專利名稱：硝酸鋰的制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取硝酸鋰的方法。
背景技術(shù)：
硝酸鋰是ー種較常用的鋰鹽化學(xué)品，近年來在鋰離子電池電解液中得以添加使用。通常，硝酸鋰是用如下方法制備的將碳酸鋰或氫氧化鋰與硝酸進行反應(yīng)，然后將處理好的溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、干燥得到無水硝酸鋰產(chǎn)品。該方法的主要缺陷為產(chǎn)品成本高；生產(chǎn)過程中物料流通量和能耗較高；蒸發(fā)過 程中只能使用高壓蒸汽或電加熱設(shè)備；操作條件苛刻；對設(shè)備、分離介質(zhì)、操作人員安全防護的要求較高；母液必須加入較多水稀釋才能繼續(xù)流通循環(huán)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備硝酸鋰的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的方法，包括如下步驟
(1)純水中加入重量濃度為40-98%的硝酸,加入碳酸鋰或氫氧化鋰進行中和反應(yīng),然后用氫氧化鋰中和至PH為7±0. 5，獲得硝酸鋰溶液，加入沉淀劑，過濾；
組分的重量比為65-98%的硝酸水碳酸鋰或氫氧化鋰=I O. 32 I : O. 35 O. 67 ；
加入沉淀劑，沉淀韓、鎂、硫酸根雜質(zhì)；
所述的沉淀劑選自草酸、草酸銨、氫氧化鋇或碳酸鋇等；
沉淀劑碳酸鋰或氫氧化鋰=I : 100 1000,重量比；
(2)將步驟(2)獲得的硝酸鋰溶液送入蒸發(fā)器，蒸發(fā)至溶液的溫度為150°C±10°C ；
(3)將步驟(2)獲得的產(chǎn)物，冷卻至50°C±10°C，結(jié)晶；
(4)將步驟(3)的產(chǎn)物固液分離，收集分離出的固體產(chǎn)物，為半水硝酸鋰，真空干燥，即得到無水硝酸鋰產(chǎn)品；
干燥壓カ為-O. 02 -O. 092 MPa，干燥溫度為100 180°C ;干燥溫度需要嚴格控制，就不會發(fā)生溶解、結(jié)塊等現(xiàn)象；
固液分離獲得的硝酸鋰母液，返回步驟(I)，循環(huán)使用。本發(fā)明的方法，產(chǎn)品成本低，能耗較低，操作條件溫和，母液不必須加入較多水稀釋，就能繼續(xù)流通循環(huán)使用。
具體實施例方式下列實施例僅在說明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍。實施例I所用碳酸鋰和氫氧化鋰為エ業(yè)級，其含量為99. 0-99. 5%，主要雜質(zhì)含量如鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根的含量為20-1000ppm，所用硝酸為エ業(yè)級，含量為98%。(I) 5M3搪瓷反應(yīng)釜中加入純水1500Kg，開啟引風(fēng)機，加入硝酸1500Kg，攪拌下加入エ業(yè)級碳酸鋰800Kg，加完后攪拌30分鐘，用氫氧化鋰調(diào)整溶液PH=7±0. 5，約需要氫氧化鋰70Kg ；
(2)加入2. 13Kg草酸，加入4. OlKg氫氧化鋇，沉淀鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)。(3)將溶液用板框壓濾機進行過濾；
(4)將過濾好的溶液加入到3M3不銹鋼蒸發(fā)釜中，攪拌下用蒸汽加熱至沸，進行蒸發(fā)，優(yōu)選的，在中間補加過濾好的硝酸鋰溶液，控制好液位，蒸發(fā)終點溫度為150°C ±10°C ；
(5)將蒸發(fā)好的硝酸鋰溶液冷卻至60°C，析出半水硝酸鋰結(jié)晶； (6)冷卻結(jié)晶好的硝酸鋰溶液用離心機進行固液分離，得到703Kg半水硝酸鋰結(jié)晶，得到的母液加入150Kg純水存放待用；
