利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中間品偏鈦酸的利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界能源危機(jī)日益突出，能源安全是各國的重要戰(zhàn)略，為擺脫能源危機(jī)世界各國都在積極的開發(fā)新型能源。鋰電池作為一種新型能源越來越顯示出其優(yōu)勢，作為鋰電池的負(fù)極材料鈦酸鋰的制備技術(shù)直接決定鋰電池的質(zhì)量和成本。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰因?yàn)榫哂杏幸娴慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性能被認(rèn)為是一種很好的高功率鋰離子電池和非對稱混合電池負(fù)極材料。目前制備鈦酸鋰前驅(qū)體大多使用化學(xué)純或者分析純的納米級鈦鹽、四氯化鈦、有機(jī)鈦等等。這些原料要么價值昂貴，要么存在一定的安全風(fēng)險，尤其是環(huán)境風(fēng)險。鈦酸鋰的制備方法主要有高溫固相和溶膠一凝膠兩種方法。高溫固相法具有簡單易行，易于工業(yè)化生產(chǎn)，但是其反應(yīng)時間長，產(chǎn)物不均勻，顆粒成長不一致造成顆粒大小不一致和燒結(jié)團(tuán)聚等。溶膠一凝膠法制備的鈦酸鋰具備了顆粒均一、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，但是控制條件苛刻，工藝過程復(fù)雜，只能在實(shí)驗(yàn)室中完成少量樣品的制備，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，采用的原料一般為有機(jī)鈦，毒性大，成本高，操作性差，其次是整個溶膠一凝膠過程時間長，凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中將會溢出許多氣體及有害物質(zhì)，并產(chǎn)生收縮，影響了應(yīng)用性能。如何采用一種價格低廉、易得而且制備的鈦酸鋰質(zhì)量優(yōu)異的方法至今未解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法，工藝過程簡單、所用原料低廉，生產(chǎn)過程易于控制，所得鈦酸鋰質(zhì)量穩(wěn)定、形貌均一，制備方法能夠達(dá)到質(zhì)量要求，而且易于控制和形成規(guī)?；a(chǎn)，客服了現(xiàn)有加工生產(chǎn)的不足。
[0004]本發(fā)明所述的一種利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法，將硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行預(yù)處理，脫除中間品偏鈦酸夾雜的雜質(zhì)，進(jìn)行脫水烘干，然后加入鋰鹽進(jìn)行浸澤、固化，最后升溫，使形成的鈦酸鋰的顆粒形貌均勻。
[0005]中間品偏鈦酸夾雜的雜質(zhì)為鐵、錳、鎳、鈷、鎂等金屬雜質(zhì)和硫酸根。
[0006]所述的利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]1)將硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行打漿洗滌后，進(jìn)一步打漿均勻后，加入堿性溶液，使銨與鈦的質(zhì)量比為1:2_3，充分?jǐn)嚢韬?，調(diào)節(jié)PH為7-8，壓榨過濾后，洗滌至濾餅中的硫酸根質(zhì)量含量小于0.05%以下，其中，硫酸根以單質(zhì)硫計(jì)量；
[0008]2)將洗滌好的偏鈦酸進(jìn)行烘干，溫度控制在120_150°C的范圍內(nèi)，烘干2_4小時；
[0009]3)將烘干后的物料研磨，研磨后的偏鈦酸備用；
[0010]4)將氫氧化鋰溶解，濃度為100_160g/L，將氫氧化鋰溶液加入到偏鈦酸干粉中混合；
[0011]5)將上述物料烘干、冷卻、研磨粉碎，即得鈦酸鋰產(chǎn)品。
[0012]堿性溶液為碳酸銨、碳酸氫銨或氨水中的一種或多種，碳酸銨、碳酸氫銨、氨水的水溶液的含銨質(zhì)量含量為6 - 10%。
[0013]硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行打漿洗滌的操作步驟為:保持偏鈦酸的漿料濃度在200_300g/L，其中，偏鈦酸以二氧化鈦計(jì)量，采用去離子水進(jìn)行洗滌，去離子水的溫度保持在40-60°C，檢測偏鈦酸濾餅的鐵含量小于lOppm即可停止洗滌。
[0014]進(jìn)一步打漿時，保持偏鈦酸的漿料質(zhì)量濃度在200_300g/L，其中，偏鈦酸以二氧化鈦計(jì)量。
[0015]鋰鹽采用Li2C03和 L1H.H20。優(yōu)選 L1H.H20。
[0016]鋰鹽的加量在L1:Ti的質(zhì)量比為0.85-0.95:1的基礎(chǔ)上過量8-10%。其中，偏鈦酸以Ti02計(jì)量，偏鈦酸以二氧化鈦計(jì)量。以彌補(bǔ)因?yàn)殇圎}揮發(fā)造成的損失。
[0017]步驟(5)中，物料烘干按照下述升溫曲線升溫:
