一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由含碘溶液制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法。它是以含碘溶液為原料，經(jīng)預(yù)處理后在一定條件下反應(yīng)，所得濾液使用負壓真空濃縮，直至出現(xiàn)大量晶體，所得晶體用一定量的乙醇或丙酮等有機溶劑萃取洗滌，濾餅即為副產(chǎn)品硫酸鋰晶體，濾液經(jīng)真空濃縮并低溫結(jié)晶即得產(chǎn)品三水碘化鋰。本方法所得產(chǎn)品色澤好、純度可達99%以上，與進口產(chǎn)品質(zhì)量相當，可廣泛應(yīng)用于鋰電池制造領(lǐng)域；副產(chǎn)品硫酸鋰經(jīng)后續(xù)凈化處理后也能達到較高純度作為產(chǎn)品出售，具有一定的經(jīng)濟價值。利用此法制備三水碘化鋰，原料利用率高、工藝流程短且無廢棄物排出，是一種經(jīng)濟效益好、環(huán)境污染少的綠色環(huán)保型生產(chǎn)工藝。
【專利說明】一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鹵化物，也涉及鋰的化合物，具體是一種利用含碘溶液制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海相沉積巖類型的磷礦一般都伴生有一定量的氟碘資源，美國、前蘇聯(lián)等國家早在上世紀50年代就開始從事磷礦石中提碘技術(shù)的研究，我國自上世紀70年代開始研究從磷礦中提碘，但都因為工藝復(fù)雜、成本高而沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。甕福集團于2007年與貴州大學(xué)共同開發(fā)建成了世界上第一套磷礦提碘裝置，年產(chǎn)量達到100t/a，充足的原材料優(yōu)勢有利于研究開發(fā)更高附加值的碘化工下游產(chǎn)品。
[0003]三水碘化鋰是一種重要的基礎(chǔ)化學(xué)試劑，在燃料電池的電解液、藥物合成、催化化學(xué)、照相業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外制備三水碘化鋰的方法主要有硫化氫還原法、聯(lián)胺法、液氨法及中和法。硫化氫還原法是以氫氧化鋰、碘和硫化氫為原料，以水為反應(yīng)溶劑制得，此法缺點是反應(yīng)時間長、收率較低且需注意防止硫化氫氣體泄漏造成安全事故；聯(lián)胺法是以氫氧化鋰、碘和聯(lián)胺為原料，以水為反應(yīng)溶劑制得，此法反應(yīng)時間雖縮短且整個生產(chǎn)過程中無有害氣體產(chǎn)生，但是存在裝置復(fù)雜、一次性投資高等缺點。液氨法是將碘化氨和金屬鋰置于液氨中反應(yīng)制備碘化鋰，此法存在原材料成本高、不易工業(yè)化等缺點；中和法是以氫碘酸為原料加入碳酸鋰或氫氧化鋰中和反應(yīng)制備碘化鋰，此法所需的原料氫碘酸制備繁瑣不利于工業(yè)上規(guī)?；茝V。
[0004]CN101565192A “無水碘化鋰的制備方法及摻雜碘化鋰閃爍晶體的制備方法”、CN102030345A “一種電池級無水碘化鋰的制備方法”均采用碳酸鋰或氫氧化鋰與氫碘酸反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)濃縮結(jié)晶制備碘化鋰，此法所用的原材料氫碘酸價格昂貴且生產(chǎn)過程繁瑣。CN102502504A “一種從含碘吸收液中制備碘鹽的方法”所采用的原材料成本低，但是其存在生產(chǎn)工藝繁瑣且存在產(chǎn)品分離較難、副產(chǎn)物硫酸鋇不易處理等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用含碘溶液制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法，具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)時間短、原材料價廉易得且產(chǎn)品純度高等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法，它以含碘溶液為原料，制備方法包括以下6個步驟:
①原料預(yù)處理:用亞硫酸或亞硫酸鈉或其他可溶性亞硫酸鹽作為還原劑，加入到含碘溶液中進行反應(yīng)；
②合成反應(yīng):經(jīng)預(yù)處理后的含碘溶液與無水碳酸鋰或氫氧化鋰反應(yīng)，制備碘化鋰與硫酸鋰溶液；
③真空濃縮:制備的碘化鋰與硫酸鋰溶液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至出現(xiàn)大量晶體；
