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粗級(jí)碳酸鋰提純工藝過程分析

祁雙文1李積倉2(1.青海中信國安科技發(fā)展有限公司, 816000;2.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司, 816000)

碳酸鋰是一種被大眾廣泛應(yīng)用的化學(xué)原料，通常被應(yīng)用在冶金、陶瓷、醫(yī)藥以及能源等行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)碳酸鋰產(chǎn)品的提純濃度要求也非常高。而由于鹽湖鹵水以及自身生產(chǎn)技術(shù)等條件的限制，直接進(jìn)行碳酸鋰的提純是具有一定難度的，必須從實(shí)際出發(fā)，使用鹵水制備的粗級(jí)碳酸鋰作為提純?cè)?，通過氫化分解后進(jìn)行工業(yè)提純，本文研究了氫化反應(yīng)中的一些對(duì)碳酸鋰溶解產(chǎn)生的影響因素。結(jié)果表明，采用氫化分解法能夠使粗級(jí)碳酸鋰的提純度大大提升，由原有的88%提升到99%左右，一次性產(chǎn)率也有了很大提升。

粗級(jí)碳酸鋰；提純工藝；氫化分解

碳酸鋰是一種化合物原料，通常被應(yīng)用于陶瓷、冶金、醫(yī)藥以及各種能源等行業(yè)，也是鋰鹽產(chǎn)品中用途最為廣泛的產(chǎn)品。而高純度的碳酸鋰在有機(jī)合成、電子技術(shù)、食品的保存以及玻璃添加劑中都有非常重要的用途。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新發(fā)展，近些年我國對(duì)于碳酸鋰的提純濃度的要求也越來越高，大多數(shù)的初級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品都達(dá)不到最新要求，所以針對(duì)于新型的碳酸鋰提純方法的挖掘，具有重要意義。目前粗級(jí)碳酸鋰鹽的提純方法有重結(jié)晶法、苛化法、電解法、氫化沉淀法以及氫化分解法，重結(jié)晶法中碳酸鋰的溶解度較小，實(shí)驗(yàn)所需消耗的能量較大，其生產(chǎn)周期也較長(zhǎng)；苛化法對(duì)石灰乳的純度要求過高；電解法雖然避免了以上兩種實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，但對(duì)膜的要求過高，電耗也大；氫化沉淀法在實(shí)驗(yàn)中對(duì)氫氧化鋰的純度要求非常高，無形中增加了實(shí)驗(yàn)成本，所以本文針對(duì)氫化分解法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 使用原料以及儀器

使用原料：利用鹽湖鹵水自制的粗級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品。

使用儀器：電動(dòng)攪拌器、智能超級(jí)恒溫水槽、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、循環(huán)水式多用真空泵。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

根據(jù)原料組織可以知道，粗級(jí)鋰的產(chǎn)品中主要包含的雜質(zhì)為鎂，由于鋰鎂的化學(xué)性質(zhì)非常相似，所以單一的依靠氫化分解法不能夠很好的提純碳酸鋰，對(duì)此，本文將實(shí)驗(yàn)過程分成了三大組，分別為氫化、除鎂、蒸發(fā)。

(1)氫化過程。首先保證氫化溫度，稱取10g粗級(jí)鋰產(chǎn)品放置于500ml的容器中，將氫化溫度控制在10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、40℃進(jìn)行氫化，約150分鐘后進(jìn)行抽濾，測(cè)量液體中鋰鎂的離子含量，并對(duì)影響溶解鎂雜質(zhì)的溫度因素進(jìn)行分析。

通過分析可以得出溫度對(duì)于化學(xué)反應(yīng)中的氣液傳質(zhì)以及反應(yīng)速率均有不同的影響，隨著溫度的升高化學(xué)反應(yīng)的速率也會(huì)漸漸加快，但反應(yīng)物以及反應(yīng)產(chǎn)物則與溫度的升高成反比，使傳質(zhì)的推動(dòng)能力減小，反應(yīng)速率減慢。結(jié)合實(shí)際，應(yīng)該選擇試驗(yàn)溫度為20℃左右進(jìn)行氫化反應(yīng)。

