氟化锂生产氯化锂溶液的方法技术

本发明专利技术提供一种氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：反应槽内加水后，边搅拌边加入氟化锂，之后再加入氯化钙，氯化钙加入完毕后加盐酸调节PH值，通蒸汽加热，并保温一段时间后至反应完全,然后用碱溶液中和PH至6‑8,过滤,得到氯化锂溶液。该反应不需要加入大量的盐酸，同时不需要在高压条件下反应，避免了环境污染及生产不安全问题。

Method of Producing Lithium Chloride Solution from Lithium Fluoride

The invention provides a method for producing lithium chloride solution from lithium fluoride, which is characterized by adding lithium fluoride in stirring tank after adding water, then adding calcium chloride, adding hydrochloric acid to adjust PH value after adding calcium chloride, heating by steam, holding for a period of time until the reaction is complete, and then using alkali solution and PH to 6. 8. Filtration to obtain lithium chloride solution. The reaction does not need to add a large amount of hydrochloric acid, and does not need to react under high pressure conditions, thus avoiding environmental pollution and unsafe production.

【技术实现步骤摘要】
氟化锂生产氯化锂溶液的方法
本专利技术涉及一种氯化锂溶液的生产方法，特别涉及一种用废氟化锂生产氯化锂溶液的方法。
技术介绍
现在废氟化锂生产氯化锂溶液，基本有两种方法，一是全部用盐酸溶解后用氧化钙或氢氧化钙进行中和，生产氟化钙和氯化锂溶液；另一种是氯化钙压煮法，生成氟化钙和氯化锂溶液。第一种方法盐酸消耗非常高，反应过程放热大，对反应槽的材质要求很高，同时产生大量含氢氟酸的烟气使操作环境极为恶劣；第二种方法是在中性条件下(PH值7左右)，不加酸的情况反应，但要用到压力反应槽并要对氟化锂进行球磨，高温下氯根对设备的腐蚀也比较严重。
技术实现思路
本专利技术提供一种用氟化锂生产氯化锂溶液的方法，目的是解决现有技术问题，该生产方法其反应过程中既不会产生有害的氢氟酸气体,也不会产生大量的热,其目标产物易处理,设备也不需要特殊设备,降低了生产成本。本专利技术解决问题采用的技术方案是：氟化锂生产氯化锂溶液的方法，反应槽内加水后，边搅拌边加入氟化锂，之后再加入氯化钙，氯化钙加入完毕后加盐酸调节PH值到0.5～2.0，通蒸汽加热到80度以上，并保温一段时间后至反应完全,然后用碱溶液中和PH到6-8,过滤,得到氯化锂溶液。其保温过程中，PH保持在0.5～2.0，溶液中钙离子含量控制在15～25g/l。其中PH值过低会导致生成氟化钙困难，PH过高则导致生成氟化钙速度慢；而温度过低会导致反应需要的时间更长，但温度过高如可以将温度提高到95度以上，尽管会加速反应，但盐酸烟气更大，蒸汽消耗也更大，因此温度的把握需要根据实际情况进行调整，但一般不低于80度。所述碱溶液采用氢氧化钙或氢氧化钠溶液。其中，水并不参与反应，反应开始前,加入的固体物料与水的质量比为1:1～5。优选的，PH为1.0～1.5。保温时间对反应是否完全有着关键作用，在一些具体的实施例中，为避免由于反应不完全导致的回收率低，保温时间至少4小时，具体保温时间也可以根据实际的情况进行调整。进一步的，为保证反应的充分进行，在一些具体实施例中，保温反应30分钟后检测溶液中钙离子含量，此时控制钙含量在15～25g/l。反应液中对钙含量的限定主要考虑到，钙含量过低时在酸条件下生成氟化钙完全沉淀困难，过高浪费大，会造成氯化锂溶液后期处理成本高和后期渣量大。而保温反应30分钟后实际上大部分反应已经完成，这里的30分钟仅是选取的一个实验数据点，也可以根据需要选择另外的数据点。更进一步的，一些具体实施例中所述氯化钙优选无水氯化钙。氯化钙除了采用无水氯化钙，也可以是含有结晶水的氯化钙，只是含有结晶水的了氯化钙成块状，加料时不方便，且加入的量根据反应中所需的钙离子的量进行调整。进一步的，一些具体实施例中，各加入物的质量比为，氟化锂中锂离子：无水氯化钙＝0.03～0.2：0.8～1.4。优选的，各加入物的质量比为，氟化锂中锂离子：无水氯化钙＝0.05～0.15：1.0～1.2。优选的，所述无水氯化钙纯度大于80％。优选的，所述盐酸的质量分数大于20％。所述反应槽采用聚丙烯材料或玻璃钢材料制成。本专利技术中的化学反应方程式如下所示：2LiF+CaCl2＝CaF2+2LiCl(Ⅰ)以金属锂计，100KG金属锂消耗无水氯化钙1000Kg，消耗30％盐酸50Kg。尽管上述反应过程与现有技术中第二种压煮法相同，但采用现有技术二(反应方程式同(Ⅰ))的方法生成的CaF2是颗粒很细小的沉淀，反应过程中CaF2会形成致密物覆盖在原料氟化锂表面，阻碍反应进行，即按扩散过程阻止反应继续进行。