④晶體萃取:用乙醇或丙酮作為萃取劑，萃取洗滌所制備的碘化鋰與硫酸鋰晶體，以分離提純碘化鋰并制備副產(chǎn)物硫酸鋰，濾餅即為副產(chǎn)品硫酸鋰晶體；
⑤萃取液濃縮結(jié)晶:將萃取液濃縮后低溫結(jié)晶，制備高純度三水碘化鋰產(chǎn)品；
⑥產(chǎn)品干燥:將所制備的高純度三水碘化鋰產(chǎn)品放入真空干燥箱中干燥，干燥后得到
產(chǎn)品[0007]上述步驟①中，還原劑加入量與含碘溶液中碘單質(zhì)的物質(zhì)的量比(摩爾比)為:1~1.5:1 ;反應(yīng)溫度為:25^600C ;攪拌速度為:5(T400rpm ;反應(yīng)時間為:5~60min。
[0008]上述步驟②中，無水碳酸鋰或氫氧化鋰與含碘溶液物質(zhì)的量比(摩爾比)為:1~1.5:1 ;反應(yīng)溫度:25^600C ;攪拌速度為:5(T400rpm ;反應(yīng)時間為:3(Tl50min。
[0009]上述步驟③中，濃縮時的真空度為-0.1~ΟΜΡβ ;溫度為3(T80°C。
[0010]上述步驟⑤中，濃縮真空度為-0.fOMPa;濃縮溫度為3(T80°C ;低溫結(jié)晶溫度:-2(Tl5°C。
[0011]上述步驟⑥中，干燥溫度為40-70°C ;真空度為-ο.1~ΟΜΡβ ;干燥時間為2h~6h。
[0012]上述步驟①中，所用原料為含碘溶液，其主要元素含量組成為:碘單質(zhì)約100~1500ppm ;碘離子約30000^50000ppm ；硫酸根約35000^60000ppm ;氟離子約400-1500ppm ;鈣、鎂、鋁、鐵離子共約 5(T200ppm。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點:(1)本方法所用原料為含碘溶液，降低了原料成本。(2)本方法采用萃取劑萃取分離純化產(chǎn)品，所制備的產(chǎn)品色澤好、純度高，可廣泛應(yīng)用于鋰電池制造領(lǐng)域；副產(chǎn)物硫酸鋰是一種具有較高經(jīng)濟價值的產(chǎn)品，可以凈化提純后出售，具有一定的經(jīng)濟價值。(3)整個生產(chǎn)過程簡單、生產(chǎn)周期短、原材料利用率高、工藝流程短且無廢棄物排出，是一種經(jīng)濟效益好、環(huán)境污染少的生產(chǎn)方法。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
取600ml含碘溶液，加入0.4574g無水亞硫酸鈉，控制攪拌速度為120rpm、溫度45°C、時間20min，含碘溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色，向溶液中加入24.8028g無水碳酸鋰，控制攪拌速度200rpm、溫度50°C、時間60min，將此溶液過濾后的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，控制真空度為-0.085MPa，溫度65°C，直至大量晶體出現(xiàn)后過濾，用100ml丙酮溶液充分溶解晶體后過濾，濾液在真空度-0.085MPa、溫度45°C條件下濃縮lh，降溫至5°C結(jié)晶，得產(chǎn)品三水碘化鋰，置于真空干燥箱內(nèi)控制真空度-0.085MPa、溫度65°C、時間2h，烘干產(chǎn)品遮光儲存。產(chǎn)品純度99.6%。
[0015]實施例2
取600ml含碘溶液，加入0.2543g無水亞硫酸鈉，控制攪拌速度為150rpm、溫度35°C、時間20min，向溶液中加入22.1028g無水碳酸鋰，控制攪拌速度150rpm、溫度40°C、時間40min，將此溶液過濾后的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，控制真空度為-0.085MPa，溫度65°C，直至大量晶體出現(xiàn)后過濾，用100ml丙酮溶液充分溶解晶體后過濾，濾液在真空度-0.085MPa、溫度45°C條件下濃縮lh，降溫至5°C結(jié)晶，得產(chǎn)品三水碘化鋰，置于真空干燥箱內(nèi)控制真空度-0.085MPa、溫度65°C、時間2h，烘干產(chǎn)品遮光儲存。產(chǎn)品純度94.7%。
[0016]實施例3
取600ml含碘溶液，加入0.6774g無水亞硫酸鈉，控制攪拌速度為120rpm、溫度45°C、時間lOmin，向溶液中加入26.2035g無水碳酸鋰，控制攪拌速度250rpm、溫度40°C、時間90min，將此溶液過濾后的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，控制真空度為-0.085MPa，溫度65°C，直至大量晶體出現(xiàn)后過濾，用100ml丙酮溶液充分溶解晶體后過濾，濾液在真空度-0.085MPa、溫度45°C條件下濃縮lh，降溫至5°C結(jié)晶，得產(chǎn)品三水碘化鋰，置于真空干燥箱內(nèi)控制真空度-0.085MPa、溫度65°C、時間2h，烘干產(chǎn)品遮光儲存。產(chǎn)品純度99.4% 。
