿進行分離洗滌後得氫氧化鋰溼品；
12.6)將氫氧化鋰溼品乾燥後得單水氫氧化鋰產品。
13.所述的一種氫氧化鋰連續化生產工藝，其具體步驟如下：
14.1)將硫酸鋰淨化液從管道反應器的進口軸向輸入，氫氧化鈉淨化液從管道反應器的側面進口徑向輸入，苛化液從反應器軸向出口輸出。輸入管道反應器的反應物料的量按氫氧化鈉與硫酸鋰的摩爾比2.2～2.4控制，苛化反應溫度為10～50℃，優選為15～30℃。反
應物料在管道反應器中的流速為0.15m/min～1.8m/min，優選為0.6～1.2m/min，反應物料在管道反應器中的反應時間為15～40min，優選為20～30min；
15.2)將從反應器出口輸出的苛化液輸入精密過濾機或壓濾機過濾洗滌後得苛化過濾液與苛化渣，苛化渣收集後另進行攪洗與回收；
16.3)將苛化過濾液輸入冷凍結晶系統進行冷凍結晶，出料溫度控制在-10～0℃，優選控制在-7～-5℃。出料進入液固分離機將十水硫酸鈉與氫氧化鋰冷凍液分離，分離出的十水硫酸鈉另行生產副產品元明粉；
17.4)將氫氧化鋰冷凍液輸入換熱器使之溫度升至5～40℃後再流經陽離子交換柱和陰離子交換柱除去殘留的金屬雜質離子和硫酸根等雜質後得氫氧化鋰精製液，所用陽離子交換樹脂為大孔強酸型苯乙烯系螯合樹脂，所用陰離子交換樹脂為強鹼型苯乙烯系陰離子交換樹脂；
18.5)將氫氧化鋰精製液輸入蒸發器蒸髮結晶，當濃縮液固含量達到10～15％時開始排出氫氧化鋰晶漿至液固分離機，分離洗滌後得氫氧化鋰溼品，母液則返回步驟4)所述的陽離子交換柱；
19.6)將氫氧化鋰溼品輸入真空乾燥器乾燥後出料即得氫氧化鋰產品。
20.步驟1)中所述硫酸鋰淨化液為經淨化除雜後的硫酸鋰溶液，所述硫酸鋰溶液為用硫酸浸出鋰輝石精礦得到的硫酸鋰溶液、用硫酸溶解碳酸鋰得到的硫酸鋰溶液、用硫酸脫附吸附劑所吸附的鋰得到的硫酸鋰溶液中的任意一種或任意幾種的混合溶液。所述氫氧化鈉淨化液為純水與氫氧化鈉配置成的溶液經精密過濾除雜後的氫氧化鈉溶液，優選的為氫氧化鈉飽和溶液；
21.步驟3)和5)中所述液固分離機為活塞推料式過濾離心機、螺旋卸料過濾離心機或錐藍離心機。
22.與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
23.1.本發明採用管道反應器連續進料、連續反應、連續出料，縮短了苛化反應時間，降低了工人勞動強度，提高了苛化效率。
24.2.本發明通過氫氧化鋰溶液流經離子交換柱的方法去除雜質，實現了除雜過程的連續化，除雜效率高、效果好。不僅避免了將鋇離子和氯根帶入產品，而且免去了重溶解蒸發與重結晶步驟。
25.3.實現了氫氧化鋰生產全過程的連續化、自動化，縮短了工藝流程，降低了能耗與生產成本，顯著提高了生產效率。
26.4.工藝穩定可靠，產品質量穩定且達到gb/26008-2010電池級單水氫氧化鋰標準。
附圖說明
27.下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
28.圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施方式
29.實施例1
30.將li2o濃度為40.15g/l的硫酸鋰淨化液以18.17l/min的流率泵入dn200的管道反
應器的進口端軸向進口，同時以2.81l/min流率將氫氧化鈉飽和溶液從管道反應器的側面進口徑向泵入，苛化液從管道反應器的出口端軸向出口流出，維持反應溫度30℃，反應物料在管道反應器中流動時間30min。
