[發明專利]連續化生產電池級碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201610023541.5
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105502441B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 涂明江;曹乃珍;田海英;高潔;徐川;鄧紅云;鐘兆資;廖仕英
• 申請（專利權）人: 天齊鋰業股份有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司51226
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明涉及連續化生產電池級碳酸鋰的方法，屬于化工技術領域。

背景技術

碳酸鋰是生產鋰化合物和金屬鋰的中間原料，分子式:Li₂CO₃，分子量:73.89。白色單斜晶系粉末，不潮解，相對密度2.11g/cm³，熔點723℃，微溶于水(溶解度0℃時1.54g/L，100℃時0.72g/L)，不溶于醇，易溶于酸，600℃以下對熱穩定，618℃開始逐漸分解成氧化鋰和二氧化碳。碳酸鋰的溶解度小于其它堿金屬碳酸鹽，并且隨溫度升高而降低，不與Na₂CO₃和K₂CO₃生成復鹽，因此易于與其它鹽類分離，以較純的形態析出。

近幾年來，隨著新技術的發展，尤其是鋰金屬聚合物可充電電池的日益普及、混合動力電動汽車用鋰電池不斷取代鎳氫電池等，全球市場對鋰化合物需求量不斷增長，用戶也對鋰產品質量提出了更高的要求。據業內人士分析預測，未來10年全球鋰需求量將增長30％。因此，作為制取其他鋰鹽的原料，碳酸鋰的生產顯現出前所未有的美好前景。

碳酸鋰在鋁電解、化工、醫藥等領域也有廣泛應用。作為鋁電解的添加劑，可降低電耗，提高鋁產量，減少有害氣體氟的析出；在玻璃、陶瓷工業，改善產品性能；醫藥行業用其作為原料生產治療精神類疾病的藥物。

由于碳酸鋰擁有美好的市場前景，使研發生產碳酸鋰的新方法，新工藝顯得尤為重要。碳酸鋰生產方法因使用資源的不同而分為兩類：礦石提鋰及鹽湖鹵水提鋰。本發明主要是針對礦石法提鋰，采用沉淀法制備電池級碳酸鋰。由于加料方式的不同，主要有兩種生產電池級碳酸鋰的方法。一種是硫酸鋰溶液往碳酸鈉溶液中添加的反加法，間歇生產碳酸鋰，然后固液分離，得到碳酸鋰濕品，接著進行攪洗(次數不一定)，攪洗后再次進行固液分離，得到電池級碳酸鋰，最后干燥裝包。該方法為間歇生產電池級碳酸鋰的方法，其生產效率低，產品一致性差。

另一種方法就是硫酸鋰溶液和碳酸鈉溶液同時添加的平行加料，連續生產碳酸鋰，然后固液分離，得到碳酸鋰濕品，接著進行一次攪洗得工業級碳酸鋰，然后用CO₂氫化，生成LiHCO₃，然后蒸發純化生產電池級碳酸鋰。該方法為目前連續生產電池級碳酸鋰的方法，其生產流程長，生產成本高。

因此，亟需一種生產成本低、流程短的連續生產電池級碳酸鋰的方法，以提高產能和電池級碳酸鋰的一致性，實現自動化生產。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供連續化生產電池級碳酸鋰的方法，該方法可省略用CO₂氫化流程，使生產更高效。

本發明連續化生產電池級碳酸鋰的方法，包括如下步驟：

a、一次加料：將碳酸鈉溶液總量的60％～80％和硫酸鋰溶液總量的20％～40％以平行加料方式加入到反應器A中，控制加料時間為30～180min，加料溫度為50～100℃；

b、二次加料：一次加料完成后，將反應器A中的料液流入反應器B，在反應器B中保持溫度為50～100℃，然后以平行加料方式加入剩余的碳酸鈉溶液和剩余的硫酸鋰溶液，加料時間為30～180min；

c、電池碳酸鋰的獲得：二次加料完成后，將反應器B中的料液固液分離，將固體洗滌、干燥，即得電池級碳酸鋰。

其中，所述硫酸鋰溶液中，以Li₂O計的濃度為20～65g/L，碳酸鈉溶液的濃度為200～300g/L。優選所述硫酸鋰溶液中，以Li₂O計的濃度為40g/L，碳酸鈉溶液的濃度為200g/L。

進一步的，按照摩爾比，碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰＝1～1.5:1。優選按照摩爾比，碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰＝1.3:1。

進一步的，a步驟和b步驟中的溫度優選為80℃。

c步驟中，進行固液分離，常用的固液分離設備均適用于本發明，如離心機、板式過濾機、帶式過濾機等。

進一步的，a步驟和b步驟中的加料時間相同。

本發明采用平行加料連續化生產電池級碳酸鋰，通過兩次平行加料，嚴格控制加料的量及加料溫度和時間，直接生產得到電池級碳酸鋰，無需再通入二氧化碳進行氫化，省去了氫化工藝流程，降低了生產成本，實現了電池級碳酸鋰生產的連續化，產品穩定性增強。

附圖說明

圖1為本發明實施例1、2、3中連續化生產電池級碳酸鋰的工藝流程圖。