[0017]實施例4
取600ml含碘溶液，加入0.5231g無水亞硫酸鈉，控制攪拌速度為50rpm、溫度45°C、時間40min，向溶液中加入20.8028g無水碳酸鋰，控制攪拌速度lOOrpm、溫度30°C、時間60min，將此溶液過濾后的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，控制真空度為-0.085MPa，溫度65°C，直至大量晶體出現(xiàn)后過濾，用100ml丙酮溶液充分溶解晶體后過濾，濾液在真空度-0.085MPa、溫度45°C條件下濃縮lh，降溫至5°C結(jié)晶，得產(chǎn)品三水碘化鋰，置于真空干燥箱內(nèi)控制真空度-0.085MPa、溫度65°C、時間2h，烘干產(chǎn)品遮光儲存。產(chǎn)品純度93.9%。
[0018]實施例5
取600ml含碘溶液，加入0.7001g無水亞硫酸鈉，控制攪拌速度為140rpm、溫度45°C、時間lOmin，向溶液中加入27.1021g無水碳酸鋰，控制攪拌速度220rpm、溫度50°C、時間90min，將此溶液過濾后的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮，控制真空度為-0.085MPa，溫度65°C，直至大量晶體出現(xiàn)后過濾，用100ml丙酮溶液充分溶解晶體后過濾，濾液在真空度-0.085MPa、溫度45°C條件下濃縮lh，降溫至5°C結(jié)晶，得產(chǎn)品三水碘化鋰，置于真空干燥箱內(nèi)控制真空度-0.085MPa、溫度65°C、時間2h，烘干產(chǎn)品遮光儲存。產(chǎn)品純度99.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法，其特征是它以含碘溶液為原料，制備方法包括以下6個步驟: ①原料預(yù)處理:用亞硫酸或亞硫酸鈉或其他可溶性亞硫酸鹽作為還原劑，加入到含碘溶液中進行反應(yīng)； ②合成反應(yīng):經(jīng)預(yù)處理后的含碘溶液與無水碳酸鋰或氫氧化鋰反應(yīng)，制備碘化鋰與硫酸鋰溶液； ③真空濃縮:制備的碘化鋰與硫酸鋰溶液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至出現(xiàn)大量晶體； ④晶體萃取:用乙醇或丙酮作為萃取劑，萃取洗滌所制備的碘化鋰與硫酸鋰晶體，以分離提純碘化鋰并制備副產(chǎn)物硫酸鋰，濾餅即為副產(chǎn)品硫酸鋰晶體； ⑤萃取液濃縮結(jié)晶:將萃取液濃縮后低溫結(jié)晶，制備高純度三水碘化鋰產(chǎn)品； ⑥產(chǎn)品干燥:將所制備的高純度三水碘化鋰產(chǎn)品放入真空干燥箱中干燥，干燥后得到女口廣叩ο
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟①中，還原劑加入量與含碘溶液中碘單質(zhì)的物質(zhì)的量比為:廣1.5:1 ;反應(yīng)溫度為:25飛(TC ;攪拌速度為:5(T400rpm;反應(yīng)時間為:5~60mino
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟②中，無水碳酸鋰或氫氧化鋰與含碘溶液物質(zhì)的量比為:廣1.5:1 ;反應(yīng)溫度:25飛(TC ;攪拌速度為:5(T400rpm;反應(yīng)時間為:3(Tl50min。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟③中，濃縮時的真空度為-0.1~ΟΜΡβ ；溫度為3(T80°C。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟⑤中，濃縮真空度為-0.1~ΟΜΡβ ;濃縮溫度為3(T80°C ;低溫結(jié)晶溫度:_2(Tl5°C。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟⑥中，干燥溫度為40-70°C;真空度為-0.1~ΟΜΡβ ;干燥時間為2tT6h。
7.按照權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征是:步驟①中，所用原料為含碘溶液，其主要元素含量組成為:碘單質(zhì)約10(Tl500ppm ;碘離子約3000(T50000ppm ；硫酸根約35000"60000ppm ;氟離子約 400_1500ppm ;鈣、鎂、鋁、鐵離子共約 5(T200ppm。
【文檔編號】C01D15/04GK103523805SQ201310496293
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李文飛, 郭舉, 解田, 張丹, 賈雙珠, 楊帆 申請人:甕福（集團）有限責任公司