阅读说明：本技术 一种高效连续电子级氟化锂生产工艺 (Efficient continuous electronic-grade lithium fluoride production process ) 是由 徐铭 王志鹏 段志强 康文鹏 胡伟伟 陈虎 栾紫翔 周川 于 2020-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高效连续电子级氟化锂生产工艺,包括以下步骤：(1)碳化过滤；(2)离子交换；(3)重结晶；(4)高纯碳化；(5)合成；(6)干燥；(7)冷却包装。本发明生产工艺有效降低了产品中杂质的含量,保证了氟化锂产品的品质；提升了氟化锂的产能,满足六氟磷酸锂生产原料指标与原料供应,同时降低了生产的人工成本；工艺过程为循环体系,原料利用率高,并且环保。(The invention provides a high-efficiency continuous electronic-grade lithium fluoride production process, which comprises the following steps: (1) carbonizing and filtering; (2) ion exchange; (3) recrystallizing; (4) carbonizing at high purity; (5) synthesizing; (6) drying; (7) and (6) cooling and packaging. The production process effectively reduces the content of impurities in the product and ensures the quality of the lithium fluoride product; the productivity of lithium fluoride is improved, the raw material indexes and raw material supply of lithium hexafluorophosphate production are met, and the labor cost of production is reduced; the process is a circulating system, the utilization rate of raw materials is high, and the environment is protected.)

一种高效连续电子级氟化锂生产工艺

技术领域

本发明专利涉及一种化工产品生产工艺，具体为一种高效连续电子级氟化锂生产工艺。

背景技术

目前，六氟磷酸锂是商品锂离子电池中使用的最主要的电解质锂盐，目前为止仍未找到完全替代六氟磷酸锂的电解质，预计今后十年内仍然是大规模使用的唯一电解质盐。我国对锂电池的研究工作开展较晚，且大部分工作都集中在电极材料的制备和电池体系的研究上，而关于六氟磷酸锂等电解质材料制备方面的研究工作则很少有报道。国内只有少数几家公司可以制备少量六氟磷酸锂，工艺存在对设备要求高、产品酸值高、品质不稳定等缺点，品质与国外仍有较大的差距。我国生产锂电池所需的六氟磷酸锂基本依靠进口。

电池级氟化锂是生产锂离子电池常用电解质六氟磷酸锂的必要原料之一。目前氟化锂生产工艺产出的氟化锂作为制作电解质六氟磷酸锂的原料，在品质及产量上不能满足六氟磷酸锂的生产要求，由于氟化锂生产对环境的要求比较高，生产环境为无尘环境，并且目前氟化锂生产时，一方面人为干预的因素较大，导致生产产品经常出现硅、钙、镁、硫酸根等杂质含量高，不能满足六氟磷酸锂生产的原料指标。另一方面，由于六氟磷酸锂产能的提升，氟化锂的产能已不能满足六氟磷酸锂生产的需求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种高效连续电子级氟化锂生产工艺。

本发明一种高效连续电子级氟化锂生产工艺，包括以下步骤：

（1）碳化过滤：将工业级碳酸锂加入装有超纯水的碳化釜中调浆配置成碳酸锂料浆，向其中通入二氧化碳反应，反应完全后得到碳酸氢锂溶液，过滤，得到纯净的碳酸氢锂溶液；

（2）离子交换：将步骤（1）得到的纯净的碳酸氢锂溶液泵入离子交换系统，去除碳酸氢锂溶液中的钙、镁等阳离子；

（3）重结晶：将经过步骤（2）去除阳离子的碳酸氢锂溶液泵入反应釜进行重结晶，采用蒸汽盘管加热的方式使碳酸氢锂液体结晶产生碳酸锂固体，通过振动筛滤渣，离心，得到高纯度的碳酸锂软膏，将离心后产生的碳酸锂母液通过冷却循环水两级降温后，回流至步骤（1）碳化阶段进行循环利用；

（4）高纯碳化：将步骤（3）得到的高纯度碳酸锂软膏输送至装有超纯水的高纯碳化槽，调浆得碳酸锂料浆，通入二氧化碳进行碳化，将碳酸锂转变成碳酸氢锂，然后过滤，降温得到高纯碳酸氢锂溶液；

