氫氧化鋰制備工藝
氫氧化鋰在鋰電池中的工藝流程因生產(chǎn)原料和方法的不同而有所差異,以下是一些常見的工藝流程:
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1. 碳酸鋰苛化法:
1. 原料準備:準備碳酸鋰和精制石灰乳作為原料,要求碳酸鋰具有較高的純度,石灰乳經(jīng)過精制處理以去除雜質(zhì)。
2. 苛化反應(yīng):將碳酸鋰和精制石灰乳按照一定比例(通常為1:1.08)混合,投入到反應(yīng)容器中。調(diào)節(jié)苛化液濃度至18-20g/l,加熱至沸騰狀態(tài)并強力攪拌,苛化時間一般控制在30分鐘左右。在此過程中,碳酸鋰與石灰乳發(fā)生反應(yīng),生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鋰溶液,反應(yīng)方程式為:Li_2CO_3 + Ca(OH)_2 = 2LiOH + CaCO_3\downarrow。
3. 固液分離:反應(yīng)完成后,通過離心分離等方式將碳酸鈣沉淀從氫氧化鋰溶液中分離出來,得到較為純凈的氫氧化鋰母液。
4. 蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶干燥:將氫氧化鋰母液進行蒸發(fā)濃縮,使氫氧化鋰的濃度不斷提高。當濃縮到一定程度后,降低溫度使氫氧化鋰結(jié)晶析出。最后,對結(jié)晶后的氫氧化鋰進行干燥處理,去除水分,即可得到單水氫氧化鋰產(chǎn)品。
2. 硫酸鋰苛化法:
1. 礦石處理:先將鋰輝石精礦進行轉(zhuǎn)型焙燒,通常在950-1100℃的溫度下進行,使其晶體構(gòu)型由α型轉(zhuǎn)化為β型。冷卻后進行酸化焙燒處理,一般在250-300℃的溫度下用硫酸進行酸化焙燒。然后對焙燒產(chǎn)物進行中和浸取,得到濃度約為8.5%的硫酸鋰浸出液。
2. 強制蒸發(fā):將硫酸鋰浸出液進行強制蒸發(fā),使其濃度提高到17%左右。
3. 冷凍析硝:根據(jù)浸取母液中鋰的含量加入對應(yīng)量的燒堿溶液,然后將溶液冷凍至-10℃左右,使硫酸鈉以芒硝的形式結(jié)晶析出。冷凍料漿經(jīng)過離心脫水,分離出芒硝晶體。
4. 深度除雜、蒸發(fā)結(jié)晶:對離心后的母液進行深度除雜,去除其中的鐵、鈣、錳等雜質(zhì)。除雜后的溶液再次進行強制蒸發(fā),使氫氧化鋰結(jié)晶析出。對粗單水氫氧化鋰進行溶解后,可加入氫氧化鋇反應(yīng)進一步去除雜質(zhì),然后經(jīng)過濾、濾液蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等步驟,得到純度較高的單水氫氧化鋰產(chǎn)品。
3. 電解法:
1. 制備電解液:以含鋰的水溶液為原料,如碳酸鋰或硫酸鋰的溶液,根據(jù)需要添加適量的電解質(zhì)以提高溶液的導(dǎo)電性。
2. 電解過程:將制備好的電解液放入電解槽中,通過直流電源進行電解。在陽極和陰極之間設(shè)置合適的隔膜,以防止陰陽極產(chǎn)物的混合。在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),鋰離子在陰極得到電子被還原成金屬鋰,然后金屬鋰與水反應(yīng)生成氫氧化鋰。
3. 產(chǎn)物處理:電解后的溶液中含有氫氧化鋰,需要進行過濾、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥等一系列處理,以得到高純度的氫氧化鋰產(chǎn)品。
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此外,還有純堿加壓浸出法、石灰石焙燒法等,但這些方法在實際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點和適用范圍。在鋰電池生產(chǎn)中,對氫氧化鋰的純度要求較高,因此在生產(chǎn)過程中需要嚴格控制各個環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和雜質(zhì)含量,以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
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