一种纯化氯化锂原液的方法以及制备金属锂的方法技术

本发明专利技术涉及化学纯化领域，具体涉及一种纯化氯化锂原液的方法以及制备金属锂的方法。主要包括利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液。通过离子交换树脂分别与氯化锂原液中的钠、钾、镁、钙、铝、铁等阳离子以及硼酸根、硫酸根等阴离子分别进行离子交换进而纯化氯化锂原液。该方法操作简单、不用添加新的有机溶剂、工艺稳定，投资小，运行该方法的费用低，节约了生产成本以及生产时间。

Method for purifying lithium chloride solution and method for preparing lithium metal

The invention relates to the field of chemical purification, in particular to a method for purifying lithium chloride solution and a preparation method thereof. The utility model mainly comprises the following steps that: the lithium chloride solution is adsorbed by the adsorption system containing the ion exchange resin, and the lithium chloride solution with impurity detection is obtained. The lithium chloride solution was purified by ion exchange with sodium ion, potassium, magnesium, calcium, aluminum, iron and other anions such as sodium sulfate and boric acid. The method has the advantages of simple operation, no need of adding new organic solvent, stable process, small investment, low cost of running the method, saving production cost and production time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学纯化领域，具体涉及利用一种纯化氯化锂原液的方法以及制备金属锂的方法。
技术介绍
工业氯化锂(纯度99.5％以下)中的杂质主要是钙、铁、镁、硼、钠、钾、硫酸根、碳酸根等杂质。这些杂质是有害杂质，熔盐电解时将进入产品金属锂中，或对电解过程产生有害影响。除去这些杂质难度很大。目前，世界上众多的研究者对氯化锂提纯方法进行了大量的工作，至此，常规化学化工的提纯方法，诸如共沉淀、分步结晶、溶剂萃取等工艺方法，对氯化锂提纯不是达不到深度除钾、钠、钙等杂质。或者在技术上可行，但是成本高，经济上不可行。或者采用大量的异丙醇对卤水进行溶解后再进行结晶，异丙醇易燃、易挥发且有微毒性，生产成本高，不利于工业上氯化锂溶液的提纯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纯化氯化锂原液的方法，该方法操作简便、快捷、耗时短，不用采用额外的有机溶剂，降低生产成本并且工艺稳定。本专利技术的另一目的在于提供一种制备金属锂的方法，通过离子交换树脂得到符合国家标准以及生产需求的氯化锂溶液，而后进行熔盐电解符合标准的氯化锂溶液，得到纯度高的金属锂。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种纯化氯化锂原液的方法，包括以下步骤：利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液。在本专利技术较佳实施例中，上述吸附系统包括沿氯化锂原液流经方向依次设置的第一吸附系统、缓冲箱、第二吸附系统。第一吸附系统的出水口与缓冲箱的进水口连通。缓冲箱的出水口与第二吸附系统的进水口连通。在本专利技术较佳实施例中，上述第一吸附系统包括沿氯化锂原液流经方向依次设置的第一阳离子交换树脂层、第一阴离子交换树脂层。上述第二吸附系统包括沿氯化锂原液流经方向依次设置的第二阳离子交换树脂层、第二阴离子交换树脂层。在本专利技术较佳实施例中，上述第一阳离子交换树脂层和第二阳离子交换树脂层的离子交换树脂均为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。上述第一阴离子交换树脂层和第二阴离子交换树脂层的离子交换树脂均为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。在本专利技术较佳实施例中，上述第一阳离子交换树脂层与第一阴离子交换树脂层的体积比为1:1.1-1:1.3。上述第二阳离子交换树脂与第二阴离子交换树脂的体积比为1:1.1-1:1.3。在本专利技术较佳实施例中，上述第一吸附系统、缓冲箱以及第二吸附系统均处于密封状态。在本专利技术较佳实施例中，上述第一吸附系统和第二吸附系统均通过再生液冲洗再生。在本专利技术较佳实施例中，上述氯化锂原液为盐湖水或者氯化锂反应原液。其中，氯化锂反应原液主要由碳酸锂和盐酸进行酸化反应制成。一种制备金属锂的方法，利用上述述的纯化氯化锂原液的方法制备得到杂质含量少的氯化锂溶液，而后进行熔盐电解得到纯度高、杂质含量低的金属锂。本专利技术实施例的纯化氯化锂原液的方法的有益效果是：通过离子交换树脂分别与氯化锂原液中的钠、钾、镁、钙、铝、铁等阳离子以及硼酸根、硫酸根等阴离子分别进行离子交换。