（5）合成：将步骤（4）得到的高纯碳酸氢锂溶液泵入合成釜，同时再加入有水氢氟酸进行反应，反应完成后得到氟化锂料浆，过滤，洗涤，得到高纯氟化锂软膏，过滤产生的氟化锂母液回流用于高纯碳化；

（6）干燥：将步骤（5）产生的氟化锂软膏采用真空干燥机，利用蒸汽进行加热干燥得到干燥的氟化锂；

（7）冷却包装：将步骤（6）干燥完的在冷却器氟化锂冷却，筛分后出料包装，得到电子级氟化锂产品。

进一步地，步骤（1）中，碳酸锂料浆比为25:1~35:1，二氧化碳通入速度为10~60Nm³/h，反应温度为25~35℃，反应时间为1.5~2.5h。

进一步地，步骤（2）中，碳酸氢锂溶液泵入速度为10~15m³/h；离子交换后钙、镁等离子含量为0.02~0.2ppm。

进一步地，步骤（3）中，碳酸氢锂溶液的泵入速度为10~15m³/h，重结晶温度为70~100℃，重结晶时间为1.5~2h；

进一步地，步骤（3）中，碳酸锂母液浓度为9.5~13.5g/L，碳酸锂母液降温后温度为20~35℃。

进一步地，步骤（4）中，碳酸锂料浆比为25:1~35:1，二氧化碳通入速度为10~60Nm³/h，炭化温度25~35℃，碳化时间为2.5~3.5h。

进一步地，步骤（5）中，有水氢氟酸的质量百分数为30~40%，反应温度为40~50℃，反应时间为2.5~3.5h，高纯碳酸氢锂溶液的加入速度6~10m³/h，有水氢氟酸的加入速度为250~300L/h，合成终点PH控制为2~6。

进一步地，步骤（6）中，干燥是将氟化锂水分烘干至100ppm以下，烘干时间控制在8~12h。

本发明的效果在于：

1、杂质元素是影响六氟磷酸锂产品质量的主要因素，该工艺中离子交换系统将工艺液体碳酸氢锂中的钙、镁等阳离子去除，在工艺初步阶段降低杂质含量，重结晶系统通过加热蒸发分离工艺液体碳酸氢锂中硅、硫酸根、氯离子等杂质，同时将液体物料转变为固体物料，保证了氟化锂产品的品质。

2、该工艺打破了传统的间歇式单体生产工艺，让各个系统联系起来，形成一个连续的生产工艺，避免了单体生产的间歇时间，通过工艺的连续性使得生产产量大幅提高。另外，该工艺在生产氟化锂过程中能够避免人为干预对产品品质的影响，降低杂质含量，进一步提升了氟化锂的产能，满足六氟磷酸锂生产原料指标与原料供应，同时降低了生产的人工成本。

3、该工艺过程中的碳酸锂母液和氟化锂母液循环利用，降低了水消耗，减少了工艺达标废水的排放，且该工艺无工业废气和废渣的产生，利于环保。

附图说明

图1为本发明生产工艺流程图。

具体实施方式

下述通过具体实施例对本发明的生产工艺作进一步说明。

实施例1

（1）在常温下，将工业级碳酸锂通过管链输送机送入装有一定量超纯水的碳化釜中调浆，碳酸锂料浆比为30:1，搅拌转速78r/min，加料速度14kg/min，物料进料完毕，关闭进料阀及排空阀，缓慢通入纯净二氧化碳，二氧化碳通入速度60Nm³/h，随着反应进行反应釜内压力逐渐升高，二氧化碳通入速度逐渐减小，在温度为30℃反应1.5h后物料被完全碳化，溶液清晰，溶液浓度为68g/L，然后以30m³/h的速度泵入板框压滤机进行一次过滤，除去钙、镁、铝、铁、硅等杂质，得到纯净的碳酸氢锂溶液；

（2）将纯净的碳酸氢锂溶液以15m³/h的速度泵入离子交换系统，进一步除去溶液中的钙、镁等阳离子，得到更为纯净的碳酸氢锂溶液，离子交换后钙、镁等离子含量为0.1ppm；

（3）将去除阳离子的碳酸氢锂溶液以10m³/h的速度泵入反应釜采用蒸汽盘管加热的方式，在95℃下重结晶2h产生碳酸锂固体，料浆进入振动筛分离渣料后进入离心机进行过滤、洗涤、脱水，得到水分为15%的高纯碳酸锂软膏，将离心产生的浓度为10 g/L的碳酸锂母液通过冷却循环水两级降温降至20℃后，回流至碳化阶段进行循环利用；

