阅读说明：本技术 一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法 (Centrifugal spray drying preparation method of anhydrous lithium hydroxide ) 是由 吴文斌 丁海云 孙雪云 龚明明 郭国龙 苗强 王春叶 杜桂荣 周京霞 陈琳 熊国 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于化学物质制备技术领域,具体涉及一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法。本发明技术方案中,在氮气保护下,将加入杂质的一水氢氧化锂(<Sup>7</Sup>LiOH)通过喷雾离心干燥、冷凝分离,将水分去除,制备得到纳米无水氢氧化锂(<Sup>7</Sup>LiOH)粉末,所加入的杂质在粉末中分布均匀,该氢氧化锂(<Sup>7</Sup>LiOH)粉末杂质分布均匀,经系统检测核验后用作氢氧化锂(<Sup>7</Sup>LiOH)标准物质。(The invention belongs to the technical field of chemical substance preparation, and particularly relates to a centrifugal spray drying preparation method of anhydrous lithium hydroxide. In the technical scheme of the invention, under the protection of nitrogen, lithium hydroxide monohydrate (lithium hydroxide) added with impurities 7 LiOH is subjected to spray centrifugal drying and condensation separation to remove water, and the nano anhydrous lithium hydroxide (A), (B) is prepared 7 LiOH) powder in which the added impurities are distributed homogeneously, the lithium hydroxide 7 LiOH) powder has uniform impurity distribution, and can be used as lithium hydroxide (lithium hydroxide) after system detection and verification 7 LiOH) standard substance.)

一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法

技术领域

本发明属于化学物质制备技术领域，具体涉及一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法。

背景技术

核电用氢氧化锂(⁷LiOH)中的锂是经过富集的高丰度⁷Li(⁷Li/Total Li>99.9％)，由于⁷Li的中子截面最小，所以氢氧化锂(7LiOH)被用来调节压水堆一回路水的pH值。压水堆以水作为一回路冷却剂，在高温高压和强辐射场中循环，它除了载热和慢化中子外，还发生一系列的反应：水和其中杂质的中子活化反应，水的辐射分解，水对材料的腐蚀及腐蚀产物的活化，迁移和沉积，裂变产物从破损的燃料元件中逃逸及其随冷却剂的转移等。一回路冷却剂系统设备和管道的表面虽然都是由不锈钢材料制成，水中含有氧或其它有害物质，会使这些材料受到腐蚀，缩短设备的使用寿命，而固体腐蚀产物经中子照射后变成了新的辐射源。冷却剂中的pH值的高低对材料的腐蚀速率具有很大的影响，水呈弱碱性时对不锈钢材料的腐蚀速率最低。通过控制氢氧化锂(⁷LiOH)的含量来调节水呈弱碱性，以避免或减少材料受到腐蚀，对氢氧化锂(⁷LiOH)产品中杂质有严格的指标要求。为了保证核纯氢氧化锂(⁷LiOH)应用过程中各杂质元素分析测试结果的准确性，有必要研制氢氧化锂(⁷LiOH)(高丰度Li-7)标准物质，对核纯氢氧化锂(⁷LiOH)生产应用过程和分析过程进行质量监控。

而目前没有无水氢氧化锂(⁷LiOH)的制备工艺，因此亟需研制无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，从而解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，从而满足氢氧化锂(⁷LiOH)中杂质元素检测的量值传递、评价分析方法、人员考核等需求，确保氢氧化锂(⁷LiOH)产品的质量。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，包括以下步骤：

(1)确定制备系统

(2)确定具体工艺步骤

①室温下，将高纯一水合氢氧化锂及杂质用去离子水溶解于塑料桶中，形成含氢氧化锂及杂质的混合液；

②混合液由蠕动泵吸入送至干燥塔顶部的高速离心雾化器中，同时将经过电加热器加热的氮气鼓入高速离心雾化器中；

③在离心力作用下，雾化器中混合液形成雾群，从雾化盘的喷孔中喷出；

④在步骤(2)②中的氮气的驱动下，步骤(2)③中雾群中的水分迅速蒸干，形成干粉；

⑤步骤(2)④中形成的干粉通过出料管被吸入布袋收集器进行收集；

⑥含有水蒸气的氮气进入冷凝器，其中水蒸气冷凝成水排出，氮气经抽风机通过管道再一次进入加热装置实现循环。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(1)中，制备系统各部件具体如下：

