[發明專利]一種金屬鋰渣制備電池級碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 202010650994.7
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111847486B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 吳振國;郝俊;郭孝東;唐楷;鐘本和
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發明涉及一種金屬鋰渣制備電池級碳酸鋰的方法，包括(1).將金屬鋰渣在空氣中進行預煅燒，煅燒溫度為250?300℃，煅燒時間為2?5h。(2).將預燒后的金屬渣放置于水平管式爐中，通過CO₂氣體，在500?800℃下煅燒4?6h。(3)將煅燒后的金屬鋰渣溶于水溶液中，過濾洗滌，除去碳酸鈉、碳酸鉀等可溶性雜質。(4).將濾液循環利用，濾渣分散于水溶中，通入過量CO₂，過濾除去其他不溶性物質。(5).將上一步濾液進行加熱分解，得到碳酸鋰。本發明直接將鋰渣通過煅燒等工藝制備得到電池級碳酸鋰，避免了金屬鋰直接和水之間的消解反應，流程短，安全性高。

技術領域

本發明屬于金屬鋰制備技術領域，具體地說，涉及一種金屬鋰渣制備電池級碳酸鋰的方法。

背景技術

鋰是動力鋰電池生產的關鍵原料，隨著新能源汽車的發展，對鋰資源的需求不斷增加，從2015年至今，碳酸鋰的價格上漲已經超過3倍。世界上的鋰資源70％以上分布在南美，鋰資源主要以鋰輝石和鹽湖鹵水兩種形式存在，開采難度較大，生產成本高，環境污染嚴重。2017年，碳酸鋰進口量達3.5萬噸。鋰渣是在金屬鋰冶煉和深加工過程中產生的含有大量金屬鋰及少量鉀、鈉及其氧化物、碳化物等的殘渣。據生產統計，每生產1噸金屬鋰及其制備會伴隨生產鋰渣約0.18噸。在鋰渣中，鋰含量高達55％左右，遠高于礦物及鹵水中的鋰含量(不足5％)。

金屬鋰渣方面，2017年，全球金屬鋰產量達4.3萬噸，鋰渣產量約7740噸，鋰含量超過4300噸，對應碳酸鋰達3.3萬噸，市場價值超過45億元。其中，金屬鋰產量為2500噸，鋰渣產量約450噸，鋰含量超過250噸，對應碳酸鋰達1930噸，價值近2.8億元。隨著鋰制品市場的發展，國內天齊鋰業、贛鋒鋰業、上海格派新能源技術有限公司，昆侖鋰業有限公司、天津中能鋰業等紛紛布局金屬鋰產品生產，其中，青海省金昆侖鋰業有限公司3000噸金屬鋰已工藝貫通，聯動試車。由金屬鋰渣生產電池級碳酸鋰的市場規模可達數十億元。

但目前關于金屬渣的處理多是將其放置于大氣中緩慢氧化，然后水解消化成含鋰溶液，未充分利用其中的鋰資源，且消化工藝不成熟，安全事故較多。目前關于鋰渣回收利用的研究多局限與鹵水及礦物提鋰之后的殘渣，金屬鋰渣的利用國內外尚未有文獻報道。

李良彬等提出一種金屬鋰渣中渣與白油的分離裝置，包括循環液槽、循環管路、循環泵和反應器。采用氫氧化鋰的飽和溶液與金屬鋰渣進行反應，降低了反應速度，減少了單位時間內產生的氫氣量和反應熱，提高了水解過程的安全性。(參見發明專利CN201621385266.3)從以上結果可以看出，現有的相關專利主要集中于鋰渣的煅燒、水解裝置的設計，雖然通過裝置優化設計可以一定程度上降低鋰渣和消解液的反應速度，但仍存在氫氣產生速度快、反應放熱量大的問題，安全隱患較大。

針對上述問題，本發明提出通過將金屬鋰渣在空氣中預氧化后和CO₂反應直接得到Li₂CO₃，從而避免鋰渣在水溶液消解過程中氫氣產生速度快、反應放熱量大等安全問題。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，本發明提供一種金屬鋰渣制備電池級碳酸鋰的方法，將金屬鋰渣在空氣、二氧化碳氛圍中進行煅燒，直接將其中的白油除掉，將金屬鋰、鉀、鈉轉化為碳酸鋰，然后通過氫化等工藝除去鉀、鈉等雜質，具有流程短、成本低、安全性好等優勢。

為了實現上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

金屬鋰渣制備電池級碳酸鋰的方法，包括如下步驟：

(1).將金屬鋰渣在馬弗爐中空氣氛圍下進行預煅燒，煅燒溫度為250℃-350℃，煅燒時間為2-5h。

(2).將預燒后的金屬渣放置于水平管式爐中，通過CO₂氣體，在500-800℃下煅燒4-6h。