氫氧化鋰是目前比較常見的鋰化合物之一,無水氫氧化鋰為白色四方結(jié)晶顆?;蛄鲃?dòng)性粉末,熔點(diǎn)471.2℃,沸點(diǎn)1620℃。單水氫氧化鋰為白色易潮解的單晶粉末,相對密度1.51g/cm3,熔點(diǎn)680℃,當(dāng)溫度高于100℃時(shí),失去結(jié)晶水無水氫氧化鋰。
氫氧化鋰溶于水,微溶于醇,在空氣中易吸收CO2生成LiCO3。
氫氧化鋰的應(yīng)用范圍:
氫氧化鋰是重要的鋰鹽之一,廣泛應(yīng)用于化工原料、化學(xué)試劑、鋰離子電池、石油、冶金、玻璃、陶瓷等行業(yè),同時(shí)也是國防工業(yè)、原子能工業(yè)和航天工業(yè)的重要原料。目前氫氧化鋰主要用于生產(chǎn)鋰基潤滑脂、鋰離子電池正極材料及電解液、堿性電池的電解液以及溴化鋰制冷吸收液,還可以作為生產(chǎn)其它鋰鹽制品的原料。隨著新能源汽車爆發(fā)式增長,單水氫氧化鋰成為鋰電池正極材料鋰源的發(fā)展主流。
氫氧化制備工藝方案的比較和選擇
1、用碳酸鋰和氧氧化鈣的反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)
由于用石灰水加溫漫提鋰輝石的方法不經(jīng)濟(jì),所以不再采用,現(xiàn)在工業(yè)上通過碳酸鋰和氫氧化鈣的反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)。
Li2CO3+Ca(OH )2+ 2LiOH+ CaCO3
這個(gè)反應(yīng)可以得到濃度約3.5%的溶液,若比此濃度高,由于LiOH的存在,Li2CO3的溶解度下降,殘留于CaCO3殘?jiān)卸斐蓳p失。因?yàn)閮蓚€(gè)起始原料的溶解度都小,這種反應(yīng)必須強(qiáng)力攪拌,即使幾個(gè)小時(shí),收率也很少超過95%。除去不溶性的殘?jiān)?(大部分是Caco),將母液減壓濃縮,析出-水鹽,分離后在130~140 ℃干燥,再在150~180℃減壓加熱,則生成無水鹽。
碳酸鋰和氫氧化鈣法工藝生產(chǎn)的溶液溶度難于提升,且產(chǎn)品收率不高。石灰石培燒法生產(chǎn)工藝能耗高,物流通量大,生產(chǎn)成本高。
2、電解硫酸鋰溶液
將硫酸鋰溶液作為陽極液、水作為陰極液放于膜電解槽裝置中進(jìn)行電解,其中陽極電解液和陰極電解液之間用含氟陽離子交換樹脂隔開,控制電壓和電流密度,在陰極可獲得質(zhì)量濃度約為10%的氫氧化鋰溶液,同時(shí)在陽極可獲得硫酸溶液。該法制備氫氧化鋰,不僅鋰的回收率。
電解硫酸鋰溶液法對硫酸鋰溶液中雜質(zhì)離子的含量要求非常高,離子膜價(jià)格較貴、不易維護(hù)。煅燒法缺點(diǎn)是鎂的存在使得工藝流程復(fù)雜,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,蒸發(fā)水量大,能耗高。
3、硫酸鋰苛化冷卻結(jié)晶法
將硫酸酸鋰浸出液適當(dāng)蒸發(fā)濃縮,加入氫氧化鈉,過濾出鐵、鈣、錳等雜質(zhì),然后冷卻到-10C一5C,過濾分離出NaCO3.10H20,將濾液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶出租單水氫氧化鋰,將其溶解后,加入氫氧化鋇反應(yīng),過濾分離沉淀,濾液蒸發(fā)濃縮,結(jié)晶出單水氫氧化鋰。若采用多次重結(jié)品或用特制的精制劑去除氫氧化鋰溶液的雜質(zhì),可得到電池級氫氧化鋰產(chǎn)品。
硫酸鋰苛化冷凍結(jié)晶法生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是氫氧化鋰回收率較高,可連續(xù)生產(chǎn),并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,產(chǎn)品性能穩(wěn)定,生產(chǎn)成本低,被國內(nèi)國際多家大型鋰鹽生產(chǎn)商采用,是當(dāng)前較為理想的電池級氫氧化鋰生產(chǎn)工藝路線。
氫氧化鋰MVR蒸發(fā)結(jié)晶器特點(diǎn):
單水氫氧化鋰生產(chǎn)工藝一般采用鋰礦或鹽湖鹵水先轉(zhuǎn)化成氫氧化鋰溶液,再經(jīng)濃縮結(jié)晶,氫氧化鋰在濃縮過程中生有氣泡產(chǎn)生,所產(chǎn)生氣泡不能有效的消除,會(huì)隨二次熱蒸汽進(jìn)入MVR壓縮機(jī)中,影響壓縮機(jī)的使用和新產(chǎn)品質(zhì)量。
包括加熱室和原液泵,原液泵與所述加熱室的進(jìn)口連通,同時(shí)與蒸發(fā)室的頂部連通,所述加熱室出口與蒸發(fā)室進(jìn)口連接,所述蒸發(fā)室的頂部安裝有機(jī)械消泡器,經(jīng)蒸發(fā)室分離后的輕組分進(jìn)入機(jī)械消泡器,經(jīng)過機(jī)械消泡器后的氣體進(jìn)入氣液分離器進(jìn)一步分離,經(jīng)氣液分離器分離出的分離液和機(jī)械消泡器分離出的分離液與蒸發(fā)室進(jìn)口連接,經(jīng)氣液分離器分離的二次蒸汽經(jīng)過壓縮機(jī)與加熱室連接,用于加熱原液。蒸發(fā)室頂端增加機(jī)械消泡器,可對二次蒸汽進(jìn)行初效的氣液分離和進(jìn)一步增加消泡效果。二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)前經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化二次蒸汽,減少壓縮機(jī)負(fù)荷。