[發(fā)明專利]一種電池級碳酸鋰的制備方法

有效

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• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109942009B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康紹輝;楊志平;樊興;李大炳;宋艷
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京化工冶金研究院
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 任超

一種電池級碳酸鋰的制備方法，包括以下步驟：步驟(1)：碳酸鋰制漿；步驟(2)：碳酸鋰氫化；步驟(3)：碳酸氫鋰熱解；步驟(4)：碳酸鋰產(chǎn)品洗滌。采用填料塔裝置，增加了碳酸鋰漿體與CO₂氣體的接觸面積和化學(xué)反應(yīng)動力，提高碳酸鋰的氫化速率；加入硫酸根絡(luò)合試劑，降低了其在產(chǎn)品中含量，增加了提鋰母液返回次數(shù)；控制碳酸氫鋰熱解二氧化碳釋放速率，減少聚晶形成，通過氫氧化鈉溶液洗滌破壞聚晶結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低雜質(zhì)含量，最終獲得了高品質(zhì)的電池級碳酸鋰，達(dá)到行業(yè)電池級碳酸鋰產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰資源提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳酸鋰產(chǎn)品制備技術(shù)。

背景技術(shù)

碳酸鋰是鋰離子電池的關(guān)鍵原料。隨著全球新能源開發(fā)的升溫，鋰離子電池呈高速發(fā)展的趨勢，電池級碳酸鋰及其制備已受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。但由于電池級碳酸鋰對雜質(zhì)要求較高，所以很難從鋰礦石或者含鋰鹵水中直接制備的獲取，目前多是工業(yè)碳酸鋰產(chǎn)品經(jīng)進(jìn)一步提純進(jìn)行制取。

以工業(yè)級碳酸鋰為原料生產(chǎn)電池級碳酸鋰，主要有苛化法、電解法、氫化分解法、重結(jié)晶法等。苛化法是將工業(yè)碳酸鋰用石灰苛化，經(jīng)除雜處理后轉(zhuǎn)化成氫氧化鋰，再用二氧化碳碳化制取電池級碳酸鋰，其缺點(diǎn)是往往需要石灰過量，導(dǎo)致鈣離子易超標(biāo)；電解法是用鹽酸處理工業(yè)碳酸鋰，除去酸不溶物和鈣鎂等雜質(zhì)后，通過電解制得電池氫氧化鋰溶液，之后，利用二氧化碳碳化法制取電池級碳酸鋰，但其涉及酸堿中和試劑耗量較大，而且還需要復(fù)雜耐腐蝕的電解設(shè)備；氫化分解法是通入二氧化碳將溶解度較小的碳酸鋰轉(zhuǎn)化成溶解度較大的碳酸氫鋰，而大部分雜質(zhì)(如Ca²⁺、Mg²⁺等)不被氫化，以不溶性碳酸鹽的形式通過過濾除去,然后加熱碳酸氫鋰溶液使其分解生成電池級碳酸鋰。該方法試劑耗量較少，過程簡單易于實(shí)現(xiàn)，但涉及氣液固三相反應(yīng)，碳酸鋰的氫化過程往往較慢，有時需采用加壓操作，對設(shè)備提出了更高的要求，而且受限于碳酸氫鋰的溶解度，溶液體量往往較大，單次操作產(chǎn)品收率較低，而返回循環(huán)后還涉及雜質(zhì)積累的問題。重結(jié)晶法是利用碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小的這一特性。先在較低溫度下，將碳酸鋰溶解，再升高溫度，使碳酸鋰從溶液中析出，而其它雜質(zhì)的溶解度一般隨溫度升高而增大，所以能夠得到更高純度的碳酸鋰產(chǎn)品，但由于碳酸鋰的溶解度隨溫度的變化幅度有限，而且溶解速度較慢，所以需要的設(shè)備較多，能耗較大，周期也較長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對電池級碳酸鋰制備中存在的問題，以氫化分解法為工藝主線，通過新試劑、新裝置、新工藝的引入，改變鋰產(chǎn)品液中雜質(zhì)的存在形態(tài)，提高碳酸鋰二氧化碳?xì)浠剩档吞妓徜囍须s質(zhì)含量，增加溶液的循環(huán)次數(shù)，從而提高鋰收率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種電池級碳酸鋰的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：碳酸鋰制漿；將工業(yè)碳酸鋰碎至-100目，與水和步驟(3)、(4)返回的濾液按一定比例混合，攪拌待用；

步驟(2)：碳酸鋰氫化；將步驟(1)所得碳酸鋰漿體，從最后一根填料塔頂部加入，塔底部通入從前一根塔塔頂逸出的高純CO₂氣體，使二者在填料塔中逆流接觸，分別收集塔底流出漿體和塔頂逸出的CO₂氣體，收集的漿體再加入前一根塔的頂部加入，如此循環(huán)，直至第一根塔，塔底流出液作為產(chǎn)品液，最后一根塔逸出的CO₂氣體再返回第一根塔。最初的CO₂氣體從第一塔的底部通入，與最末級的碳酸鋰漿體在塔內(nèi)逆流接觸，塔頂部逸出的CO₂氣體，通入第二根塔，依次循環(huán)；第一根塔塔底收集的料液進(jìn)行過濾，濾液待用，濾渣返回步驟(1)制備碳酸鋰漿體；

步驟(3)：碳酸氫鋰熱解；步驟(2)得到的濾液加入硫酸根絡(luò)合劑，攪拌混合均勻后，加熱驅(qū)除二氧化碳，邊加熱邊攪拌，至無氣泡逸出后，再加熱攪拌10min；熱解后所得漿體過濾，得到碳酸鋰和濾液，濾液部分返回步驟(1)制漿，部分進(jìn)行鋰的回收；