本专利技术的技术核心是通过加酸将LiF溶解后，在溶液中形成一定浓度的F离子，F离子再与CaCl2中钙离子反应生成CaF2沉淀，即是反应分成了两步：第一步：LiF+HCl＝HF+LiCl第二步2HF+CaCl2＝CaF2+2HCl第一步酸溶解反应属于液固反应，第二步是液液反应。因在0.5～2.0PH值时溶液中会存在一定浓度的F离子，生成的CaF2成晶体状，晶体随着反应进行长大，不会对LiF原料进行完全包裹，因而反应能够顺利进行。且CaF2粒度较大，后续比较好过滤和清洗，清洗水比较少。其中酸反应过程中起到了催化剂的作用，既加快了反应进行的速度，又在此PH值条件下防止了LiF固体原料被包裹而影响反应的进行。而溶液中在PH0.5～2.0时，CaF2的溶解度比较大，因此须提高溶液中钙离子含量，以便第二步反应能够向右边进行，过高含量又会造成反应后中和时消耗过多的中和试剂。通过实验和生产证明控制钙离子在15～25g/l是比较合适的。其中氟化锂可以是废氟化锂也可以是普通氟化锂产品，主要考虑到生产成本问题。同时由于氟化锂原料的纯度不同，因此氟化锂的添加量根据折合成金属锂进行计算。本专利技术的有益效果：1.本专利技术中盐酸仅是作为PH调节剂并作为催化剂使用，解决了高酸反应，降低了盐酸用量，减少设备腐蚀。2.整个反应中没有产生大量的热，解决了反应槽材质问题，反应槽可以用玻钢材质或PP材质，此两种材质是常见材质，即生产出的都是普通反应槽，不需要耐腐蚀、耐高压等要求，使反应槽制造成本大大降低。3.可以在常压下进行反应，不需要高压反应设备，设备制造成本低，安全更有保障。4.不会产生大量有毒含氢氟酸的烟气，极大改善操作环境，减少环境污染。5.生成的CaF2成晶体状，不会对LiF原料进行完全包裹，因而反应能够顺利进行。且CaF2粒度较大，后续比较好过滤和清洗，清洗水比较少。6.本专利技术在酸性条件下反应，反应控制的是化学反应而不是扩散过程，因此反应前不需要进行球磨，且反应过程不会大量放热。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。所述氟化锂除了废氟化锂，实际上也可以是普通氟化锂产品，以下实施例中的氟化锂均为废氟化锂。而由于氟化锂原料的纯度不同，因此氟化锂的添加量根据折合成金属锂进行计算。氯化钙除了采用无水氯化钙，也可以是含有结晶水的氯化钙，只是含有结晶水的了氯化钙成块状，加料时不方便，且加入的量根据反应中所需的钙离子的量进行调整。所述反应槽采用聚丙烯材料或玻璃钢材料制成。实施例1：向反应槽内加生产用水2.5方，开动搅拌后，加入氟化锂(折金属锂100Kg)，之后加入无水氯化钙(90％含量)1000Kg，加完氯钙后加盐酸调节PH值到1.5，通蒸汽加热到85度，并保温4小时至反应完全，然后用氢氧化钙溶液中和PH至6-8,过滤,得到氯化锂溶液。保温过程中PH值保持不变，钙离子含量为2.8/l。为更好的控制钙离子含量，在保温反应30分钟后检测溶液中钙离子含量。实施例2：向反应槽内加生产用水3方，开动搅拌后，加入氟化锂(折金属锂100Kg)，之后加入无水氯化钙(90％含量)1150Kg，加完氯钙后加盐酸调节PH值到2.0，通蒸汽加热到85度，并保温4小时至反应完全，然后用氢氧化钙溶液中和PH至6-8,过滤,得到氯化锂溶液。保温过程中PH值保持不变，钙离子含量为19/l。为更好的控制钙离子含量，在保温反应30分钟后检测溶液中钙离子含量。实施例3：向反应槽内加生产用水3方，开动搅拌后，加入氟化锂(折金属锂100Kg)，之后加入无水氯化钙(90％含量)1250Kg，加完氯钙后加盐酸调节PH值到1.0，通蒸汽加热到80度，并保温4小时至反应完全，然后用氢氧化钙溶液中和PH至6-8,过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：反应槽内加水后，边搅拌边加入氟化锂，之后再加入氯化钙，氯化钙加入完毕后加盐酸调节PH值到0.5～2.0，通蒸汽加热到80度以上，并保温一段时间后至反应完全,然后用碱溶液中和PH到6‑8,过滤,得到氯化锂溶液；其保温过程中PH保持在0.5～2.0,溶液中钙离子含量控制在15～25g/l。

【技术特征摘要】
1.氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：反应槽内加水后，边搅拌边加入氟化锂，之后再加入氯化钙，氯化钙加入完毕后加盐酸调节PH值到0.5～2.0，通蒸汽加热到80度以上，并保温一段时间后至反应完全,然后用碱溶液中和PH到6-8,过滤,得到氯化锂溶液；其保温过程中PH保持在0.5～2.0,溶液中钙离子含量控制在15～25g/l。2.如权利要求1中所述的氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：保温时间至少4小时。3.如权利要求1中所述的氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：所述氯化钙优选无水氯化钙。4.如权利要求3中所述的氟化锂生产氯化锂溶液的方法，其特征在于：各加入物的质量比为，氟化锂中锂离子：无水氯化钙＝0.03～0.2：0.8～1.4。5.如权利要求4中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁茂强，赵本福，郝俊，
申请(专利权)人：自贡同发荣实业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51