(7)分離出的半水硝酸鋰濕料用I.5M3不銹鋼雙錐真空干燥機進行干燥，開啟回轉(zhuǎn)，開啟真空系統(tǒng)，開啟蒸汽加熱物料，最終干燥溫度為125°C，干燥機真空壓カ為-O. 092Mpa ；
干燥后的硝酸鋰冷卻至35°C下，得到粉狀無水硝酸鋰產(chǎn)品；
采用上海市企業(yè)標準規(guī)定的方法進行檢測，水份重量含量O. 08%，鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根等重要雜質(zhì)含量均小于lOOppm，產(chǎn)品品質(zhì)遠好于普通エ業(yè)級產(chǎn)品標準。實施例2
所用碳酸鋰和氫氧化鋰為エ業(yè)級，其含量為99-99. 5%，主要雜質(zhì)含量如鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根的含量為20-1000ppm，所用硝酸為エ業(yè)級，含量為98%。(I) 5M3搪瓷反應(yīng)釜中加入純水1500Kg，開啟引風(fēng)機，加入硝酸1500Kg，攪拌下加入エ業(yè)級碳酸鋰800Kg，加完后攪拌30分鐘，用氫氧化鋰調(diào)整溶液PH=7±0. 5，約需要氫氧化鋰70Kg ；
(2)加入2. 05Kg草酸，加入3. 88Kg氫氧化鋇，沉淀鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)。(3)將溶液放出到儲槽中，與實施例I的母液合并用壓濾機進行過濾。(4)將過濾好的溶液加入到3M3不銹鋼蒸發(fā)釜中，攪拌下用蒸汽加熱至沸，進行蒸發(fā)，中間補加過濾好的硝酸鋰溶液，控制好液位，蒸發(fā)終點溫度為150°C ±10°C。(5)蒸發(fā)好的硝酸鋰溶液冷卻至40°C，析出半水硝酸鋰結(jié)晶，其中含有少量無水結(jié)晶。(6)冷卻結(jié)晶好的硝酸鋰溶液用離心機進行固液分離，得到IlOOKg半水硝酸鋰結(jié)晶；得到的母液加入250Kg純水存放待用。(7)分離出的半水硝酸鋰濕料用I. 5M3不銹鋼雙錐真空干燥機進行干燥，最終干燥溫度為125°C，干燥機內(nèi)部壓カ為-O. 092 Mpa0烘干好的硝酸鋰用循環(huán)冷卻水冷卻至35 °C下，得到粉狀無水硝酸鋰產(chǎn)品。采用上海市企業(yè)標準規(guī)定的方法進行檢測，水份含量O. 08%，鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根等重要雜質(zhì)含量均小于lOOppm，產(chǎn)品品質(zhì)遠好于普通エ業(yè)級產(chǎn)品標準。(8)重復(fù)上述過程直到雜質(zhì)含量接近標準時棄除母液?？偦厥章蕿?3. 5%。實施例3
所用碳酸鋰和氫氧化鋰為分析純，其含量為99。5-99. 9%,主要雜質(zhì)含量如鈉、鉀、I丐、鎂、硫酸根的含量小于lOOppm，所用硝酸為分析純，含量為98%。(I) 5M3搪瓷反應(yīng)釜中加入純水1500Kg，開啟引風(fēng)機，加入硝酸1500Kg，攪拌下加入分析純碳酸鋰800Kg，加完后攪拌30分鐘，用氫氧化鋰調(diào)整溶液PH=7±0. 5，約需要氫氧化鋰70Kg ；
(2)加入O. 25Kg草酸、加入O. 43Kg氫氧化鋇，沉淀鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)。(3)將溶液放出到儲槽中，用板框壓濾機進行過濾。(4)將過濾好的溶液加入到3M3不銹鋼蒸發(fā)釜中，攪拌下用蒸汽加熱至沸，開啟引風(fēng)機，蒸汽壓カ控制在O. 3-0. 5Mpa，進行蒸發(fā)，中間補加過濾好的硝酸鋰溶液，控制好液位，蒸發(fā)終點控制在150°C ±10°C。 (5)蒸發(fā)好的硝酸鋰溶液用循環(huán)冷卻水冷卻至60°C，析出半水硝酸鋰結(jié)晶，其中含有少量無水結(jié)晶。(6)冷卻結(jié)晶好的硝酸鋰溶液用離心機進行固液分離，得到700Kg半水硝酸鋰結(jié)晶；得到的母液加入150Kg純水存放待用。