[发明专利]一种利用铁化合物从高浓度盐酸体系中脱除氟离子的方法

说明书

本发明提供了一种利用铁化合物从高浓度盐酸体系中脱除氟离子的方法，向高浓度盐酸体系中加入铁化合物，与氟离子形成含氟的大基团络合阴离子，再用强碱型阴离子交换树脂脱除大基团络合阴离子。本方法脱氟效率高。

技术领域

本发明涉及一种利用铁化合物从高浓度盐酸体系中脱除氟离子的方法，属于六氟磷酸锂合成尾气处理技术领域。

背景技术

从二十世纪下半页开始，随着科学技术的进步，人类社会进入了快速发展阶段，对能源的需求也越来越大，作为一次能源的化石燃料，至今为止对人类的发展起到了无可估量的作用，但是人类也由此面临着能源枯竭和环境污染的问题，寻找可替代的新型清洁能源成为人类面临的共同挑战。进入二十一世纪，新型能源的开发利用取得了举世瞩目的进展，尤其是锂离子电池在传统的3C(电脑、摄像机、手机等)、电动产业(如电动汽车)、储能等领域成功地得到了应用。

作为锂离子电池关键原材料的六氟磷酸锂已经实现工业化生产。六氟磷酸锂有多种合成方法，如气固反应法、HF溶剂法、有机溶剂法、离子交换法等，在前述的几种方法中，只有无水氟化氢非水溶剂法成功的实现了产业化。在无水氟化氢非水溶剂法中日本关东电化的电解制氟工艺和森田化学(Morita)的五氯化磷工艺均具有各自独特的优点，其中五氯化磷法具有设备简单、线路简洁、成本低等优点，为大多数厂商所采用。

在五氟化磷法合成六氟磷酸锂的工艺中，主要的反应有：

PCl₅+5HF→PF₅+5HCl

可以看出伴随着合成反应的进行，常常会产生大量的合成尾气，尾气的成分主要有氯化氢、氟化氢和五氟化磷，其中氯化氢由五氯化磷与氟化氢反应产生，五氟化磷由氟化锂与五氟化磷的反应不完全产生，氟化氢由氯化氢夹带以及氟化氢低沸点气化产生。对于这些组成复杂的混合尾气，现有工业生产通行的做法是用多级水洗和碱洗的方法处理，不仅造成大量的氟化氢损耗，原料利用率低，引起成本上升，同时产生大量的工业危废，需要委托有资质的厂商专门处理，进一步造成成本的上升。

据统计，每生产一吨六氟磷酸锂约有一吨的无水氟化氢随尾气进入三废系统，一条1000吨/年的六氟磷酸锂生产线每年氟化氢损失，超过一千万元人民币。因此研究一种能够将尾气高效回收成分利用的方法，成为本研究的目的。

六氟磷酸锂尾气回收产生的混合酸，经脱磷、脱氟处理，形成以盐酸为主的混合酸，其中仍含有约100ppm的氟离子，影响了回收盐酸的二次工业利用，如何进一步降低其中氟离子的含量，成为拓展回收盐酸工业应用领域的重要瓶颈。研究一种脱除高浓度盐酸中的氟离子，将混酸转化为高纯盐酸的方法，从而使得回收的盐酸能够满足大部分工业应用的标准，成为本研究的直接动因。