一种磷酸二氢锂生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及新能源电池原料磷酸铁锂的生产技术领域，公开了一种磷酸二氢锂生产工艺，包括锂溶剂萃取、磷酸二氢锂水溶液蒸发浓缩和磷酸二氢锂精制。锂溶剂萃取采用β

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸二氢锂生产工艺


[0001]本专利技术涉及新能源电池原料磷酸铁锂的生产
，具体涉及一种磷酸二氢锂生产工艺。

技术介绍

[0002]用磷酸铁锂作电池的正极材料，具有很好的安全性，且成本较低，广泛应用在新能源汽车的锂电池中。磷酸二氢锂是生产磷酸铁锂的原料，市场前景可期。
[0003]目前，磷酸二氢锂的生产工艺主要有碳酸锂法和单水氢氧化锂法。碳酸锂和氢氧化锂需要硫酸锂或氯化锂为原料，同时，需要消耗大量的碳酸钠或氢氧化钠，工艺流程繁琐，因此，磷酸二氢锂的价格一直居高不下。为了降低磷酸二氢锂的生产成本，简化磷酸二氢锂的生产工艺，亟需开发一种新的生产磷酸二氢锂的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种磷酸二氢锂的生产工艺，以解决现有技术中磷酸二氢锂生产工艺繁琐、成本高的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磷酸二氢锂的生产工艺，包括锂溶剂萃取、磷酸二氢锂水溶液浓缩以及磷酸二氢锂的结晶和精制，锂溶剂萃取过程将含锂废水与含有锂萃取剂的有机相混合，将锂萃入有机相，得载锂有机相；载锂有机相经过洗涤除杂后，用磷酸反萃，得磷酸二氢锂水溶液；锂萃取剂为β
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二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的混合物；萃取剂β
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二酮的化学结构如式(I)：
[0006][0007]式(I)中，R1、R2、R3为F、H或CH3，R4为H或C1
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C10的饱和烷基。
[0008]本技术方案中，在探究磷酸二氢锂的生产工艺时，通过萃取、反萃取及精制的方式，使得制备而成的磷酸二氢锂符合中国有色金属行业标准YS/T 967
‑
2014的要求。在对工艺进行优化的过程中，锂萃取剂的选择至关重要，萃取剂选用不当会导致萃取率及产品纯度不达标。本申请在对萃取剂进行优化的过程中，专利技术人对萃取剂进行了多次的研发及优化，曾使用单独的β
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二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦作为萃取剂，也曾将其中两种萃取剂复配使用，但是效果均欠佳。意外发现当β
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二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦混合作为萃取剂时，能够大大提高萃取率及产品纯度，且工艺简单，适于工业上推广应用。
[0009]优选的，作为一种改进，β
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二酮为不同R1、R2、R3、R4结构的β
‑
二酮组合而得的混合物。
[0010]本技术方案中，采用不同基团结构的β
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二酮(主要是R1、R2、R3、R4结构的不同)混
合应用，相较于使用单一结构的β
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二酮而言，提高了萃合物在稀释剂中的溶解度，增加了金属离子的负载量，降低了萃取过程中析出结晶的风险，萃取率也显著提高。
[0011]优选的，作为一种改进，锂萃取剂中β
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二酮与磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的质量比为β
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二酮：磷酸三丁酯＝10:1～1:10，β
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二酮：三辛基氧化膦＝10:1～50:1，所述萃取剂中还包括C8
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C12饱和羧酸，且β
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二酮与C8
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C12饱和羧酸的质量比为10:1～1:10。
[0012]本技术方案中，通过对锂萃取剂中各组分添加比的优化，能够满足不同组成含锂废水的萃锂需求，若含锂废水中钙镁含量很低，磷酸三丁酯添加过多会降低β
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二酮的萃锂效果，三辛基氧化膦添加过多会导致萃取剂成本上升，饱和羧酸添加过多会导致锂萃取率下降。另外，研究发现通过对锂萃取剂负载铁后，可以选择性地从高浓度氯化镁和氯化钙的废水中萃锂，生产工艺几乎不受含锂废水中杂质组成的限制。
[0013]优选的，作为一种改进，有机相中锂萃取剂的浓度为1～60％(V/V)，含锂废水中锂浓度为0.1～2g/L，萃取过程包括1～6级萃取，萃取相比O/A＝50:1～1:10。
