工业级碳酸锂

发布日期:2019/12/26 10:21:56

背景及概述

碳酸锂在生产二次锂盐和金属锂制品中有着非常广泛的应用，是锂行业中最为关键的产品。在当前碳酸锂的实际生产过程中，其主要的生产原料来源于盐湖卤水和矿石的提取物。当前我国在碳酸锂的生产过程中，主要采用的是固体矿石提取法，国外多采用盐湖卤水提取工艺。目前我国也在积极开采盐湖锂资源，但由于技术、资源等因素的限制，开发速度相对缓慢。为此，有必要对电池级碳酸锂的生产和应用进行深入的探究。碳酸锂在工业生产中有着比较广泛的应用，也是药剂学中的重要原料之一，在化工产业的发展中，也扮演者非常重要的角色。在其实际生产实践过程中，碳酸锂根据纯度的不同，分为工业级碳酸锂和电池级碳酸锂。

应用

工业级碳酸锂可用于制备电池级碳酸锂及其他化合物，其应用举例如下：

1）从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法，是将工业级碳酸锂与水混合成浆料，匀速搅拌中逐滴添加有机酸将碳酸锂转化为可溶性澄清液体，再将尿素的水溶液加入其中，调节pH值至10左右，并控制温度在80℃-100℃之间，使尿素缓慢释放出CO2气体从而沉淀出碳酸锂。本方法综合了甲酸锂重结晶法和尿素沉淀法的优点，汲取尿素均相沉淀法中使用尿素水解产生的CO2作为甲酸锂重结晶法中CO2气体的来源，避免结晶析出过快的局部反应，生成的碳酸锂颗粒大，不宜发生二次聚集，颗粒内不含溶液体系的杂质离子，提高了产品纯度，有效去除杂质离子，降低了生产成本。同时使用工业级碳酸锂为原料，比起尿素均相沉淀法使用的精制氢氧化锂，精简了生产工序。

2）工业级碳酸锂固体制备氢氧化锂的方法，属于氢氧化锂制备领域。本发明以工业级碳酸锂固体为原料制备氢氧化锂，通过调节pH值、板框过滤、多介质过滤、超滤和螯合树脂吸附处理除去工业级碳酸锂中的固体杂质、钠、钙、镁、铝、铁等离子，板框过滤能够将固体和液体分离，多介质过滤用于去除悬浮物、胶体、有机物等，超滤能进一步降低残留的COD、悬浮物和大分子溶解物的含量，实现对液体的净化、分离，螯合树脂使液体中高价离子含量达到双极膜进水要求，预电解液中的硫酸根向酸室迁移，与双极膜阳膜面分解出的氢离子结合生成硫酸，预电解液中的锂离子向碱室迁移，与双极膜阴膜面分解出的氢氧根离子结合生成氢氧化锂。

制备

利用锂辉石钙镁渣回收锂制备工业级碳酸锂的方法，包括以下步骤：

A、含锂钙镁渣的溶解：在常温条件下，取一定质量的锂辉石钙镁渣放入反应容器中，边搅拌边加入一定质量的纯水，用密度计监测控制溶液的密度，当密度为1.167～1.211g/cm3时，得到钙镁渣溶液；

B、加酸反应：常温下，向A步骤得到的钙镁渣溶液中边搅拌边缓慢加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸，调节溶液pH至5～7，得到偏酸性溶液后，常温搅拌反应1～2h；

C、生石灰除镁：将B步骤反应1～2h后的得到的偏酸性溶液再次加入纯度为60～80％的生石灰，调节pH至10～11，搅拌反应0.5～1.5h过滤得到除镁含锂溶液及渣，渣再用2倍的纯水淋洗得到淋洗液；

D、浓缩加碱除钙：将C步骤得到的一次过滤溶液除镁含锂溶液和淋洗液混溶再加热至110～120℃进行浓缩，浓缩至5～10倍，至Li的浓度为5～11g/L，然后再加入32％的液碱调节pH至12～13，过滤，得到初步除钙富含锂的溶液；

E、纯碱深度除钙：向D步骤得到的初步除钙富含锂的溶液加热至80～90℃，再加入以摩尔Ca计过量5％浓度为180～230g/L的碳酸钠溶液，即摩尔比Na2CO3:Ca＝1.05:1，80～90℃搅拌反应0.5～1h，除去剩余的钙，过滤得到Ca＜10ppm的过滤含锂溶液；

F、酸化除杂：将E步骤得到的过滤含锂溶液中加入硫酸调节pH2～3后，再加热至80～90℃，搅拌反应0.5h，得到酸化除杂溶液；

G、纯碱沉锂：向F步骤得到的酸化除杂溶液进行浓缩至Li的浓度16～20g/L，然后加入32％的液碱调节pH至11～12，在约85～95℃下加入以摩尔Li计过量5％浓度为180～230g/L的碳酸钠溶液，即摩尔比Na2CO3:Li＝2.1:1，搅拌反应0.5～1h，经过滤、淋洗、干燥得到工业级碳酸锂。

具体的反应原理分析如下：使用H2SO4，能将不溶物Li2CO3反应成Li2SO4、CO2，其中Li2SO4以离子形式溶解在溶液中，CO2以气体形式挥发。与此同时，H2SO4也会与Mg(OH)2反应，使得Mg以离子的形式溶解在溶液中。然后加入CaO再把Mg沉淀出来，同时也可把MgSO4中的SO42-沉淀出来，这样就实现固液分离回收得到其中的Li，溶液中主要以Li2SO4存在。其反应方程式为: