[發明專利]一種制備納米碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201010144824.8
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN102180488A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 蒲薇華;武玉玲;任建國;何向明;李建軍;高劍;萬春榮;姜長印
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;B82B3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 童曉琳

技術領域

本發明屬于納米碳酸鋰制備技術領域，特別涉及一種制備納米碳酸鋰的方法。

背景技術

碳酸鋰是電子工業、電池、制藥、煉鋁、陶瓷、玻璃等行業的重要原料。也是生產鋰離子電池正極材料的主要原料。高純度的Li₂CO₃是磁性材料行業、原子能工業、電子工業和光學儀器行業等的必需品。我國是一個鋰資源儲量大國，其中鹵水鋰資源儲量極為豐富，但鹽湖鹵水受自身條件的限制，初級鋰工業品大多是技術級Li₂CO₃。隨著鹵水提鋰技術的成熟，開發成本降低，價格大幅度下降，技術級Li₂CO₃的國際市場供求已趨于飽和，而開發納米Li₂CO₃可以增加產品附加值。另一方面，隨著鋰產品在高科技領域的應用范圍不斷擴大，國內外對鋰鹽的需求量也日益增長，對產品的粒度要求也越來越高，因此開發納米鋰鹽產品已經勢在必行。尤其隨著納米鋰離子電池正極材料的不斷發展，對作為鋰離子二次電池正極材料的原料的納米Li₂CO₃的消費量還會不斷增大，其開發應用前景廣闊。

懸浮填充床反應器是一種能實現氣液固三相全混合的反應器，是20世紀80年代發展起來的一種新型氣液傳質設備。其基本原理是利用旋轉填料床中產生的強大離心力-超重力，使氣、液的流速及填料的比表面積大大提高而不液泛，液體在高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對速度在彎曲孔道中逆向接觸，極大地強化了傳質過程。目前，旋轉填充床在納米粉體材料的制備、油田注水脫氧、鍋爐水脫氧、含SO₂煙氣脫硫、生物氧化反應、除塵技術等方面廣泛應用。但利用該反應器制備納米碳酸鋰的專利和文章未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供用旋轉填充床反應器制備納米碳酸鋰，先將水溶性鋰鹽或氫氧化鋰溶解在水中得鋰源溶液，并在鋰源溶液中加入水溶性分散劑形成混合溶液，啟動旋轉填充床，使其旋轉，然后用計量泵通過進料口和液體分布器將該混合溶液噴淋、分散到旋轉填充床環形填充區的多孔填料上，同時通入CO₂或者水溶性碳酸鹽水溶液，在離心力作用下使水溶性鋰鹽或者氫氧化鋰溶液和CO₂氣體或水溶性碳酸鹽水溶液快速充分混合，反應結晶生成的納米碳酸鋰顆粒隨混合液由旋轉填充床的出料口排出，經過濾、洗滌、干燥工序處理后得到白色納米級碳酸鋰(Li₂CO₃)粉末；

所述旋轉填充床反應器包括外殼及旋轉填充床，旋轉填充床置于外殼內，旋轉填充床包含圍繞軸心的一中央通道區及圍繞該中央通道區的環形填充區，該環形填充區固定有填充物，并且該環形填充區與該中央通道區只通過兩者的界面呈流體相通，且該環形填充區與旋轉填充床反應器外殼只通過該環形填料區的外圓周呈流體相通；旋轉填充床反應器設有夾套用于蒸汽加熱或循環水加熱和冷卻，還設有進氣口和出氣口，旋轉填充床反應器可用于氣-液、氣-固及氣-液-固反應或進行在保護氣氛下的液液反應和液固反應；

所述水溶性鋰鹽為氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、草酸鋰中的一種或幾種；

所述水溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鋰中的一種或幾種；

所述水溶性分散劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、聚乙烯醇中的任意一種。

在上述方法中，鋰源溶液和水溶性分散劑形成的混合溶液中鋰源溶液的濃度為0.5～5.0mol·L^-1。

在上述方法中，鋰源溶液和水溶性分散劑形成的混合溶液中水溶性分散劑的濃度為0.001～0.1g·L^-1。

在上述方法中，所述水溶性碳酸鹽水溶液的濃度是0.50mol·L^-1到飽和溶液。

在上述方法中，鋰源溶液和水溶性分散劑形成的混合溶液的流速在0.1～2.0L·min^-1之間。

在上述方法中，所述CO₂的流量在1.0～4.0L·min^-1之間。

在上述方法中，所述旋轉填充床的轉速控制在500～3000rpm之間。

在上述方法中，反應溫度控制在30～80℃之間。

在上述方法中，所述干燥溫度在200～300℃之間，干燥時間在1～10h之間。

采用旋轉填充床反應器制備納米碳酸鋰為白色粉末，粒度在10～100nm之間。