[發明專利]一種磷酸二氫鋰生產工藝

在審

• 申請號: 202210219083.8
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114572949A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 湯啟明;鄒潛;李霜;劉龍成;王仲波;王永茜;劉念;石天寶
• 申請（專利權）人: 重慶康普化學工業股份有限公司
• 主分類號: C01B25/30
• 分類號: C01B25/30
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 伍琴琴

本發明涉及新能源電池原料磷酸鐵鋰的生產技術領域，公開了一種磷酸二氫鋰生產工藝，包括鋰溶劑萃取、磷酸二氫鋰水溶液蒸發濃縮和磷酸二氫鋰精制。鋰溶劑萃取采用β?二酮、中性磷類萃取劑協萃技術，含鋰廢水可以不含氯離子。含鋰廢水中鋰含量可以低至0.1g/l，萃余液鋰濃度可以降低至10ppm以下。利用磷酸水溶液反萃載鋰有機相得磷酸二氫鋰水溶液。磷酸二氫鋰水溶液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、固液分離得磷酸二氫鋰粗品。磷酸二氫鋰粗品經過精制可得電池級磷酸二氫鋰。采用本方法可極大地降低磷酸二氫鋰的生產成本，同時減少三廢產生，具有很好的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及新能源電池原料磷酸鐵鋰的生產技術領域，具體涉及一種磷酸二氫鋰生產工藝。

背景技術

用磷酸鐵鋰作電池的正極材料，具有很好的安全性，且成本較低，廣泛應用在新能源汽車的鋰電池中。磷酸二氫鋰是生產磷酸鐵鋰的原料，市場前景可期。

目前，磷酸二氫鋰的生產工藝主要有碳酸鋰法和單水氫氧化鋰法。碳酸鋰和氫氧化鋰需要硫酸鋰或氯化鋰為原料，同時，需要消耗大量的碳酸鈉或氫氧化鈉，工藝流程繁瑣，因此，磷酸二氫鋰的價格一直居高不下。為了降低磷酸二氫鋰的生產成本，簡化磷酸二氫鋰的生產工藝，亟需開發一種新的生產磷酸二氫鋰的方法。

發明內容

本發明意在提供一種磷酸二氫鋰的生產工藝，以解決現有技術中磷酸二氫鋰生產工藝繁瑣、成本高的問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種磷酸二氫鋰的生產工藝，包括鋰溶劑萃取、磷酸二氫鋰水溶液濃縮以及磷酸二氫鋰的結晶和精制，鋰溶劑萃取過程將含鋰廢水與含有鋰萃取劑的有機相混合，將鋰萃入有機相，得載鋰有機相；載鋰有機相經過洗滌除雜后，用磷酸反萃，得磷酸二氫鋰水溶液；鋰萃取劑為β-二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的混合物；萃取劑β-二酮的化學結構如式(I)：

式(I)中，R1、R2、R3為F、H或CH₃，R4為H或C1-C10的飽和烷基。

本技術方案中，在探究磷酸二氫鋰的生產工藝時，通過萃取、反萃取及精制的方式，使得制備而成的磷酸二氫鋰符合中國有色金屬行業標準YS/T 967-2014的要求。在對工藝進行優化的過程中，鋰萃取劑的選擇至關重要，萃取劑選用不當會導致萃取率及產品純度不達標。本申請在對萃取劑進行優化的過程中，發明人對萃取劑進行了多次的研發及優化，曾使用單獨的β-二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦作為萃取劑，也曾將其中兩種萃取劑復配使用，但是效果均欠佳。意外發現當β-二酮、磷酸三丁酯、三辛基氧化膦混合作為萃取劑時，能夠大大提高萃取率及產品純度，且工藝簡單，適于工業上推廣應用。

優選的，作為一種改進，β-二酮為不同R1、R2、R3、R4結構的β-二酮組合而得的混合物。

本技術方案中，采用不同基團結構的β-二酮(主要是R1、R2、R3、R4結構的不同)混合應用，相較于使用單一結構的β-二酮而言，提高了萃合物在稀釋劑中的溶解度，增加了金屬離子的負載量，降低了萃取過程中析出結晶的風險，萃取率也顯著提高。

優選的，作為一種改進，鋰萃取劑中β-二酮與磷酸三丁酯、三辛基氧化膦的質量比為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，所述萃取劑中還包括C8-C12飽和羧酸，且β-二酮與C8-C12飽和羧酸的質量比為10:1～1:10。

本技術方案中，通過對鋰萃取劑中各組分添加比的優化，能夠滿足不同組成含鋰廢水的萃鋰需求，若含鋰廢水中鈣鎂含量很低，磷酸三丁酯添加過多會降低β-二酮的萃鋰效果，三辛基氧化膦添加過多會導致萃取劑成本上升，飽和羧酸添加過多會導致鋰萃取率下降。另外，研究發現通過對鋰萃取劑負載鐵后，可以選擇性地從高濃度氯化鎂和氯化鈣的廢水中萃鋰，生產工藝幾乎不受含鋰廢水中雜質組成的限制。