一種氫氧化鈉母液中提純單水氫氧化鋰晶體的工藝方法

馬成功

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

1 原理及工藝流程

1.1 原理

在氫氧化鈉母液中提取氫氧化鋰是根據(jù)氫氧化鋰和氫氧化鈉在水中溶解度的不同[1]，二者都屬堿性，是強(qiáng)電解質(zhì)，在水中能夠完全電離。但氫氧化鈉易溶于水，而氫氧化鋰少量溶于水，氫氧化鋰的溶解度較小(表1)，且隨溫度增加溶解度增加不大，適宜低溫80 ℃±5 ℃的減壓低溫蒸發(fā)。

表1 氫氧化鋰在不同溫度下水中的溶解度Tab.1 Solubility of LiOH in water at different temperatures

蒸發(fā)結(jié)晶后得到氫氧化鋰晶體，氫氧化鈉、氫氧化鋰混合清液進(jìn)行離心分離，得到單水氫氧化鋰晶體，對(duì)晶體進(jìn)行洗滌、提純獲取高純單水氫氧化鋰。離心母液進(jìn)行二次蒸發(fā)濃縮繼續(xù)提取氫氧化鋰以提高產(chǎn)品收率。

1.2 工藝流程

提純LiOH晶體工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 提純LiOH工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of purifying LiOH

2 影響因素

2.1 蒸發(fā)濃縮對(duì)單水氫氧化鋰晶體提純的影響

在蒸濃縮過(guò)程中注意混合堿液上清液密度，上清液密度保持在1.26 g/cm3～1.290 g/cm3。上清液密度太低不利于氫氧化鋰的回收，太高造成蒸發(fā)器起沫現(xiàn)象造成泡沫夾帶氫氧化鋰晶體上浮至冷凝器造成跑料，同時(shí)在漿洗過(guò)程中不利于鋰鈉分離。不同濃度氫氧化鈉溶液中氫氧化鋰飽和溶解度見(jiàn)表2。

表2 不同濃度氫氧化鈉溶液中氫氧化鋰的飽和溶解度Tab.2 Saturated solubility of LiOH in different concentrations of NaOH solution

蒸發(fā)濃縮結(jié)晶過(guò)程中只要控制好氫氧化鈉的濃度，便可以控制后續(xù)離心分離中母液氫氧化鈉中鋰的損失。

2.2 再漿條件對(duì)氫氧化鋰晶體提純的影響

將蒸發(fā)濃縮后的漿料進(jìn)行離心分離，得單水氫氧化鋰晶體，再進(jìn)行洗滌提純，母液在二級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。在對(duì)單水氫氧化鋰晶體進(jìn)行提純過(guò)程中分別考慮再漿時(shí)間、再漿溫度、再漿比例的影響。再漿洗滌時(shí)間、再漿溫度、再漿比例對(duì)鈉離子的影響結(jié)果見(jiàn)表3、表4、表5。

表3 再漿洗滌時(shí)間對(duì)鈉離子去除的影響Tab.3 Effect of re pulp washing time on Na+ removal

表4 再漿洗滌溫度對(duì)鈉離子去除的影響Tab.4 Effect of re pulp washing temperature on Na+ removal

表5 再漿洗滌洗滌水比例對(duì)鈉離子去除的影響Tab.5 Effect of washing water ratio on Na+ removal

3 CO2對(duì)單水氫氧化鋰的影響

CO2與氫氧化鋰的反應(yīng)式為：

單位質(zhì)量及單位體積內(nèi)氫氧化鋰對(duì)CO2的吸收能力較大，根據(jù)這一特性氫氧化鋰作為吸收劑運(yùn)用于航天等領(lǐng)域。在此工藝中四次離心洗滌劑干燥過(guò)程中氫氧化鋰不能直接接觸空氣影響產(chǎn)品品質(zhì)，需新增氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置。

4 結(jié)論

1)在氫氧化鈉溶液中提純單水氫氧化鋰過(guò)程中控制好蒸發(fā)結(jié)晶上清液密度1.27 g/cm3左右，一級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)鋰收率可以達(dá)到95%，二級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)鋰收率可以達(dá)到97%。蒸發(fā)結(jié)晶濃縮飽和度過(guò)高蒸發(fā)系統(tǒng)起沫。控制好蒸發(fā)結(jié)晶上清液密度至關(guān)重要。

2)蒸發(fā)結(jié)晶離心后通過(guò)3次洗滌，改變洗滌再漿時(shí)間、洗滌溫度、洗滌水比例對(duì)鈉離子去除率可達(dá)99%。

3)氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置對(duì)單水氫氧化鋰純度影響較大，防止單水氫氧化鋰吸收CO2，表面形成Li2CO3及結(jié)塊。

4)以小試為基礎(chǔ)，進(jìn)行套洗工藝。在再漿洗滌過(guò)程中提高鋰收率同時(shí)鈉離子去除率較高，產(chǎn)品未進(jìn)行干燥，經(jīng)檢測(cè)，符合質(zhì)量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。