其次要保證氫化時(shí)間以及氣體流速，相同溫度環(huán)境下，分別選擇0.5、1.5、2、3、4L/minCO2，并針對(duì)不同的氣體流速控制氫化時(shí)間，非別為30、50、70、90、120、150min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，氣體流速越快，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到反應(yīng)容器的氣體量越多，產(chǎn)生的氣泡量也越多，所以適當(dāng)?shù)脑黾咏佑|面積能夠加快氫化反應(yīng)的速率，縮減反應(yīng)時(shí)間，通過實(shí)驗(yàn)可知將反應(yīng)時(shí)間控制在150min、CO2氣體流速在1L/ml時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果最佳。

(2)除鎂過程。經(jīng)過氫化處理后，液相中仍舊存有殘留的鎂離子，而為了能夠得到純度更高的碳酸鋰產(chǎn)品，必須在蒸發(fā)之前除掉鎂離子，本文利用了氫氧化鈉溶液將鎂離子除去。氫氧化鈉不但能夠很好的除去鎂雜質(zhì)，還能保證損失鋰的程度最小，主要是由于鎂離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小，所需要的氫氧化鈉量也很小，所以反映對(duì)于溶液的酸堿度影響微乎其微，而在實(shí)驗(yàn)過程中損失的鋰離子也屬于母液夾帶，所以經(jīng)過分析得出理論上所需加入的氫氧化鈉量為100%。

(3)蒸發(fā)過程。粗級(jí)碳酸鋰經(jīng)過氫化分解以及除鎂之后，只需進(jìn)行高溫分解之后便可以得到高純度的碳酸鋰，根據(jù)熱力學(xué)的參數(shù)計(jì)算得出碳酸氫鋰的理論熱分解溫度為4.25℃，但低溫環(huán)境不利于快速分解，所以適當(dāng)?shù)奶岣叻磻?yīng)溫度能夠使化學(xué)反應(yīng)加速進(jìn)行，但過高的反應(yīng)溫度會(huì)使反應(yīng)異常劇烈，并且會(huì)發(fā)生黏壁的現(xiàn)象，所以通常將反應(yīng)溫度控制在90℃左右。在分解結(jié)晶的過程中會(huì)有氣體釋放出，所以攪拌的速率也會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，并且在實(shí)際生產(chǎn)中碳酸鋰的粒度越小越好，所以可以通過加快攪拌速率的方法得到粒度較小的產(chǎn)品。

2 結(jié)語

通過對(duì)比其它的粗級(jí)碳酸鋰提純工藝，本文所使用的氫化分解法所得到的效果以及操作過程都占有很大的優(yōu)勢(shì)，氫化分解法的操作過程簡(jiǎn)單，提純的碳酸鋰純度較高，并且同其他除雜過程的結(jié)合效果也比較好。采用氫化分解法進(jìn)行粗級(jí)碳酸鋰的提純，能夠使碳酸鋰的純度由原有的88%提升到99%以上，并且整個(gè)提純過程的一次性產(chǎn)率也達(dá)到了75%以上，提純過后的鹵水可以用于其他產(chǎn)品的循環(huán)提純，有效提高了產(chǎn)品余液的循環(huán)利用率。

因此，利用氫化分解法進(jìn)行粗級(jí)碳酸鋰的提純優(yōu)勢(shì)明顯，在本組實(shí)驗(yàn)的過程中，除去鎂離子，其他雜質(zhì)單依靠氫化分解法還不能夠完全除去，因此想要提純更高純度的碳酸鋰產(chǎn)品，仍需要結(jié)合其他高級(jí)的方法。

[1]鄧姝皓，楊子萱，楊佳逸，楊曦，韓江，易丹青.由扎布耶鹽湖粗鹽制備高淳碳酸鋰新工藝研究[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2016,(04)：34-37.

[2]伊文濤，閆春燕，馬培華.碳酸鋰碳化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J].化工礦物與加工，2006,(12)：21-24.

[3]李燕茹，朱亮，袁建軍，沙作良，楊美潔，左玥華.粗級(jí)碳酸鋰提純工藝過程研究[J].無機(jī)鹽工程， 2013,(08)：15-17.