CN108439439A - 一种电池级碳酸锂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机盐化工领域，公开了一种电池级碳酸锂的制备方法，包括如下步骤：S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液；具体包括：加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加入无机酸除硼，以及低温除去硫酸根离子；S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量5‑20％；S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。本发明中加入的络合剂和添加剂能有效除去卤水中残留的微量钙镁离子，降低了碳酸锂产品中钙镁离子的含量。本发明在低温下除去硫酸钠晶体，降低了产品中钠离子的含量。本发明制备的碳酸锂产品纯度高，杂质含量低。
Description
技术领域
本发明涉及无机盐化工领域，尤其涉及一种电池级碳酸锂的制备方法。
背景技术
锂产品的种类有很多，如碳酸锂、氯化锂、溴化锂、氢氧化锂等。碳酸锂作为锂产品中最重要的一种，被广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷等传统行业，还可用于制备化学反应的催化剂，素有“工业味精”之称。近年来，随着科技的不断进步，碳酸锂已经逐步应用于能源、军工、航空航天等领域，被许多国家视为重要的战略物资。
碳酸锂作为锂盐的重要化合物，有较多的工业用途，根据GB/T11075-2013、YS/T582-2013等相关国标和行标，工业级Li2CO3含量小于99.5％，电池级Li2CO3含量99.5％～99.9％。碳酸锂广泛应用于玻璃陶瓷、新能源汽车、合金以及医药等领域。近年来，随着我国倡导低碳环保的方针，新能源行业快速发展，最为显著的就是锂电池产业迅猛增长，钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂等正极材料大多使用碳酸锂为原料制备而成。使得碳酸锂的需求量日益增长，应用的领域也不断扩大，然而对它的纯度也越来越高，生产工业级的碳酸锂成本低、产量大。中国专利200710019052.3《一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法》，以盐湖卤水为原料制备工业级碳酸锂，通入CO2气体氢化，经过相关的除杂过程后，在负压条件下分解碳酸氢锂，洗涤多次制备电池级的碳酸锂。
现有技术制备电池级碳酸锂的工艺成本较高，且杂质的含量不易控制，因此，有必要对其进行进一步地改进。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种电池级碳酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液，具体包括：
加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加热升温至65～75℃，保温0.8-1小时，过滤除去碳酸钙、碳酸镁；
加入无机酸除硼，调节pH值为1.0-1.5，反应温度为20～40℃，反应结束后抽滤除去硼酸；
在滤液中加入强碱，调节溶液pH值为7～8；
将滤液在-10℃至5℃下静置，析出硫酸钠晶体，从而除去硫酸根离子；
将得到溶液进行浓缩处理得到浓度为0.5-1.8mol/L的氯化锂溶液；
S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量5-20％；
S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；
S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。
优选地，所述步骤S1中碳酸盐为碳酸钠、碳酸锂或碳酸钾。
优选地，所述步骤S1中硫酸钠以十水硫酸钠的形式析出。
优选地，所述步骤S2中同时加入了络合剂和添加剂。
优选地，所述络合剂为柠檬酸、EDTA或酒石酸。
优选地，所述添加剂为碳酸锂或碳酸钠晶体。
优选地，所述步骤S2的反应温度为80-120℃。
优选地，所述步骤S2中纯碱的加料速度为1-5mL/min。
优选地，所述步骤S4中烘干温度为60-150℃。
本发明的有益效果是：
1)本发明中加入的络合剂和添加剂能有效除去卤水中残留的微量钙镁离子，降低了碳酸锂产品中钙镁离子的含量。
2)本发明在低温下除去硫酸钠晶体，降低了产品中钠离子的含量。
3)本发明制备的碳酸锂产品纯度高，杂质含量低。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
一种电池级碳酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液，具体包括：
加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加热升温至65℃，保温1小时，过滤除去碳酸钙、碳酸镁；
加入无机酸除硼，调节pH值为1.0，反应温度为20℃，反应结束后抽滤除去硼酸；
在滤液中加入强碱，调节溶液pH值为8；
将滤液在-10℃℃下静置，析出硫酸钠晶体，从而除去硫酸根离子；
将得到溶液进行浓缩处理得到浓度为1.8mol/L的氯化锂溶液；
S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量5-20％；
S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；
S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。
所述步骤S1中碳酸盐为碳酸钠，所述步骤S1中硫酸钠以十水硫酸钠的形式析出。
所述步骤S2中同时加入了络合剂和添加剂；所述络合剂为酒石酸，所述添加剂为碳酸锂晶体。
