本发明涉及一种氯化锂水溶液的制备方法。
背景技术：
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，是目前应用最广泛的电池品种，是国家重点支持发展的产业。碳酸锂作为锂电池产业的重要基础原料，其需求量越来越大，重要性也日益增加。
锂云母是一种重要的矿产资源，其含有丰富的锂，是制备碳酸锂的重要原料。目前，以锂云母为原料提取碳酸锂，主要分为煅烧法和酸浸法这两种方法，也称为干法和湿法，这两种方法都存在工艺流程复杂、能耗较高、碳酸锂收率较低等缺陷。此外，由于锂云母中氟离子的质量百分含量达到4％～6％，而煅烧法和酸浸法均无法有效去除锂云母中的氟离子，最终导致制备的碳酸锂中氟离子含量明显超标，不能很好满足锂电池的使用要求，且还会严重污染环境。其实，在碳酸锂的制备过程中，都需要进行沉锂操作，即将可溶性的锂盐转化成碳酸锂沉淀，所以要想得到高品质的碳酸锂产品，关键在于高浓度、高纯度的氯化锂水溶液的制备。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种氯化锂水溶液的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤：
1)将锂云母粉碎，再加入盐酸，浸出，过滤，得到盐酸浸出液和含硅滤渣，对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再对喷雾料进行煅烧，得到煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入乙醇中，浸出，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用乙醇洗涤含铝滤渣，得到铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入乙醇中，浸出，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物溶于水，过滤，得到氯化锂水溶液和三氧化二铁滤渣。
步骤1)所述盐酸的质量分数为20％～36.5％。
步骤1)在0～100℃下用盐酸对锂云母进行浸出，浸出时间为1～30h，锂云母、盐酸的质量比为1：(1～20)。
步骤2)在0～70℃下用乙醇对煅烧料进行浸出，浸出时间为1～180min，煅烧料、乙醇的质量比为1：(1～20)。
步骤2)在0～70℃下用乙醇洗涤含铝滤渣，洗涤时间为1～180min，含铝滤渣、乙醇的质量比为1：(1～20)。
步骤3)在0～70℃下用乙醇对含硅滤渣进行浸出，浸出时间为1～180min，含硅滤渣、乙醇的质量比为1：(1～20)。
本发明的有益效果是：本发明可以制备高浓度的氯化锂水溶液，且氯化锂的浓度可以灵活调节，氯化锂水溶液的纯度高，氟离子的含量极低，锂离子的收率高，所使用的盐酸和乙醇可以回收循环利用。
本发明以乙醇为主要提取剂，由于碱金属的氟化物在无水乙醇中的溶解度极小，而碱金属锂的氯化物却易溶于无水乙醇，可以将锂云母中绝大部分的氟离子都转移到铝渣和硅渣中，最终制备的氯化锂水溶液中氟离子的含量极低(氟离子的浓度＜0.0001g/l)。
附图说明
图1为本发明的氯化锂水溶液的制备工艺流程图。
具体实施方式
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤：
1)将锂云母粉碎，再加入盐酸，浸出，过滤，得到盐酸浸出液和含硅滤渣，对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再对喷雾料进行煅烧，得到煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入乙醇中，浸出，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用乙醇洗涤含铝滤渣，得到铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入乙醇中，浸出，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物溶于水，过滤，得到氯化锂水溶液和三氧化二铁滤渣。
优选的，步骤1)所述盐酸的质量分数为20％～36.5％。
优选的，步骤1)在0～100℃下用盐酸对锂云母进行浸出，浸出时间为1～30h，锂云母、盐酸的质量比为1：(1～20)。
进一步优选的，步骤1)在0～100℃下用盐酸对锂云母进行浸出，浸出时间为5～25h，锂云母、盐酸的质量比为1：(2～4)。
优选的，步骤1)所述喷雾干燥在350～400℃下进行。
优选的，步骤1)所述煅烧在200～600℃下进行，煅烧时间为0.5～3h。
优选的，步骤2)在0～70℃下用乙醇对煅烧料进行浸出，浸出时间为1～180min，煅烧料、乙醇的质量比为1：(1～20)。
进一步优选的，步骤2)在0～40℃下用乙醇对煅烧料进行浸出，浸出时间为10～30min，煅烧料、乙醇的质量比为1：(3～7)。
优选的，步骤2)在0～70℃下用乙醇洗涤含铝滤渣，洗涤时间为1～180min，含铝滤渣、乙醇的质量比为1：(1～20)。
进一步优选的，步骤2)在0～40℃下用乙醇洗涤含铝滤渣，洗涤时间为10～20min，含铝滤渣、乙醇的质量比为1：(2～3)。
优选的，步骤3)在0～70℃下用乙醇对含硅滤渣进行浸出，浸出时间为1～180min，含硅滤渣、乙醇的质量比为1：(1～20)。
进一步优选的，步骤3)在0～40℃下用乙醇对含硅滤渣进行浸出，浸出时间为10～30min，含硅滤渣、乙醇的质量比为1：(2～4)。
优选的，步骤2)中煅烧料的浸出和含铝滤渣的洗涤、步骤3)中含硅滤渣的浸出所用的乙醇均为无水乙醇。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1～4中所采用的锂云母的成分如下表所示(质量分数)：
表1锂云母的成分表
实施例1：
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤(工艺流程图如图1所示)：
