[發明專利]一種電滲析法生產氫氧化鋰的工藝

在審

• 申請號: 201811087943.7
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109136971A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 曾國富;張德生;莫美榮
• 申請（專利權）人: 萍鄉市拓源實業有限公司
• 主分類號: C25B1/16
• 分類號: C25B1/16;C25B9/08;C25B11/04;C25B15/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 董超君

本發明公開了一種電滲析法生產氫氧化鋰的工藝，通過在普通電滲析裝置設兩張陰離子交換膜和三張第一陽離子交換膜對鹵水進行淡化濃縮，使鹵水在淡化室碳酸鋰含量降低、濃縮室碳酸鋰含量升高，經過除鈣鎂離子過程和多步結晶過程進一步降低了鈣鎂離子含量和進一步提高了碳酸鋰含量，并可得到高純度的碳酸鋰粉末，通過在電解?雙極膜電滲析膜裝置設置三張第二陽離子交換膜，三張雙極膜所形成的酸室與堿室內進行的解離，碳酸鋰溶液最大程度地電解成氫氧化鋰；同傳統的苛化法和電解法相比，本方法是一種環境友好并且過程能耗低、產量高的新型工藝。

技術領域

本發明涉及從鋰礦提取鋰的方法，具體是一種電滲析法生產氫氧化鋰的工藝。

背景技術

氫氧化鋰作為一種重要的化工原料被廣泛應用于生產玻璃-陶瓷、空氣制冷系統、鋰電池及核能發電以及鋰離子或鋰聚合物基儲能電池等，氫氧化鋰一般都需要很高的純度。但是鋰資源一般都從鋰礦石或者鹵水中提取，由于這些資源中的鋰濃度較低，比如中國西藏的扎布耶湖的鹵水只含有質量分數800～1500×10^-6的鋰，使得提取鋰的工藝困難而復雜。另外對于鹵水來講，一般都含有大量的鈣鎂離子，這使得提取高純度的鋰的過程更加困難。

提取氫氧化鋰的方法一般有沉淀法和電解法，沉淀法是通過氫氧化鈣和碳酸鋰之間的苛化反應來制備氫氧化鋰，反應如式(1)和式(2)。這個過程會得到約3％的氫氧化鋰溶液，之后需要通過結晶和濃縮的辦法來制備氫氧化鋰產品。但是電池一般需要高級別的氫氧化鋰產品，沉淀法得到的氫氧化鋰一般鈣含量較高，而進一步的提純氫氧化鋰步驟又會增加操作時間和成本。另外，沉淀法會產生大量的對環境有害的碳酸鈣廢渣，而且過程還會導致大量的鋰的流失。

CaO+H₂O→Ca(OH)₂ (1)

Ca(OH)₂+Li₂CO₃→2LioH+CaCO₂ (2)

電解法是一種新型的制備氫氧化鋰的方法。通過使用電解工藝，由氯化鋰、硫酸鋰及碳酸鋰得到了高純度的氫氧化鋰產品，但是電解池一般只有一般陽離子交換膜-陰離子交換膜，這使得電解法制備氫氧化鋰的產能得到了限制。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術所存在的不足之處，提供了一種高產能、環境友好的氫氧化鋰生產工藝。

本發明公開了一種電滲析法生產氫氧化鋰的工藝，其工藝步驟為：

(1)在鹵水中加入碳酸鈉，抽濾掉鹵水中的鈣鎂離子；

(2)將處理得到的鹵水通入普通電滲析裝置進行淡化并濃縮；

(3)在淡化并濃縮后的鹵水中再次加入碳酸鈉，除去鈣鎂離子，并得到碳酸鋰溶液-a；

(4)在60℃下通過多步結晶方法將碳酸鋰溶液-a干燥得到碳酸鋰粉末；

(5)然后將得到的碳酸鋰粉末進一步溶解抽濾得到不同濃度的碳酸鋰溶液-b；

(6)將得到的碳酸鋰溶液-b通入電解-雙極膜電滲析裝置生產氫氧化鋰。

其中，普通電滲析膜裝置包括兩張陰離子交換膜，三張第一陽離子交換膜，以及兩個鈦涂釕電極，共同組成了兩個淡化室和兩個濃縮室，以及兩個電極室。

另外，電解-雙極膜電滲析膜裝置包括三張第二陽離子交換膜，三張雙極膜，以及兩個鈦涂釕電極，共同組成了三個酸室和三個堿室，以及兩個電極室。

進一步地，普通電滲析中陰離子交換膜和第一陽離子交換膜的有效面積均為60cm²，操作在恒定電壓條件下進行，電壓保持在10～20V之間，施加電壓之前溶液需要在潛水泵的驅動下在各個腔室中循環45min。