所述步骤S2的反应温度为120℃，所述步骤S2中纯碱的加料速度为1mL/min，所述步骤S4中烘干温度为150℃。
实施例2
一种电池级碳酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液，具体包括：
加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加热升温至75℃，保温0.8小时，过滤除去碳酸钙、碳酸镁；
加入无机酸除硼，调节pH值为1.5，反应温度为40℃，反应结束后抽滤除去硼酸；
在滤液中加入强碱，调节溶液pH值为8；
将滤液在5℃下静置，析出硫酸钠晶体，从而除去硫酸根离子；
将得到溶液进行浓缩处理得到浓度为1.8mol/L的氯化锂溶液；
S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量20％；
S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；
S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。
所述步骤S1中碳酸盐为碳酸钾，所述步骤S1中硫酸钠以十水硫酸钠的形式析出。
所述步骤S2中同时加入了络合剂和添加剂；所述络合剂为EDTA，所述添加剂为碳酸钠晶体。
所述步骤S2的反应温度为120℃，所述步骤S2中纯碱的加料速度为3mL/min，所述步骤S4中烘干温度为120℃。
实施例3
一种电池级碳酸锂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液，具体包括：
加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加热升温至68℃，保温0.9小时，过滤除去碳酸钙、碳酸镁；
加入无机酸除硼，调节pH值为1.3，反应温度为23℃，反应结束后抽滤除去硼酸；
在滤液中加入强碱，调节溶液pH值为7.5；
将滤液在-2℃下静置，析出硫酸钠晶体，从而除去硫酸根离子；
将得到溶液进行浓缩处理得到浓度为1.2mol/L的氯化锂溶液；
S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量10％；
S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；
S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。
所述步骤S1中碳酸盐为碳酸锂，所述步骤S1中硫酸钠以十水硫酸钠的形式析出。
所述步骤S2中同时加入了络合剂和添加剂；所述络合剂为EDTA，所述添加剂为碳酸锂晶体。
所述步骤S2的反应温度为100℃，所述步骤S2中纯碱的加料速度为3mL/min，所述步骤S4中烘干温度为100℃。
实施例1-3制备的产品及杂质含量如下表所示：
| 实施例 | 碳酸锂 | Ca | Mg | Na | B |
| 1 | 99.65％ | 20ppm | 30ppm | 40ppm | 5ppm |
| 2 | 99.57％ | 15ppm | 38ppm | 30ppm | 8ppm |
| 3 | 99.79％ | 18ppm | 20ppm | 21ppm | 4ppm |
本发明的有益效果是：
1)本发明中加入的络合剂和添加剂能有效除去卤水中残留的微量钙镁离子，降低了碳酸锂产品中钙镁离子的含量。
2)本发明在低温下除去硫酸钠晶体，降低了产品中钠离子的含量。
3)本发明制备的碳酸锂产品纯度高，杂质含量低。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.对盐湖卤水进行提纯处理得到氯化锂溶液，具体包括：
加入碳酸盐及其碳酸氢盐溶液除钙镁离子，加热升温至65～75℃，保温0.8-1小时，过滤除去碳酸钙、碳酸镁；
加入无机酸除硼，调节pH值为1.0-1.5，反应温度为20～40℃，反应结束后抽滤除去硼酸；
在滤液中加入强碱，调节溶液pH值为7～8；
将滤液在-10℃至5℃下静置，析出硫酸钠晶体，从而除去硫酸根离子；
将得到溶液进行浓缩处理得到浓度为0.5-1.8mol/L的氯化锂溶液；
S2.向氯化锂溶液中加入纯碱溶液制备碳酸锂；其中，纯碱溶液过量5-20％；
S3.将反应后混合液进行过滤，洗涤处理后得到滤饼；
S4.将滤饼进行烘干处理后得到电池级碳酸锂产品。
2.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中碳酸盐为碳酸钠、碳酸锂或碳酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硫酸钠以十水硫酸钠的形式析出。
4.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中同时加入了络合剂和添加剂。
5.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、EDTA或酒石酸。
6.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述添加剂为碳酸锂或碳酸钠晶体。
7.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的反应温度为80-120℃。
8.根据权利要求1或7所述的一种电池级碳酸锂的制备方法的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中纯碱的加料速度为1-5mL/min。
9.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的制备方法的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中烘干温度为60-150℃。
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