1)将1000kg锂云母粉碎，再加入2000kg质量分数31％的盐酸，90℃浸出15h，过滤，得到盐酸浸出液和1200kg含硅滤渣，350℃～400℃对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再在300℃下对喷雾料进行煅烧，煅烧时间为1h，得到300kg煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入900kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用无水乙醇洗涤含铝滤渣，得到280kg铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入1800kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到595kg硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到107.7kg氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物用175kg水溶解，过滤，得到279.99kg质量分数33.93％的氯化锂水溶液和1.6kg三氧化二铁。
经测试，氯化锂水溶液中氟离子的浓度＜0.0001g/l，锂离子的收率为95.0％。
实施例2：
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤(工艺流程图如图1所示)：
1)将1000kg锂云母粉碎，再加入2200kg质量分数31％的盐酸，90℃浸出20h，过滤，得到盐酸浸出液和1190kg含硅滤渣，350℃～400℃对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再在280℃下对喷雾料进行煅烧，煅烧时间为1.5h，得到310kg煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入1200kg无水乙醇中，25℃浸出20min，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用无水乙醇洗涤含铝滤渣，得到290kg铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入1800kg无水乙醇中，25℃浸出18min，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到586kg硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到109.1kg氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物用180kg水溶解，过滤，得到276.69kg质量分数34.94％的氯化锂水溶液和1.68kg三氧化二铁。
经测试，氯化锂水溶液中氟离子的浓度＜0.0001g/l，锂离子的收率为96.7％。
实施例3：
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤(工艺流程图如图1所示)：
1)将1000kg锂云母粉碎，再加入2500kg质量分数31％的盐酸，90℃浸出20h，过滤，得到盐酸浸出液和1200kg含硅滤渣，350℃～400℃对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再在260℃下对喷雾料进行煅烧，煅烧时间为1h，得到310kg煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入2000kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用无水乙醇洗涤含铝滤渣，得到280kg铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入2800kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到590kg硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到109.7kg氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物用180kg水溶解，过滤，得到276kg质量分数35.40％的氯化锂水溶液和1.63kg三氧化二铁。
经测试，氯化锂水溶液中氟离子的浓度＜0.0001g/l，锂离子的收率为96.9％。
实施例4：
一种氯化锂水溶液的制备方法，包括以下步骤(工艺流程图如图1所示)：
1)将1000kg锂云母粉碎，再加入3000kg质量分数31％的盐酸，90℃浸出23h，过滤，得到盐酸浸出液和1195kg含硅滤渣，350℃～400℃对盐酸浸出液进行喷雾干燥，得到喷雾料，并回收盐酸用于锂云母的浸出，再在290℃下对喷雾料进行煅烧，煅烧时间为1.5h，得到305kg煅烧料；
2)将步骤1)的煅烧料加入1500kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液1和含铝滤渣，再用无水乙醇洗涤含铝滤渣，得到279kg铝渣和乙醇洗液，乙醇洗液回收用于煅烧料的浸出；
3)将步骤1)的含硅滤渣烘干后加入2400kg无水乙醇中，25℃浸出30min，过滤，得到乙醇浸出液2和滤渣，再将滤渣烘干，得到590kg硅渣，并回收乙醇用于含硅滤渣的浸出；
4)将步骤2)的乙醇浸出液1和步骤3)的乙醇浸出液2合并，蒸干，得到110.8kg氯化锂粗产物，并回收乙醇用于步骤2)中煅烧料的浸出或者步骤3)中含硅滤渣的浸出；
5)将步骤4)的氯化锂粗产物用200kg水溶解，过滤，得到293.9kg质量分数33.00％的氯化锂水溶液和1.69kg三氧化二铁。
经测试，氯化锂水溶液中氟离子的浓度＜0.0001g/l，锂离子的收率为97.0％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。