[发明专利]利用盐湖卤水电解制备氢氧化锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于电解制备氢氧化锂领域，具体地，本发明涉及一种利用盐湖卤水电解制备氢氧化锂的方法。

背景技术

锂是重要的战略资源之一，在国防工业及国家高科技发展中有重要的战略意义。我国是一个盐湖分布极广的国家，盐湖锂资源比较丰富，仅青海的盐湖区内，就储存着上千万吨的氯化锂，加快锂资源开发，提高锂产业水平，是我国现阶段锂工业迅速发展及亟待研究中的一项崭新内容。

氢氧化锂作为锂及其化合物中重要的初加工锂产品之一，可进一步用作生产醋酸锂、氟化锂、溴化锂、氯化锂、硝酸锂和苯甲酸锂等产品。目前主要用于锂基润滑脂、碱性蓄电池的电解液及溴化锂制冷机吸收液等方面。用氢氧化锂生产的锂基润滑脂，与钾、钠、钙基类的润滑脂相比，具有抗氧、耐压、润滑性能好、特别是工作温度宽，多次加热-冷却-加热循环时性能稳定，使用寿命长，抗水性强，在-60℃～300℃下润滑脂粘性几乎不发生改变，甚至在少量水存在时，仍然保持良好稳定的润滑特性，广泛用于军事装备、飞机、汽车、轧钢机以及各种机械传动部分的润滑，以及无线电探测装置、精密仪器等，尤其是应用于极寒、酷热等恶劣气候条件下；在电池工业中，将氢氧化锂添加于碱性蓄电池、镍氢电池的电解质中，可以延长电池寿命、增加蓄电量。

除此之外，还用于有机合成及制药、试剂及核反应堆的热载体和金属表面的保护剂；空间飞船、潜艇和水下呼吸器中呼吸气体净化系统中所用的材料等方面。因此，研究和开发纯度高、工艺简单、环境友好的LiOH生产方法具有重要现实意义和广阔的发展前景。

美国专利US3597340提供了一种用隔膜电解法生产氢氧化锂，是将经蒸发浓缩提纯后的天然卤水(主要含LiCl和NaCl，氯化锂的百分含量在8％～30％，其质量百分含量要大于氯化钠的质量百分含量)注入隔膜电解槽中，加直流电在适当的电压电流范围内进行电解，电解只能使部分氯化锂转化，其中的NaCl对电解没有影响。然后根据LiOH·H₂O在一定的温度下在不同含量的LiCl和NaCl溶液中的溶解度的不同而结晶析出，经固液分离，水洗，再结晶可得到较纯的氢氧化锂产品。

美国专利US4036713首先浓缩卤水使锂含量达到2％～7％，沉淀分离锂以外的碱金属和碱土金属；然后按化学计量比加入氢氧化锂和碳酸锂溶液调整卤水pH值为10.5～11.5沉淀除去镁、钙、铁等离子，用盐酸中和得到精制卤水；以精制卤水作为阳极电解液、水或氢氧化锂溶液为阴极电解液进行电解，在电解池中有阳离子选择性渗透膜，隔离阴极电解液和阳极电解液，阳极电解液中的锂离子在电流作用下通过膜而迁移到阴极电解液中并与氢氧根离子结合而生成氢氧化锂，经浓缩、重结晶可得到杂质含量低于0.5％的氢氧化锂一水合物。

美国专利US20110044882选用适当的方法除去或降低卤水中的硼、镁、钙、硫酸根和钠、钾等离子(如用酸化或者有机萃取剂或离子交换树脂除去卤水中的硼；加入石灰或者熟石灰通过反应除去镁；用草酸沉淀钙；用钡盐沉淀硫酸根，蒸发浓缩除去钠盐和钾盐)，然后按化学计量加入氢氧化锂和碳酸锂溶液调整卤水pH值为10.5～11.5，沉淀除去镁、钙等离子，再通过离子交换进一步降低钙、镁离子的含量，使钙、镁离子总含量在低于150ppb。继续浓缩卤水使锂的质量分数达到2％～7％，钠、钾以氯化物形式沉淀而被除去，得到精制卤水。

在电解过程中，阳极电解液为精制卤水，阴极电解液为水或LiOH溶液；采用英力士氯碱FM1500单极膜，阳离子可以通过膜，阴离子被阻挡而不能通过。加电后，阳极电解液中的氯离子迁移到阳极失去电荷而产生氯气，锂离子进入阴极室并与阴极室内的水电离成的氢氧根离子结合成为产物氢氧化锂，最终，阳极电解液中的氯化锂转变成阴极电解液中氢氧化锂，电解可以持续操作直至氢氧化锂的浓度达到14％或接近饱和浓度。经浓缩、结晶可得到高纯度的单水氢氧化锂。

日本专利JP54043174提供了一种电解硫酸锂生产氢氧化锂的方法，是将硫酸锂溶液作为阳极液、水作为阴极液在膜电解槽装置中进行电解，其中阳极电解液和阴极电解液之间用含氟阳离子交换膜，电解电压为3～6V，电流密度为1～100A/dm2，在阴极可获得质量浓度约为5％～10％的氢氧化锂溶液，同时在阳极可获得硫酸溶液。

徐颖等人用提供了一种三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂的方法，此方法的实验研究刚刚起步，电流效率最高只有66.74％，更多影响因素及产业化生产有待继续研究。