無(wú)水溴化鋰制備工藝綜述

馬木林

(江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司，江西 新余 338000)

0 引言

無(wú)水溴化鋰，化學(xué)式LiBr，相對(duì)分子質(zhì)量86.85，白色結(jié)晶性粉末。熔點(diǎn)550℃，相對(duì)密度3.46 。無(wú)水溴化鋰在44℃失去1分子結(jié)晶水，160℃時(shí)成為無(wú)水物，易溶于水，溶于乙醇，水溶液對(duì)石蕊呈中性或微堿性，熱的濃溶液能溶解纖維素。水溶液為無(wú)色或淡黃色透明液體[1]。

溴化鋰用途廣泛,在空調(diào)和冰箱中用作制冷劑；在有機(jī)合成中用作氯化氫的脫除劑和有機(jī)纖維的膨脹劑；在醫(yī)藥上用作催眠劑和鎮(zhèn)靜劑；在電池工業(yè)中用作高能電池和微型電池的電解質(zhì)；化學(xué)工業(yè)用作催化劑,還可用作電子、照相業(yè)和分析化學(xué)試劑等方面[2]。

1 制備工藝

無(wú)水溴化鋰的制備方法可分為一水溴化鋰法與溴化鋰溶液法等方法。目前市場(chǎng)上各家公司的無(wú)水溴化鋰的主含量與水分含量見(jiàn)表1。

表1 無(wú)水溴化鋰主含量與水分含量

1.1 一水溴化鋰法

無(wú)水溴化鋰在空氣中常溫下不會(huì)分解，但在較高的溫度時(shí)會(huì)分解且表面形成淺黃色到黃色物質(zhì)。因此，在制備過(guò)程中，一水溴化鋰法要采取較為特殊的工藝，主要有共沸脫水法、惰性氣體保護(hù)法和真空干燥法。

1.1.1 共沸脫水法

共沸脫水法原理如圖1所示，50%的溴化鋰母液在常壓或減壓下濃縮，其過(guò)程沿圖中線2或線3進(jìn)行，當(dāng)母液濃縮至72.8%時(shí)，冷卻結(jié)晶就得到一水溴化鋰。此時(shí)加入1,2-二D有機(jī)溶劑，溶劑便會(huì)與母液中的水形成共沸物液體相，隨著繼續(xù)濃縮，便得到無(wú)水溴化鋰[3]。

圖1 制備LiBr(s)的LiBr—H2O二元相圖

①溴化鋰飽和溶解曲線；②常壓蒸餾下母液的沸點(diǎn)與濃度曲線；③減壓下(真空度10.67kPa)母液的沸點(diǎn)與濃度曲線；④真空共沸的沸點(diǎn)與濃度曲線。

共沸脫水法脫水溫度不是太高，但工藝復(fù)雜，且引入有機(jī)溶劑作為共沸脫水物質(zhì)，產(chǎn)品中會(huì)殘留一部分有機(jī)溶劑，從而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響。

1.1.2 惰性氣體保護(hù)法

J. LIVINGSTON等人[4]將一水溴化鋰在普通蒸餾水中重結(jié)晶7到8次去除雜質(zhì)，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將一水溴化鋰在高于160℃加熱幾天得到無(wú)水溴化鋰。

該方法脫水溫度較低，但有兩個(gè)缺點(diǎn)：1、要氮?dú)獗Ｗo(hù)，條件較為苛刻；2、脫水要幾天時(shí)間，生產(chǎn)效率極低。

1.1.3 真空干燥法

I. S. YAFFE等人[5]用碳酸鋰氫溴酸反應(yīng)制得一水溴化鋰，經(jīng)在蒸餾水中多次重結(jié)晶后在在真空條件下350℃干燥96小時(shí)得到無(wú)水溴化鋰固體。

真空干燥法能得到水分較低的無(wú)水溴化鋰，但存在三個(gè)缺點(diǎn)：1、要真空保護(hù)，條件較為苛刻；2、脫水要96小時(shí)，生產(chǎn)效率較低；3、脫水溫度較高。

1.2 溴化鋰溶液法

李良彬等人[6]將溴化鋰經(jīng)活性炭脫色后得到精溴化鋰溶液，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溴化鋰濃度在30%-50%之間。將濃縮后的溴化鋰溶液進(jìn)行噴霧干燥得到無(wú)水溴化鋰。噴霧干燥儀的入口風(fēng)溫為250-350℃，出口風(fēng)溫170-200℃，空氣流量為3000m3/h，蠕動(dòng)泵流量為150L/h 。

該方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1、能將溴化鋰溶液直接脫水得到水分較低的無(wú)水溴化鋰，省去了制備一水溴化鋰工藝環(huán)節(jié)，節(jié)約了能耗；2、能夠連續(xù)生產(chǎn)，效率較高。但也存在缺點(diǎn)：脫水溫度較高。

2 結(jié)語(yǔ)

目前無(wú)水溴化鋰的制備工藝主要是一水溴化鋰法，溴化鋰溶液法與其它方法相比具有操作簡(jiǎn)單、環(huán)保、低成本等優(yōu)點(diǎn)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以直接用溴化鋰溶液作為原料生產(chǎn)無(wú)水溴化鋰，從而可以降低制備成本，因此采用溴化鋰溶液法制備無(wú)水溴化鋰會(huì)逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。

[1]司徒杰生,王光建,等.無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品手冊(cè)[M].87- 88.

[2]張寶全.柴達(dá)木盆地鹽湖鹵水提鋰研究概括[J].海湖鹽與化工,2000,29(4):9-13.

[3]王建中,張建國(guó),高建峰.共沸脫水法制備無(wú)水溴化鋰的研究[J].山西化工,1999,19(4):12-13.

[4]J. Livingston R. Morgan, Olive M. Lammert. The electrical Conductance of Solutions of The Alkali Halides in Acetophenone[J]. Journal of the American Chemical Society,1924,46(5):1117-1132.

[5]I. S. Yaffe , B. R. Van Artsdalen. Electrical Conductance and Density of Pure Molten Alkali Halides[J]. The Journal of Physical Chemistry,1956,60(8):1125-1131.

[6]李良彬,曹志昂,馬木林,白有仙,劉明,李鵬俊,朱雪琴,彭愛(ài)平,李芳芳.一種制備無(wú)水溴化鋰的方法[P].CN.Pat.No.201210417698.8,2012.