[發明專利]一種超高純度碳酸鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201110287128.7
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102432045A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 麗亞伯采夫亞歷山大德米特里維奇;吉達列恩科瓦列里伊萬諾維奇;美熱列絲拉麗薩吉毛費耶娃;庫拉科夫亞歷山大亞歷山大洛維奇;古希娜葉麗扎維塔別特洛夫娜;考祖巴拉娜達麗婭巴夫洛夫娜
• 申請（專利權）人: 江蘇海龍鋰業科技有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 朱元萍

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技術領域

本發明涉及一種無機鹽制備工藝，具體涉及一種從鹽湖鹵水特別是氯化物型鹵水中制取超高純度碳酸鋰的方法。

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背景技術

碳酸鋰則是鋰行業中最為關鍵的產品，不僅可用于制陶瓷、藥物、催化劑等，還是生產二次鋰鹽和金屬鋰的基礎材料。鹽湖鋰資源占世界鋰資源工業儲量的69%以上，我國鹽湖資源占鋰資源工業儲量的85%。但是目前我國的鋰鹽生產仍以鋰輝石等含鋰礦石為主，還沒有鹽湖鹵水提鋰的工業化裝置，因此必須加強我國鹵水鋰資源的開發，以促進我國鋰鹽工業的進一步發展。

現有技術中已經公開了很多從鹽湖鹵水中提取碳酸鋰的方法。這些方法主要包括鹽溶液的濃縮、去除雜質離子以及使用碳酸銨或碳酸鈉沉淀出碳酸鋰的步驟。例如，US6207126A公開了一種制備高純度特別是低鈉含量碳酸鋰的方法。該方法將鹽溶液置于太陽下蒸發濃縮至鋰含量約為6重量%，去除硼、鈣、鎂和硫酸根離子，隨后將去除雜質后的濃縮LiCl溶液用碳酸鈉溶液處理，沉淀出碳酸鋰，將沉淀過濾，水洗、干燥后的碳酸鋰具有工業等級，含鈉量約為0.04重量%。為了得到含鈉量更低的碳酸鋰，可進一步將上述得到的碳酸鋰用二氧化碳氣體轉變成碳酸氫鋰鹽溶液，然后將得到的溶液放入去碳器分解，沉淀出碳酸鋰，過濾洗滌后獲得純度99.4重量%的高純度碳酸鋰。

然而當前的制備方法中仍然存在不足，其中最顯著的是難以進一步提升產品純度，難以滿足一些超高純度應用如藥物、催化劑和原子能工業等特殊領域的要求。并且，碳酸鈉作為沉淀劑會帶入大量鈉離子，去除時需要耗費大量水，產品中鈉含量相對較高，同時產生大量氯化鈉廢液，無法實現可持續性生產。

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發明內容

本發明公開一種從氯化物型鹽湖鹵水中提取超高純度碳酸鋰的方法。通過對常規工藝步驟及工藝參數的改進，在不引入額外的高成本提純步驟如離子交換樹脂的情況下，制得的產品純度?>?99.99重量％，Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和NH₄⁺等主要雜質總量不超過0.004重量％；并且在碳酸鋰沉淀過程中不引入額外的鈉離子；各階段副產物可循環使用或再利用，僅產生極少的廢棄溶液。

本發明的目的是通過以下過程實現的：通過蒸發濃縮從鹵水中制取氯化鋰濃縮液，去除濃縮液中的鈣、鎂、硫酸根等主要雜質離子，通過碳酸氫銨水漿從純化后的濃縮液中沉淀出碳酸鋰，清洗碳酸鋰并用二氧化碳氣體（即CO₂）將碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶液，然后過濾并脫碳，從而得到超高純度碳酸鋰。

具體地，一種超高純度碳酸鋰的制備方法，以氯化物型鹽湖鹵水為原料，包括以下步驟：

（1）氯化鋰濃縮液的制備

蒸發濃縮氯化物型鹽湖鹵水原料，析出多組分雜質鹽，過濾后得到氯化鋰濃縮液；

（2）去除雜質離子

首先加入碳酸鋰以去除濃縮液中的大部分鎂和鈣離子，除去沉淀后加入氫氧化鈣和碳酸鈉以進一步去除剩余的鎂和鈣離子，再次除去沉淀后加入氯化鋇以去除硫酸根離子，過濾得到純化后的濃縮液；

（3）生成碳酸鋰沉淀

將純化后的濃縮液與碳酸氫銨水漿混合，在1200-1500rpm的攪拌速度下反應，反應式如下：

2LiCl?+?2NH₄HCO₃?→?Li₂CO₃?↓?+?2NH₄Cl?+?H₂O?+?CO₂?↑?????????(1)

過濾碳酸鋰沉淀，將沉淀分散在2-3倍重量的蒸餾水中，超聲分散5-8分鐘，靜置2-3小時后過濾；

（4）碳化

將步驟（3）得到的碳酸鋰制成含3-5重量%固相的水漿，通入二氧化碳氣體將碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶液，反應式如下：

Li₂CO₃?+?CO₂?+?H₂O?→?2LiHCO₃????????(2)

反應結束后將溶液過濾，取濾液；

（5）脫碳