阳离子与树脂上螯合的氢离子交换进而被吸附阳离子树脂上。阴离子与树脂上的羟基进行交换螯合形成一种有及络合物，进而被固定于离子交换树脂上。最终将氯化锂原液中的杂质离子去除，提纯氯化锂原液，得到符合标准的氯化锂溶液。该方法操作简单、不用添加新的有机溶剂、工艺稳定，投资小，运行该方法的费用低，节约了生产成本以及生产时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为纯化氯化锂原液的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的离子交换树脂提纯氯化锂原液的方法的进行具体说明。一种离子交换树脂提纯氯化锂原液的方法：利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液。离子交换树脂能与不同的阳离子以及阴离子进行离子交换，使得待除去的离子被交换并吸附到离子交换树脂上，最终，能够纯化液体。氯化锂原液中包含不同浓度的钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、铁离子等阳离子以及硼酸根、硫酸根等阴离子。而氯化锂原液通过含有离子交换树脂的吸附系统将上述阳离子以及阴离子分别进行吸附从而纯化氯化锂原液。纯化得到的氯化锂溶液采用IPC-AES进行杂质检测，通过检测结果与生产需要的氯化锂溶液的杂质含量进行比较，其中生产所需的氯化锂溶液中的杂质的含量见表1。当检测的氯化锂溶液中杂质含量达到表1中所示的指标，该氯化锂溶液即为杂质检测达标的氯化锂溶液。表1生产用氯化锂杂质含量标准优选地，氯化锂原液即为粗卤，其中粗卤可以为盐湖水，也可以为主要由碳酸锂和盐酸进行酸化反应制成。直接抽取盐湖水作为氯化锂原液，简便了氯化锂原液的制备，同时，减少了纯化步骤制备。而采用碳酸锂和盐酸进行酸化反应制成得到的氯化锂原液与盐湖水相比，其氯化锂原液中含有的杂质数量以及种类更少，更易于纯化分离。优选地，氯化锂原液的流量为8.5-10.5m3/h。采用该流量可以使得吸附系统对氯化锂原液进行充分、完全的吸附。在最短的生产时间内，达到较好的分离提纯效果，便于工业化生产。优选地，吸附系统沿氯化锂原液流经方向依次设置的第一吸附系统、缓冲箱、第二吸附系统。氯化锂原液流经第一吸附系统进行初次离子交换提纯。提纯后的液体流入缓冲箱内，检测缓冲箱内得液体的杂质是否符合国家标准，如果符合标准则直接将缓冲箱内得液体取出，不再流经第二吸附系统进行二次吸附。如果缓冲箱内得液体检测杂质依旧超标不符合国家标准，则继续流经第二吸附系统进行第二次离子交换进一步纯化，最后得到符合国家标准的氯化锂溶液。此时，缓冲箱作为两次吸附系统之间的缓冲储蓄槽。需要说明的是，吸附系统不限于第一吸附系统、第二吸附系统，可以根据生产需求增加吸附系统的数量以及缓冲箱的数量。优选地，第一吸附系统、缓冲箱和第二吸附系统均处于密封状态。在交换柱内填充满离子交换树脂形成密封状态的第一吸附系统和第二吸附系统。第一吸附系统的出水口与缓冲箱的进水口通过管道连接，缓冲箱的出水口与第二吸附系统的进水口管道连接。最终，第一吸附系统、缓冲箱和第二吸附系统处于密封状态。密封是为了避免氯化原液不能与吸附系统中的离子交换树脂充分接触交换，影响纯化的结果。同时，避免氯化原液泄漏，污染已纯化的氯化锂溶液。优选地，第一吸附系统包括沿氯化锂原液流经方向依次设置的第一阳离子交换树脂层、第一阴离子交换树脂层。第一阳离子树脂层对氯化锂原液中的所有阳离子进行离子交换并使得氯化锂原液中的杂质阳离子被吸附到树脂上。经过阳离子交换树脂后氯化锂原液中的杂质离子仅为硼酸根、硫酸根等阴离子。而后氯化锂原液继续经过第一阴离子树脂层对氯化锂原液中的阴离子进行离子交换并使得氯化锂原液中的杂质阴离子被吸附到树脂上，从而，去除了所有的阴离子杂质。第二吸附系统包括沿氯化锂原液流经方向依次设置的第二阳离子交换树脂层、第二阴离子交换树脂层。氯化锂原液的流经方向以及离子交换顺序与第一阳离子交换树脂层、第一阴离子交换树脂层一致，最终得到纯化氯化锂溶液。优选地，第一阳离子交换树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯化氯化锂原液的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液。

【技术特征摘要】
1.一种纯化氯化锂原液的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液。2.根据权利要求1所述的纯化氯化锂原液的方法，其特征在于，所述吸附系统包括沿所述氯化锂原液流经方向依次设置的第一吸附系统、缓冲箱、第二吸附系统，所述第一吸附系统的出水口与所述缓冲箱的进水口连通，所述缓冲箱的出水口与所述第二吸附系统的进水口连通。3.根据权利要求2所述的纯化氯化锂原液的方法，其特征在于，所述第一吸附系统包括沿所述氯化锂原液流经方向依次设置的第一阳离子交换树脂层、第一阴离子交换树脂层；所述第二吸附系统包括沿所述氯化锂原液流经方向依次设置的第二阳离子交换树脂层、第二阴离子交换树脂层。4.根据权利要求3所述的纯化氯化锂原液的方法，其特征在于，所述第一阳离子交换树脂层和所述第二阳离子交换树脂层的离子交换树脂均为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂；所述第一阴离子交换树脂层和所述第二阴离子交换树脂层的离子交换树...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁中强，李立娟，朱永生，
申请(专利权)人：乌鲁木齐市亚欧稀有金属有限责任公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65