(7)分離出的半水硝酸鋰濕料用I. 5M3不銹鋼雙錐真空干燥機進行干燥，開啟回轉(zhuǎn)，開啟真空系統(tǒng)，開啟蒸汽加熱物料，最終干燥溫度為125°C，干燥機內(nèi)部真空壓カ為-O. 092 Mpa0烘干好的硝酸鋰用循環(huán)冷卻水冷卻至35°C下，得到粉狀無水硝酸鋰產(chǎn)品。水份重量含量O. 08%，鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根等重要雜質(zhì)含量均小于20ppm，產(chǎn)品品質(zhì)遠好于99. 9%產(chǎn)品標準。實施例4
按實施例2的方法，用分析純原料代替エ業(yè)級原料，進行母液循環(huán)，直到雜質(zhì)含量接近標準時棄除母液，總回收率為94. 2%
實施例5
所用碳酸鋰和氫氧化鋰為エ業(yè)級，其含量為99-99. 5%，主要雜質(zhì)含量如鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根的含量為20-1000ppm，所用硝酸為エ業(yè)級，含量為65%。(1)5M3搪瓷反應(yīng)釜中加入純水740Kg，開啟引風(fēng)機，加入硝酸2260Kg，攪拌下加入エ業(yè)級碳酸鋰800Kg，加完后攪拌30分鐘，用氫氧化鋰調(diào)整溶液PH=7±0. 5，約需要氫氧化鋰 70Kg ；
(2)加入2. IlKg草酸、加入3. 65Kg氫氧化鋇，沉淀鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)。(3)將溶液放出到儲槽中，用板框壓濾機進行過濾。(4)將過濾好的溶液加入到3M3不銹鋼蒸發(fā)釜中，攪拌下用蒸汽加熱至沸，開啟引風(fēng)機，蒸汽壓カ控制在O. 3-0. 5Mpa，進行蒸發(fā)，中間補加過濾好的硝酸鋰溶液，控制好液位，蒸發(fā)終點控制在150°C ±10°C。(5)蒸發(fā)好的硝酸鋰溶液用循環(huán)冷卻水冷卻至50で，析出半水硝酸鋰結(jié)晶，其中含有少量無水結(jié)晶。(6)冷卻結(jié)晶好的硝酸鋰溶液用離心機進行固液分離，得到707Kg半水硝酸鋰結(jié)晶；得到的母液加入150Kg純水存放待用。(7)分離出的半水硝酸鋰濕料用I. 5M3不銹鋼雙錐真空干燥機進行干燥，開啟回轉(zhuǎn)，開啟真空系統(tǒng)，開啟蒸汽加熱物料，最終干燥溫度為125°C，干燥機內(nèi)部真空壓カ為-O. 092 Mpa0烘干好的硝酸鋰用循環(huán)冷卻水冷卻至35°C下，得到粉狀無水硝酸鋰產(chǎn)品。水份含量O. 08%,鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根等重要雜質(zhì)含量均小于lOOppm，產(chǎn)品品質(zhì)遠好于普通エ業(yè)級產(chǎn)品標準。實施例6
(I)5M3搪瓷反應(yīng)釜中加入純水740Kg，開啟引風(fēng)機，加入65%エ業(yè)級硝酸2260Kg，攪拌下加入エ業(yè)級碳酸鋰800Kg，加完后攪拌30分鐘，用エ業(yè)級單水氫氧化鋰調(diào)整溶液PH=7±0. 5，約需要氫氧化鋰70Kg。(2)加入2. 02Kg草酸、加入3. 57Kg氫氧化鋇，沉淀鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)。(3)將溶液放出到儲槽中，與實施例5中產(chǎn)生的母液合并用板框壓濾機進行過濾。