[0014]本技术方案中，根据废水中锂含量的不同优化锂萃取剂的添加浓度，能够达到最优的萃取效果。添加量过低会导致萃取不充分，添加量过高会造成萃取剂不必要浪费。通过将萃取过程设置为多级萃取的形式，能够提高萃取效果。本方案通过对萃取工艺参数及萃取剂组成等条件的协同优化，使得含锂废水中锂含量可以低至0.1g/l，萃余液锂浓度可以降低至10ppm以下，具有非常高的推广应用价值。此外，本方案处理的废水除锂外，废水中还允许含有钾、钠、钙、镁、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铅等多种金属杂质，增强了工艺的实用性。
[0015]优选的，作为一种改进，磷酸二氢锂水溶液经蒸发浓缩、冷却结晶和液固分离，得到磷酸二氢锂粗品，蒸发浓缩前补加磷酸，使磷酸浓度达到反萃酸浓度；浓缩结晶过程回收的水与结晶母液混合后用于锂的反萃。
[0016]本技术方案中，通过对载锂有机相进行洗涤，能够去除钠、钾等金属离子以及硫酸根、氯离子等阴离子；然后反萃得到磷酸二氢锂水溶液，再经过浓缩结晶、固液分离即可得到磷酸二氢锂粗品，工艺简单，便于操作。浓缩结晶过程中回收的水与母液混合用于锂的反萃，能够实现循环利用，降低加工成本。
[0017]优选的，作为一种改进，洗涤过程为两段洗涤，每段1～3级；一段洗涤的洗涤液为0.01～1mol/L盐酸或pH8
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10的氢氧化钠溶液，洗涤相比O/A＝10:1～1:10；二段洗涤的洗涤液为纯化水，洗涤后洗水与含锂废水合并。
[0018]本技术方案中，第一段洗涤主要去除钠、钾等碱金属离子，第二段洗涤主要去除硫酸根及氯离子等阴离子，由于洗涤后洗水中含有少量锂离子，跟含锂废水合并可以减少锂的外排，提高锂的回收率。上述的盐酸浓度及洗涤相比为经过试验验证的较优范围，可以保证洗涤效果。
[0019]优选的，作为一种改进，反萃过程由1～4级串联而成，采用0.1
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0.5mol/L磷酸水溶液反萃锂，得到磷酸二氢锂水溶液；反萃相比O/A＝10:1～1:10。
[0020]本技术方案中，每次反萃完成之后，反萃水相补加磷酸至反萃需要的磷酸浓度后，再次用于反萃，可以使反萃水相中的锂浓度不断提高，当锂浓度提高到预设浓度后，前往浓缩设备蒸发浓缩。
[0021]优选的，作为一种改进，锂的反萃完成之后，有机相再用酸洗涤，去除有机相中的金属杂质得再生有机相，再生有机相回到萃取设备中循环使用。
[0022]本技术方案中，锂的反萃完成之后，还有很多二价金属离子仍留在有机相中，需要用盐酸水溶液与有机相在洗涤设备中混合并与洗水分离，除去有机相中残留的金属离子，使有机相得到再生，重复使用。
[0023]优选的，作为一种改进，磷酸二氢锂的精制过程，是将磷酸二氢锂粗品经精制和干燥得到磷酸二氢锂成品。
[0024]本技术方案中，通过对磷酸二氢锂粗品的精制，可以提高磷酸二氢锂的质量，从而使其符合中国有色金属行业标准YS/T 967
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2014的要求。
[0025]综上，本技术方案的有益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸二氢锂生产工艺，其特征在于：包括锂溶剂萃取、磷酸二氢锂水溶液浓缩以及磷酸二氢锂的结晶和精制，锂溶剂萃取过程将含锂废水与含有锂萃取剂的有机相混合，将锂萃入有机相，得载锂有机相；载锂有机相经过洗涤除杂后，用磷酸反萃，得磷酸二氢锂水溶液；所述锂萃取剂为β
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二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的混合物；萃取剂β
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二酮的化学结构如式(I)：式(I)中，R1、R2、R3为F、H或CH3，R4为H或C1
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C10的饱和烷基。2.根据权利要求1所述的一种磷酸二氢锂生产工艺，其特征在于：所述β
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二酮为不同R1、R2、R3、R4结构的β
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二酮组合而得的混合物。3.根据权利要求2所述的一种磷酸二氢锂生产工艺，其特征在于：所述锂萃取剂中β
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二酮与磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的质量比为β
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二酮：磷酸三丁酯＝10:1～1:10，β
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二酮：三辛基氧化膦＝10:1～50:1，所述萃取剂中还包括C8
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C12饱和羧酸，且β
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二酮与C8
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C12饱和羧酸的质量比为10:1～1:10。4.根据权利要求3所述的一种磷酸二氢锂生产工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤启明，邹潜，李霜，刘龙成，王仲波，王永茜，刘念，石天宝，
申请(专利权)人：重庆康普化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：