背景及概述[1]
氯化鋰是無(wú)色的八面體結(jié)晶，是所知鹽類(lèi)中最易潮解的; 味很咸，像氯化鈉; 加熱至暗紅色時(shí)熔化為清液，白熱時(shí)揮發(fā)。氯化鋰可用于制人工礦泉水、致冷劑、空調(diào)系統(tǒng)除潮劑、助焊劑、化學(xué)試劑、煙火、干電池、金屬鋰及作氣相色譜固定相等。
生產(chǎn)方法[2]
1. 轉(zhuǎn)化法
1）礦石直接轉(zhuǎn)化法
以鋰輝石為原料，在930℃～1000℃煅燒，使α—鋰輝石轉(zhuǎn)變成易于化學(xué)反應(yīng)的β—鋰輝石，再在1000℃的溫度下與熔融的KCl反應(yīng)進(jìn)行離子交換，產(chǎn)出摩爾組成比為60%KCl和40%LiCl的混合物。待其冷卻后以醇類(lèi)為溶劑從中萃取LiCl產(chǎn)品，蒸發(fā)回收醇類(lèi)后即可得到LiCl產(chǎn)品，純度達(dá)到99.47%。提取LiCl后的殘?jiān)捎盟幚?，脫水處理后得到的KCl可循環(huán)使用
2）碳酸鋰或氫氧化鋰轉(zhuǎn)化法
本方法是生產(chǎn)LiCl最主要的工業(yè)方法，我國(guó)大部分氯化鋰是以此方法生產(chǎn)的。在耐腐蝕的反應(yīng)器中，Li2CO3或LiOH與30%的鹽酸反應(yīng)，使鹽酸稍微過(guò)量，得到接近飽和的LiCl溶液。向該酸性LiCl溶液中加入適量的BaCl2溶液以除去硫酸根雜質(zhì)，過(guò)濾后用LiOH調(diào)節(jié)pH值至中性。然后，噴霧沸騰造?；驀婌F干燥得到無(wú)水氯化鋰。
3）硫酸鋰轉(zhuǎn)化法
在室溫下Li2SO4與NaCl反應(yīng)，攪拌30min，反應(yīng)液加鹽酸調(diào)pH值至中性，所得母液減壓濃縮，在-5℃冷凍，過(guò)濾除去析出的硫酸鈉，用Ba2+除去過(guò)量的SO42-，再將母液過(guò)濾，最后干燥得氯化鋰產(chǎn)品。與LiOH或Li2CO3轉(zhuǎn)化法相比，鋰礦石雖容易轉(zhuǎn)化為硫酸鋰，原料成本相對(duì)較低，但其工藝復(fù)雜、能耗大，成本遠(yuǎn)高于鹵水法的生產(chǎn)成本。
4）氫氧化鋰直接氯化法
將LiOH分散于水中，逆流通入Cl2(電解LiCl產(chǎn)生的Cl2可用于此)使之循環(huán)，得到LiCl粗母液，副產(chǎn)物L(fēng)iClO經(jīng)催化加熱后也轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iCl，用堿除去Fe、Al、Mg，用草酸除去Ca，即得LiCl精制母液，LiCl精制母液經(jīng)干燥、造粒，則可得到無(wú)水LiCl產(chǎn)品。
2. 溶劑萃取法
萃取法是利用有機(jī)溶劑對(duì)鋰的特殊萃取性能，達(dá)到提取氯化鋰的目的，現(xiàn)在主要應(yīng)用于鹽湖鹵水提鋰。
1）氟代雙酮萃取法
在氟代雙酮類(lèi)萃取劑中，以1，1、2，2、3，3-氟代庚基-7，7-二甲基-4，6-辛基雙酮(HFDMOP)萃取鋰的效果，三辛基氧化磷(TOPO)是常用協(xié)萃劑。
2）異戊醇萃取法
將死海鹵水與AlCl3混合，加入Ca(OH)2泥漿，濃縮、洗滌，再用鹽酸將此濃縮物溶解，得到具有表1組成的鹽鹵。用異戊醇萃取氯化鋰，蒸發(fā)所得到的LiCl溶液，即得無(wú)水氯化鋰。用正己醇、2-乙基己醇、MIBK(甲基異丁基甲酮)萃取氯化鋰，也得到了與異戊醇大致相同的結(jié)果。
3）異丙醇萃取
以濃縮鹵水為原料，以醇類(lèi)為溶劑制備化學(xué)級(jí)和電池級(jí)氯化鋰。首先，將鹵水濃縮至6.30%(鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，用異辛醇(體積分?jǐn)?shù)20%)和煤油組成的混合溶劑萃取除去硼，除硼后的鹵水在110℃條件下蒸發(fā)，結(jié)晶析出初級(jí)無(wú)水LiCl。用母液或飽和的LiCl溶液洗滌上述LiCl沉淀。然后用異丙醇萃取，即可制得純度為99.9%的LiCl。
4）化學(xué)-萃取聯(lián)用法
用鹵水生產(chǎn)高純氯化鋰。首先，利用日曬濃縮鹵水，然后用石灰或氯化鈣把雜質(zhì)硼、鎂、硫酸根轉(zhuǎn)化為水合硼酸鈣、氫氧化鎂、二水硫酸鈣，把沉淀出的二水硫酸鈣從鹵水中分離。進(jìn)一步濃縮鹵水，使LiCl的濃度達(dá)到40%。在濃縮的過(guò)程中，水合硼酸鈣、氫氧化鎂、二水硫酸鈣從鹵水中沉淀出來(lái)。蒸發(fā)濃縮后的鹵水，制取無(wú)水氯化鋰。然后，用異丙醇萃取，分離出溶劑，即得高純氯化鋰。
5）復(fù)合溶劑萃取法