(4)將過濾好的溶液加入到3M3不銹鋼蒸發(fā)釜中，攪拌下用蒸汽加熱至沸，開啟引風(fēng)機，蒸汽壓カ控制在O. 3-0. 5Mpa，進行蒸發(fā)，中間補加過濾好的硝酸鋰溶液，控制好液位，蒸發(fā)終點控制在150°C ±10°C。(5)蒸發(fā)好的硝酸鋰溶液用循環(huán)冷卻水冷卻至45°C，析出半水硝酸鋰結(jié)晶，其中含有少量無水結(jié)晶。(6)冷卻結(jié)晶好的硝酸鋰溶液用離心機進行固液分離，得到1109Kg半水硝酸鋰結(jié)晶；得到的母液加入250Kg純水存放待用。(7)分離出的半水硝酸鋰濕料用I. 5M3不銹鋼雙錐真空干燥機進行干燥，最終干燥溫度為125°C，干燥機內(nèi)部真空壓カ為-O. 092 Mpa0烘干好的硝酸鋰用循環(huán)冷卻水冷卻至35°C下，得到粉狀無水硝酸鋰產(chǎn)品。水份含量O. 08%，鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根等重要雜質(zhì)含量均小于30ppm，產(chǎn)品品質(zhì)遠好于普通エ業(yè)級產(chǎn)品標準。(8)重復(fù)上述過程直到雜質(zhì)含量接近標準時棄除母液。總回收率為93%。實施例7 8
分別按實施例5、6的方法，用分析純原料代替エ業(yè)級原料，同樣分別得到實施例3、實施例4的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.硝酸鋰的制取方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)純水中加入重量濃度為40-98%的硝酸,加入碳酸鋰或氫氧化鋰進行中和反應(yīng),然后用氫氧化鋰中和至PH為7±0. 5，獲得硝酸鋰溶液，加入沉淀劑，過濾；(2)將步驟(I)獲得的硝酸鋰溶液送入蒸發(fā)器，蒸發(fā)至溶液的溫度為150°C±10°C ； (3)將步驟(2)獲得的產(chǎn)物，冷卻至50°C±10°C，結(jié)晶； (4 )將步驟(3 )的產(chǎn)物固液分離，收集分離出的固體產(chǎn)物，為半水硝酸鋰，真空干燥，即得到無水硝酸鋰產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，組分的重量比為 40-98%的硝酸水碳酸鋰或氫氧化鋰=I 0 I : 0. 23 0. 67。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，組分的重量比為優(yōu)選的，65-98%的硝酸水碳酸鋰或氫氧化鋰=I 0. 32 I : 0. 35 0. 67。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的沉淀劑選自草酸、草酸銨、氫氧化鋇或碳酸鋇等；沉淀劑碳酸鋰或氫氧化鋰=I : 100 1000,重量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，固液分離獲得的硝酸鋰母液，返回步驟(1)，循環(huán)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項所述的方法，其特征在于，干燥真空壓力-0.02 -0. 095MPa，干燥溫度為100 180°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硝酸鋰的制取方法，包括如下步驟(1)純水中加入重量濃度為40-98%的硝酸，加入碳酸鋰或氫氧化鋰進行中和反應(yīng)，然后用氫氧化鋰中和至pH為7±0.5，獲得硝酸鋰溶液，加入沉淀劑，過濾；(2)將步驟(1)獲得的硝酸鋰溶液送入蒸發(fā)器，蒸發(fā)至溶液的溫度為150℃±10℃；(3)將步驟(2)獲得的產(chǎn)物，冷卻至50℃±10℃，結(jié)晶；(4)將步驟(3)的產(chǎn)物固液分離，收集分離出的固體產(chǎn)物，為半水硝酸鋰，真空干燥，即得到無水硝酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明的方法，產(chǎn)品成本低，能耗較低，操作條件溫和，母液不必須加入較多水稀釋，就能繼續(xù)流通循環(huán)使用。
文檔編號C01D15/10GK102807236SQ20111014566
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者米澤華 申請人:上海中鋰實業(yè)有限公司