31.將苛化液泵入精密過濾機過濾洗滌後得苛化過濾液與苛化渣，苛化渣收集至苛化渣儲槽中另行攪洗回收渣中的鋰，苛化過濾液則泵入冷凍結晶器冷凍至-7℃後出料至臥式螺旋卸料過濾離心機分離洗滌，分離出的十水硫酸鈉送元明粉生產車間生產元明粉，分離出的氫氧化鋰冷凍液則泵入換熱器加熱至10℃後再泵入陽離子交換柱(樹脂為蘇青螯合樹脂d402)頂部，經陽離子交換後再從陰離子交換柱頂部進入陰離子交換柱(樹脂為201
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4離子交換樹脂)，將從陰離子交換柱底部流出的氫氧化鋰精製液泵入mvr蒸發器蒸發至濃縮液中固含量達到10％時開始出料至臥式螺旋卸料過濾離心機，分離洗滌後得氫氧化鋰溼品，母液則泵回，從陽離子交換柱的進口返回離子交換系統；將氫氧化鋰溼品送入真空固體連續乾燥機乾燥後即得單水氫氧化鋰產品。
32.實施例2
33.將li2o濃度為40.15g/l的硫酸鋰淨化液以35.9l/min的流率泵入dn200的管道反應器的進口端軸向進口，同時以6.06l/min流率將氫氧化鈉飽和溶液從管道反應器的側面進口徑向泵入，苛化液從管道反應器的出口端軸向出口流出，維持反應溫度30℃，反應物料在管道反應器中流動時間20min；其餘步驟同實施例1。
34.實施例3
35.將li2o濃度為33.28g/l的硫酸鋰淨化液以17.95l/min的流率泵入dn200的管道反應器的進口端軸向進口，同時以3.03l/min流率將氫氧化鈉飽和溶液從管道反應器的側面進口徑向泵入，苛化液從管道反應器的出口端軸向出口流出，維持反應溫度15℃，反應物料在管道反應器中流動時間30min。
36.將苛化液泵入精密過濾機過濾洗滌後得苛化過濾液與苛化渣，苛化渣收集至苛化渣儲槽中另行攪洗回收渣中的鋰，苛化過濾液則泵入冷凍結晶器冷凍至-5℃出料至臥式螺旋卸料過濾離心機分離洗滌，分離出的十水硫酸鈉送元明粉生產車間生產元明粉，分離出的氫氧化鋰冷凍液則泵入換熱器加熱至5℃後泵入陽離子交換柱頂部，經陽離子交換後再從陰離子交換柱頂部進入陰離子交換柱，將從陰離子交換柱底部流出的氫氧化鋰精製液泵入mvr蒸發器蒸發至濃縮液中固含量達到15％時開始出料至臥式螺旋卸料過濾離心機，分離洗滌後得氫氧化鋰溼品，母液則泵回，從陽離子交換柱的進口返回離子交換系統；將氫氧化鋰溼品送入真空固體連續乾燥機乾燥後即得單水氫氧化鋰產品。
37.實施例4
38.將li2o濃度為33.28g/l的硫酸鋰淨化液以35.44l/min的流率泵入dn200的管道反應器的進口端軸向進口，同時以6.52l/min流率將氫氧化鈉飽和溶液從管道反應器的側面進口徑向泵入，苛化液從管道反應器的出口端軸向出口流出，維持反應溫度15℃，反應物料在管道反應器中流動時間20min；其餘步驟同實施例3。
39.對上述實施例1-4獲得的單水氫氧化鋰產品進行檢測，得到的技術指標如表1所示；
40.表1
[0041][0042]
由表1可知，通過本發明連續化生產工藝生產出的氫氧化鋰產品純度高、質量穩定，其質量達到國家標準gb/26008-2010電池級氫氧化鋰lioh
·
h2o-d1的要求。
[0043]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，並不用以限制本發明，凡在不脫離本發明原理的前提下所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。