[0018]控制室溫到400 °C恒溫2小時，由400-500 °C恒溫30min，500-600 °C恒溫30-50min，600-700 Γ 恒溫 30_50min，700-800 Γ 恒溫 60_80min，800-900 Γ 恒溫 60_90min，900-1000°C恒溫300-500min后，切斷電源，冷卻至室溫取出。
[0019]本發(fā)明依據(jù)原理:
[0020]5Ti02+2Li2C03——Li4Ti5012+2C02
[0021]5Ti02+4Li0H——Li4Ti5012+2H20。
[0022]本發(fā)明通過將硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行預(yù)處理，脫除中間品偏鈦酸夾雜的雜質(zhì)和硫酸根后，進(jìn)行脫水烘干。然后加入鋰鹽進(jìn)行浸澤、固化。通過逐步升溫，使形成的鈦酸鋰的顆粒形貌均勻。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明利用硫酸法鈦白中間品偏鈦酸制備鈦酸鋰的方法，工藝過程簡單、所用原料低廉，生產(chǎn)過程易于控制，所得鈦酸鋰質(zhì)量穩(wěn)定、形貌均一，制備方法能夠達(dá)到質(zhì)量要求，而且易于控制和形成規(guī)?；a(chǎn)，客服了現(xiàn)有加工生產(chǎn)的不足。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0026]實(shí)施例1
[0027]將硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行打漿洗滌，具體是保持偏鈦酸的漿料濃度在200g/L (以二氧化鈦計(jì)量)，采用去離子水進(jìn)行洗滌，去離子水的溫度保持在40°C，檢測偏鈦酸濾餅的鐵含量小于10ppm(以單質(zhì)鐵計(jì)量)即可停止洗滌。
[0028]將上述洗滌好的偏鈦酸濾餅進(jìn)一步進(jìn)行打漿，具體保持偏鈦酸的漿料濃度在200g/L(以二氧化鈦計(jì)量)，打漿均勻后，加入氨水的水溶液，其濃度要求在6% (以氨水的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量)，計(jì)入氨水的水溶液后充分?jǐn)嚢韬?，用板框壓榨過濾，采用去離子水進(jìn)行洗滌至濾餅中的硫酸根含量小于0.05%以下(以單質(zhì)硫計(jì)量)。停止洗滌。將洗滌好的偏鈦酸放入不銹鋼的托盤內(nèi)，放入不銹鋼的烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度控制在120 °C的，烘干3小時。將烘干后的物料采用氣粉磨進(jìn)行研磨，研磨后的偏鈦酸備用。
[0029]按照L1:Ti = 0.85:1的比例稱取L1H.H20和研磨后的偏鈦酸(以Ti02計(jì)量)。將計(jì)量好的氫氧化鋰溶解，濃度為100g/L(以氫氧化鋰計(jì)量)，將氫氧化鋰溶液加入到計(jì)量好的偏鈦酸干粉中，采用面粉和面機(jī)或者其他粉體干料混合設(shè)備，設(shè)備材質(zhì)為不銹鋼，防治污染產(chǎn)品。進(jìn)行充分混合后放入不銹鋼托盤內(nèi)。
[0030]將上述不銹鋼托盤內(nèi)的物料放入馬弗爐內(nèi)，按照下述升溫曲線進(jìn)行烘干:馬弗爐控制室溫到 400°C恒溫 2 小時，由 400-500°C恒溫 30min，500-600°C恒溫 30min，600-700°C恒溫 30min，700-800°C恒溫 60min，800-900°C恒溫 60min，900-1000°C恒溫 300min 后，切斷電源，冷卻至室溫取出。將冷卻的物料放入研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨粉碎，即得鈦酸鋰產(chǎn)品。
[0031]實(shí)施例2
[0032]將硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中間品偏鈦酸進(jìn)行打漿洗滌，具體要求是保持偏鈦酸的漿料濃度在240g/L(以二氧化鈦計(jì)量)，采用去離子水進(jìn)行洗滌，去離子水的溫度保持在45°C，檢測偏鈦酸濾餅的鐵含量小于10ppm(以單質(zhì)鐵計(jì)量)即可停止洗滌。
[0033]將上述洗滌好的偏鈦酸濾餅進(jìn)一步進(jìn)行打漿，具體要求是保持偏鈦酸的漿料濃度在240g/L(以二氧化鈦計(jì)量)，打漿均勻后，加入氨水的水溶液，其濃度要求在7% (以氨水的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量)，計(jì)入氨水的水溶液后充分?jǐn)嚢韬?，用板框壓榨過濾，采用去離子水進(jìn)行洗滌至濾餅中的硫酸根含量小于0.05%以下(以單質(zhì)硫計(jì)量)。停止洗滌。將洗滌好的偏鈦酸放入不銹鋼的托盤內(nèi)，放入不銹鋼的烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度控制在130°C的，烘干3小時。將烘干后的物料采用氣粉磨進(jìn)行研磨，研磨后的偏鈦酸備用。
[0034]按照L1:Ti = 0.90:1的比例稱取L1H.H20和研磨后備用的偏