（4）将高纯碳酸锂软膏通过管链输送机输送至已备好超纯水的高纯碳化釜中调浆，搅拌转速78r/min，然后缓慢通入纯净二氧化碳，二氧化碳通入速度150Nm³/h，反应压力为常压，反应温度40℃，反应2.5h，溶液清晰，然后泵入精密过滤器进行过滤，得到高纯碳酸氢锂溶液，溶液温度为45℃，通过风冷机组降温至20℃；

（5）将高纯碳酸氢锂溶液以8m³/h的速度泵入合成反应釜，搅拌转速78r/min，同时以280L/h的速度泵入40%的氢氟酸进行反应2.5h，反应温度为45℃，释放的二氧化碳等混合气体进入尾气吸收系统，反应完成pH=5，得到氟化锂料浆，进入方框过滤机进行过滤、洗涤除去钠、钾等离子，得到高纯氟化锂软膏；

（6）高纯氟化锂软膏进入耙式真空干燥机，干燥温度150℃，干燥10小时，除去氟化锂中的水分，水分含量为98ppm，得到干燥的高纯氟化锂，过滤产生的氟化锂母液回流用于高纯碳化；

（7）干燥的高纯氟化锂进入冷却器将温度降至40℃，物料通过48目的振动筛筛分后进入包装袋进行包装，得到高纯氟化锂成品。

实施例2

（1）在常温下，将工业级碳酸锂通过管链输送机送入装有超纯水的碳化釜中调浆，碳酸锂料浆比为35:1，搅拌转速78r/min，加料速度14kg/min，物料进料完毕，关闭进料阀及排空阀，缓慢通入纯净二氧化碳，二氧化碳通入速度40Nm³/h，随着反应进行反应釜内压力逐渐升高，二氧化碳通入速度逐渐减小，在温度为25℃反应2.5h后物料被完全碳化，溶液清晰，溶液浓度为70g/L，然后以30m³/h的速度泵入板框压滤机进行一次过滤，除去钙、镁、铝、铁、硅等杂质，得到纯净的碳酸氢锂溶液；

（2）将纯净的碳酸氢锂溶液以15m³/h的速度泵入离子交换系统，进一步除去溶液中的钙、镁等阳离子，得到更为纯净的碳酸氢锂溶液，离子交换后钙、镁等离子含量为0.16ppm；

（3）将去除阳离子的碳酸氢锂溶液以10m³/h的速度泵入反应釜采用蒸汽盘管加热的方式，在95℃下重结晶2h产生碳酸锂固体，料浆进入振动筛分离渣料后进入离心机进行过滤、洗涤、脱水，得到水分为10%的高纯碳酸锂软膏，将离心产生的碳酸锂母液通过冷却循环水两级降温降至20℃后，回流至碳化阶段进行循环利用；

（4）将高纯碳酸锂软膏通过管链输送机输送至已备好超纯水的高纯碳化釜中调浆，搅拌转速78r/min，然后缓慢通入纯净二氧化碳，二氧化碳通入速度150Nm³/h，反应压力为常压，反应温度35℃，反应2.5h，溶液清晰，然后泵入精密过滤器进行过滤，得到高纯碳酸氢锂溶液，溶液温度为45℃，通过风冷机组降温至20℃；

（5）将高纯碳酸氢锂溶液以8m³/h的速度泵入合成反应釜，搅拌转速84r/min，同时以280L/h的速度泵入40%的氢氟酸进行反应3h，反应温度为40℃，释放的二氧化碳等混合气体进入尾气吸收系统，反应完成pH=5，得到氟化锂料浆，进入方框过滤机进行过滤、洗涤除去钠、钾等离子，得到高纯氟化锂软膏，过滤产生的氟化锂母液回流用于高纯碳化；

（6）高纯氟化锂软膏进入耙式真空干燥机，加热温度150℃，干燥11小时，除去氟化锂中的水分，水分含量为85ppm，得到干燥的高纯氟化锂；

（7）干燥的高纯氟化锂进入冷却器将温度降至40℃，物料通过48目的振动筛筛分后进入包装袋进行包装，得到高纯氟化锂成品。