способ получения спектрально-чистого карбоната лития

Формула изобретения

Способ получения спектрально-чистого карбоната лития путем взаимодействия гидроксида лития с соляной кислотой, отличающийся тем, что полученный раствор хлорида лития с рН 8-9 фильтруют и направляют на колонку с хелатообразующей смолой, после этого осаждают карбонат лития карбонатом аммония, карбонат лития отфильтровывают и промывают горячей дистиллированной водой, этиловым спиртом и сушат.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу получения спектрально-чистого карбоната лития.

В последнее время к чистоте товарной литиевой продукции предъявляются высокие требования по кальцию, так содержание натрия, калия и кальция в литии металлическом батарейного сорта не должно превышать соответственно 0,008 масс.долей %, 0,003 масс.долей % и 0,02 масс.долей %. Требования по содержанию кальция в металлическом литии 0,01 масс.долей %. Для анализа продукции такой чистоты необходим карбонат лития с содержанием кальция на уровне 0,001 масс.долей % по отношению к литию.

Известен метод очистки технического карбоната лития, содержащего примеси кальция, магния, калия и натрия, пропусканием углекислого газа через суспензию карбоната лития. При этом получается легкорастворимый бикарбонат лития, концентрация которого в растворе составляет 50-60 г/л соли в пересчете на карбонат лития. После отделения нерастворимых примесей нестойкая двууглекислая соль разрушалась кипячением, литий при этом выделялся из раствора в виде карбоната (Ю.И.Остроушко и др. Литий, его химия и технология. - М.: Атомиздат, 1960 г., стр.122).

К недостаткам этого метода очистки следует отнести использование оборудования под давлением (автоклавы), недостаточно глубокая очистка от кальция (содержание кальция на уровне 4·10 ^-2 масс.долей % по отношению к литию).

Наиболее близким к предлагаемому способу получения спектрально-чистого карбоната лития является способ-прототип, описываемый в ГОСТ 8775.3-87 (Литий. Метод определения магния, марганца, железа, алюминия, кремния, бария. Приложение). Первоначально получают раствор хлорида лития нейтрализацией гидроксида лития перегнанной соляной кислотой (ГОСТ 3118-77), и в дальнейшем проводятся операции осаждения углекислым аммонием, щавелевокислым аммонием и фильтрации. Кроме того, в раствор хлорида лития добавляют диаммонийную соль этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты и насыщенный раствор углекислого аммония до прекращения выпадения осадка углекислого лития, раствор перемешивают и дают отстояться. Осадок трижды промывают горячей дистиллированной водой, этиловым спиртом, ацетоном, сушат на поддоне и в сушильном шкафу.

К недостаткам указанного метода получения спектрально-чистого карбоната лития следует отнести длительность проведения процесса и то, что очистка полученного карбоната лития по кальцию (<0,001 масс. долей % по отношению к литию) не достигается.

Задачей изобретения является получение спектрально-чистого карбоната лития более экономичным путем с содержанием натрия, калия и кальция <0,001 масс. долей % по отношению к литию.

Решение данной задачи достигается тем, что в способе получения спектрально-чистого карбоната лития путем взаимодействия гидроксида лития с соляной кислотой согласно формулы изобретения полученный раствор хлорида лития с рН 8-9 фильтруют и направляют на колонку с хелатообразующей смолой, после этого осаждают карбонат лития карбонатом аммония, карбонат лития отфильтровывают и промывают горячей дистиллированной водой, этиловым спиртом и сушат.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, т.к. нейтрализация гидроксида лития соляной кислотой до рН 8-9 позволяет оставить примеси алюминия и тяжелых металлов в нерастворенной форме и их отфильтровать, а также при этом рН хелатообразующая смола более эффективно очищает раствор от кальция, глубина очистки по кальцию (<0,001 масс. долей % по отношению к литию) достигается только с использованием хелатообразующих смол, осаждение карбоната лития карбонатом аммония позволяет достигнуть дополнительной очистки от натрия и калия (<0,001 масс. долей % по отношению к литию), промывка осадка карбоната лития необходима для удаления из него хлор-иона и примесей, содержащихся в маточном растворе. Промывка карбоната лития ректификованным этиловым спиртом проводится с целью уменьшения потерь лития. Сушка карбоната лития до постоянного веса необходима для того, чтобы брать точные навески при приготовлении стандартных растворов.

Способ получения спектрально-чистого карбоната лития осуществляется следующим образом: навеску гидроксида лития (марка ЛГО-1) смачивают дистиллированной водой и нейтрализуют перегнанной соляной кислотой марки “осч” (ГОСТ 3118-77) до рН 8-9, далее раствор фильтруют на воронке Бюхнера через фильтр “синяя лента”. Раствор хлорида лития направляют на подготовленную к сорбции кальция хелатообразующую смолу (ВПК, Пьюролайт S940). После очистки раствора хлорида лития на смоле от кальция проводят осаждение карбоната лития насыщенным раствором карбоната аммония. Осадок карбоната лития отфильтровывают и промывают горячим конденсатом и этиловым спиртом от хлор-иона и примесей, содержащихся в маточном растворе.

Пример получения спектрально-чистого карбоната лития:

~1 кг гидроксида лития марки ЛГО-1 (ГОСТ 8595-83) растворяют в дистиллированной воде и нейтрализуют соляной кислотой (36%) марки “осч”. Полученный раствор хлорида лития имел концентрацию ~100 г/л и рН 8-9. Раствор хлорида лития отфильтровывают на воронке Бюхнера через фильтр “синяя лента” и пропускают через колонку (Д=3,5 см; Н=100 см), заполненную смолой марки Пьюролайт S940 в Li-форме со скоростью 200 мл/час. После прохождения через колонку раствор анализируют на содержание натрия, калия, кальция. Получают следующие результаты анализа: Na - 1,9·10^-3 % к Li, К - 3,2·10 ^-3 % к Li, Са - 8,4·10^-4 % к Li. В емкости вместимостью 20 л смешивают ~7 л насыщенного раствора аммония углекислого (получен насыщением гидроксида аммония марки “осч” углекислотой из баллона) и раствор хлорида лития и получают осадок карбоната лития. Через сутки осадок карбоната лития декантацией отделяют от раствора и трижды промывают горячей дистиллированной водой.

Осадок карбоната лития смешивают с этиловым ректификованным спиртом (на 1 объем осадка - 2 объема спирта), и через ~1 час после отстаивания спирт сливают. Осадок выгружают на кальку и сушат при комнатной температуре в течение суток, а затем в сушильном шкафу в течение часа при температуре 100-110°С. Полученный карбонат лития анализируют на содержание натрия, калия и кальция. Получили следующие результаты анализа: Na - 4,0·10^-4 % к Li, К - 5,9·10^-4 % к Li %, Са - 8,9·10 ^-4 % к Li %.