1975年提出了20%N-503-20%TBP-60%200號(hào)溶劑萃取鋰的體系和方法。在此基礎(chǔ)上，黃師強(qiáng)等對(duì)萃取體系和共萃取劑三氯化鐵的循環(huán)使用方法作了改進(jìn)，鋰的總回收率達(dá)到96%，無(wú)水氯化鋰純度達(dá)到98%。
6）丙酮萃取法
根據(jù)氯化物在丙酮中溶解度不同進(jìn)行分離。用丙酮萃取的方法，從鹽湖產(chǎn)出的粗氯化鎂中高效提取其中的氯化鋰。
7）40%SK-30%SE-磺化煤油體系萃取法
針對(duì)別勒灘鹽湖鹵水生產(chǎn)鉀肥產(chǎn)出的老鹵，萃取劑為SK和SE，稀釋劑為磺化煤油，共萃取劑為FeCl3。用青海察爾汗高M(jìn)g/Li(300)飽和氯化鎂鹵水，采用分餾萃取流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，鋰萃取率達(dá)99.69%，鐵的回收率達(dá)99.98%。從鋰的反萃液制得合格的工業(yè)一級(jí)氯化鋰產(chǎn)品，鋰的總回收率達(dá)到98%。有機(jī)相經(jīng)百次以上的循環(huán)使用，萃取性能良好，萃取過(guò)程分相快，無(wú)三相或乳化現(xiàn)象。
8）液膜法
液膜分離技術(shù)在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。用體積分?jǐn)?shù)7%的辛基雙酮(HFDMOP)和5%的三辛基氧化膦(TOPO)作流動(dòng)載體，4%雙烯基丁二酰亞胺(L113B)為膜的表面活性劑，3%液體石蠟為膜的增強(qiáng)劑，81%磺化煤油為膜的溶劑和0.3mol/LHCl水溶液為內(nèi)相試劑的等液膜體系。外相料液pH值6～9，液膜與料液體積比30∶500，有機(jī)相與HCl的體積比1∶1。用于提取料液(鋰礦石或鹵水中的氯化鋰)中的鋰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋰的提取率在92%以上。氯化鋰被富集在內(nèi)相中形成高濃度的氯化鋰水溶液，再經(jīng)蒸發(fā)，極性溶劑萃取，氯化鋰的純度達(dá)到99.5%。
3. 離子交換吸附法
主要應(yīng)用于從低品位的油氣田鹵水、海水及地?zé)猁u水中提取鋰。已研制的吸附劑(交換劑)主要包括氫氧化鋁型吸附劑、二氧化錳吸附劑、二氧化鈦鋰吸附劑及復(fù)合銻酸吸附劑，應(yīng)用在提取氯化鋰上的主要是復(fù)合銻酸吸附劑。
4. 鹽析法
鹽析法主要應(yīng)用于從鹽湖鹵水中提取氯化鋰。鹽析作用主要用于溶劑萃取和鹽析結(jié)晶，鹽析在結(jié)晶過(guò)程中的作用表現(xiàn)為：加入鹽析劑可以顯著降低物質(zhì)的析出濃度，使析出物的余留濃度大幅度降低。實(shí)際應(yīng)用于提取氯化鋰的鹽析劑主要是酸和堿。
5.浮選法
在同一介質(zhì)中循環(huán)浮選硼酸的同時(shí)富集氯化鋰，使析鹽中的鋰限度地轉(zhuǎn)入母液中。在同一介質(zhì)中循環(huán)十次浮選硼酸的情況下，浮選母液中氯化鋰濃度為50g/L，固相中平均75%的鋰轉(zhuǎn)入液相，可同時(shí)回收氯化鋰。收率比傳統(tǒng)結(jié)晶分離法高。
用途[2]
氯化鋰的用途廣泛，電解生產(chǎn)金屬鋰是氯化鋰消耗量的領(lǐng)域，當(dāng)前生產(chǎn)金屬鋰的唯一工業(yè)方法是1893年由剛茨提出的，即氯化鋰融鹽電解法。金屬鋰及其合金和化合物在原子能工業(yè)、冶金工業(yè)、電池、玻璃、陶瓷、化工、航天工業(yè)等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
近年來(lái)氯化鋰在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)上用于治療糖尿病、遺傳研究等方面；在生物學(xué)中用于分提取RNA及少量質(zhì)粒DNA的提取和純化；作為誘變劑，廣泛應(yīng)用于食品(啤酒)、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)選育優(yōu)質(zhì)菌種，培育高產(chǎn)菌株，合成醫(yī)藥中間體，對(duì)菌種進(jìn)行遺傳改造；在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析方面，LiCl是一種重要的陽(yáng)離子添加劑；在新材料領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于甲殼素(質(zhì))的生產(chǎn)；在空調(diào)機(jī)和除濕機(jī)中作為吸附劑和除濕劑。
主要參考資料
[1]化合物詞典
[2]孫建之,鄧小川,宋士濤.氯化鋰的應(yīng)用與生產(chǎn)方法研究進(jìn)展[J].海湖鹽與化工,2004(03):26-30.