[发明专利]一种磷酸二氢锂生产工艺

说明书

本发明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‑二酮、中性磷类萃取剂协萃技术，含锂废水可以不含氯离子。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。利用磷酸水溶液反萃载锂有机相得磷酸二氢锂水溶液。磷酸二氢锂水溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、固液分离得磷酸二氢锂粗品。磷酸二氢锂粗品经过精制可得电池级磷酸二氢锂。采用本方法可极大地降低磷酸二氢锂的生产成本，同时减少三废产生，具有很好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及新能源电池原料磷酸铁锂的生产技术领域，具体涉及一种磷酸二氢锂生产工艺。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：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-二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的混合物；萃取剂β-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-C10的饱和烷基。

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，发明人对萃取剂进行了多次的研发及优化，曾使用单独的β-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-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。

优选的，作为一种改进，β-二酮为不同R1、R2、R3、R4结构的β-二酮组合而得的混合物。

本技术方案中，采用不同基团结构的β-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-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。

优选的，作为一种改进，锂萃取剂中β-二酮与磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的质量比为β-二酮：磷酸三丁酯＝10:1～1:10，β-二酮：三辛基氧化膦＝10:1～50:1，所述萃取剂中还包括C8-C12饱和羧酸，且β-二酮与C8-C12饱和羧酸的质量比为10:1～1:10。

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-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。