蠕动泵通过硅胶管与雾化器相连；

雾化器置于干燥塔上部与干燥塔相连；

电加热器置于干燥塔侧边；

经电加热器加热后的氮气通过热风分配器输送进干燥塔中；

干燥塔下部出口通过管道连接滤袋分离器；

在滤袋分离器中实现气固分离；

滤袋分离器下部有产品收集罐；

滤袋分离器上部通过管道连接冷凝器顶部，氮气和水蒸气通过管道进入冷凝器；

冷凝后的水进入冷凝器下端的溶剂收集器并通过排放口排放，冷凝后的氮气经抽风机循环利用。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)①中，杂质包括Ca、Pb、Zn、Cl、F^-、SO₄ ^2-。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)①中，杂质通过以下形式添加到高纯一水合氢氧化锂中：Ca(NO₃)₂、Pb(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、HCl、HF、H₂SO₄。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)①中，每千克氢氧化锂加杂质Ca、Pb、Zn均为10～500毫克；每千克氢氧化锂加Cl、F^-、SO₄ ^2-均为50～1000毫克。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)②中，混合液由蠕动泵吸入送至干燥塔顶部的高速离心雾化器中，同时将经过电加热器加热到180～300℃的氮气鼓入高速离心雾化器中。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)②中，氮气的流速为1～3Nm³/h，氮气的压力为1～3kPa。

进一步的，如上所述的一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，步骤(2)③中，离心力通过转速10000～20000转/分钟的离心盘提供。

本发明技术方案的有益效果在于：

1)采用氮气循环保护的喷雾干燥技术从氢氧化锂(⁷LiOH)溶液一步直接制得化学成分相近的无水氢氧化锂(⁷LiOH)粉末，实现了不同含量的杂质元素在无水氢氧化锂(⁷LiOH)制备过程中均匀分布。

2)可连续完成无水氢氧化锂(⁷LiOH)标准物质候选物的制备，改善劳动环境。

3)突破了依靠物理粉碎制备标准物质的常规方法。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

本发明一种无水氢氧化锂的离心喷雾干燥制备方法，包括以下步骤：

(1)确定制备系统

制备系统各部件具体如下：

蠕动泵通过硅胶管与雾化器相连；

雾化器置于干燥塔上部与干燥塔相连；

电加热器置于干燥塔侧边；

经电加热器加热后的氮气通过热风分配器输送进干燥塔中；

干燥塔下部出口通过管道连接滤袋分离器；

在滤袋分离器中实现气固分离；

滤袋分离器下部有产品收集罐；

滤袋分离器上部通过管道连接冷凝器顶部，氮气和水蒸气通过管道进入冷凝器；

冷凝后的水进入冷凝器下端的溶剂收集器并通过排放口排放，冷凝后的氮气经抽风机循环利用；

(2)确定具体工艺步骤

①室温下，将高纯一水合氢氧化锂及杂质用去离子水溶解于塑料桶中，形成含氢氧化锂及杂质的混合液；

杂质包括Ca、Pb、Zn、Cl、F^-、SO₄ ^2-；

杂质通过以下形式添加到高纯一水合氢氧化锂中：Ca(NO₃)₂、Pb(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、HCl、HF、H₂SO₄；

每千克氢氧化锂加杂质Ca、Pb、Zn均为10～500毫克；每千克氢氧化锂加Cl、F^-、SO₄ ^2-均为50～1000毫克；

②混合液由蠕动泵吸入送至干燥塔顶部的高速离心雾化器中，同时将经过电加热器加热到180～300℃的氮气鼓入高速离心雾化器中；

氮气的流速为1～3Nm³/h，氮气的压力为1～3kPa；

③在转速10000～20000转/分钟的离心盘提供的离心力作用下，雾化器中混合液形成雾群，从雾化盘的喷孔中喷出；

④在步骤(2)②中的氮气的驱动下，步骤(2)③中雾群中的水分迅速蒸干，形成干粉；

⑤步骤(2)④中形成的干粉通过出料管被吸入布袋收集器进行收集；

⑥含有水蒸气的氮气进入冷凝器，其中水蒸气冷凝成水排出，氮气经抽风机通过管道再一次进入加热装置实现循环。

本发明技术方案中，在氮气保护下，将加入杂质的一水氢氧化锂(⁷LiOH)通过喷雾离心干燥、冷凝分离，将水分去除，制备得到纳米无水氢氧化锂(⁷LiOH)粉末，所加入的杂质在粉末中分布均匀，该氢氧化锂(⁷LiOH)粉末杂质分布均匀，经系统检测核验后用作氢氧化锂(⁷LiOH)标准物质。