CN103408041B - 碳酸锂的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸锂的生产工艺，包括以下步骤：步骤一：配置Li2SO4和NaOH的混合溶液，进行冷冻，析出Na2SO4晶体后分离，得到LiOH溶液；步骤二：将饱和Na2CO3溶液加热至90～95℃，向饱和Na2CO3溶液中加入步骤一所得的LiOH溶液，得到反应生成Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物；步骤三：将步骤二的液固混合物进行离心分离，得到Li2CO3粗品和NaOH溶液；步骤四：用水洗去Li2CO3粗品中的可溶性杂质离子，得到提纯的Li2CO3湿品；步骤五：将Li2CO3湿品烘干后包装。该生产工艺采用Li2SO4和NaOH作为原料，配制成混合液，冷冻即得LiOH溶液，原料的成本低，解决了直接用LiOH作为原料时成本高的问题；副产物氢氧化钠可以直接用在硫酸锂转化为氢氧化锂的工艺中，降低氢氧化锂的成本，提高市场竞争力。

Description

碳酸锂的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种碳酸锂的生产工艺。
背景技术
传统生产碳酸锂主要有两种，一是用直接硫酸锂和碳酸钠反应生成碳酸锂，该方法生产电池级碳酸锂，母液中酸根含量高，不能返回循环使用，而只能用作生产更低一等级的碳酸锂产品，生产成本高，且生产过程中产品中杂质酸根不好控制，导致产品达不到行业标准。二是用氢氧化锂和二氧化碳反应生成碳酸锂，用氢氧化锂作为原料生产碳酸锂，当氢氧化锂市场价格高于或接近碳酸锂价格时，该生产方法没有实用价值。本工艺生产的碳酸锂质量指标优于用硫酸锂与碳酸钠反应生产碳酸锂的质量指标，且产生的副产物NaOH可以用在Li2SO4转化为LiOH的工序中，减少了投加固体NaOH的量，直接降低LiOH的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低、反应原料可重复使用、成本低的生产碳酸锂的方法。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种碳酸锂的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：配料及冷冻：配置Li2SO4和NaOH的混合溶液，进行冷冻，析出Na2SO4晶体后分离，得到LiOH溶液；此步骤的反应方程如下：
Li2SO4＋2NaOH→2LiOH＋Na2SO4（冷冻分离）
步骤二：沉锂：将饱和Na2CO3溶液加热至90～95℃，向饱和Na2CO3溶液中加入步骤一所得的LiOH溶液，得到反应生成Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物；将反应控制在90～95℃下反应可以保证反应生成的碳酸锂在高温下溶解度低。此步骤的反应方程式如下：
2LiOH＋Na2CO3→Li2CO3＋2NaOH
步骤三：离心分离：将步骤二的液固混合物进行离心分离，得到Li2CO3粗品和NaOH溶液；
步骤四：去除杂质：用水洗去Li2CO3粗品中的可溶性杂质离子，得到提纯的Li2CO3湿品；
步骤五：烘干包装：将Li2CO3湿品烘干后包装。
在上述的生产工艺中，步骤一中所述的冷冻的温度为-5～-2℃。
在上述的生产工艺中，步骤三离心分离的NaOH溶液回收至步骤一中使用。
在上述的生产工艺中，所述Li2SO4和NaOH的混合溶液中Li2SO4和NaOH的摩尔比为1:（2.2～2.5）。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
（1）本生产工艺采用Li2SO4和NaOH作为原料，配制成混合液，冷冻即得LiOH溶液，原料的成本低，解决了直接用LiOH作为原料时成本高的问题。
（2）本生产工艺利用氢氧化锂和碳酸钠反应生成碳酸锂时，副产物氢氧化钠可以直接用在硫酸锂转化为氢氧化锂的工艺中，降低氢氧化锂的成本，提高市场竞争力。约1.4吨碳酸钠可以产生1吨左右的氢氧化钠，由于氢氧化钠是直接返回到系统中，提高了锂的利用。从试验效果来看，达到预期效果。
（3）本发明工艺生产的碳酸锂产品较传统工艺产品品质更高，采用本方法生产的碳酸锂质量指标可控制在Na:0.02%、K：0.0010%、Ca：0.0035%、SO4 2-：0.052%以内，而传统碳酸钠方法产品中SO4 2-会达到0.090%，甚至更高。
（4）本生产工艺采用液液反应，反应过程易于控制，并且反应产物易于分离。
附图说明
图1为碳酸锂生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例和附图对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
配料及其冷冻：将Li2O浓度为50g/L的Li2SO4溶液3m3，质量分数为30%的NaOH溶液1.3～1.4m3混合，得Li2SO4和NaOH的混合溶液。将混合溶液置于-2℃下冷冻，析出Na2SO4晶体后分离，得到LiOH溶液，LiOH溶液的Li2O浓度为58g/L。
沉锂：将1.5m3浓度为285g/L的碳酸钠饱和溶液加热至90℃，向碳酸钠中缓慢加入2m3LiOH溶液，反应生成Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物。
将Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物离心分离后得Li2CO3粗品和Li2CO3粗品，用水洗去Li2CO3粗品中的可溶性杂质离子，得到提纯的Li2CO3湿品；将Li2CO3湿品烘干后得碳酸锂261Kg。所述的碳酸锂的指标如下Na:0.024%、K：0.0040%、Ca：0.0045%、SO4 2-：0.050%。离心所得的NaOH溶液可用于与Na2SO4反应得LiOH溶液。
实施例2：
配料及其冷冻：将Li2O的浓度为50g/L的Li2SO4溶液3m3，质量分数为30%的NaOH溶液1.3～1.4m3混合，得Li2SO4和NaOH的混合溶液。将混合溶液置于-5℃下冷冻，析出Na2SO4晶体后分离，得到LiOH溶液，LiOH液的Li2O浓度为58g/L。
沉锂：将1.5m3浓度为285g/L的碳酸钠饱和溶液加热至95℃，向碳酸钠中缓慢加入2.3m3LiOH液，得到反应生成Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物。
将Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物离心分离后，用水洗去Li2CO3粗品中的可溶性杂质离子，得到提纯的Li2CO3湿品；将Li2CO3湿品烘干后得碳酸锂278Kg。所述的碳酸锂的指标如下Na：0.018%、K：0.0010%、Ca：0.0025%、SO4 2-：0.048%。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (2)

1.一种碳酸锂的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：配料及冷冻：配置Li2SO4和NaOH的混合溶液，进行冷冻，析出Na2SO4晶体后分离，得到LiOH溶液；所述Li2SO4和NaOH的混合溶液中Li2SO4和NaOH的摩尔比为1:(2.2～2.5)；
步骤二：沉锂：将饱和Na2CO3溶液加热至90～95℃，向饱和Na2CO3溶液中加入步骤一所得的LiOH溶液，得到反应生成Li2CO3沉淀和NaOH溶液的液固混合物；
步骤三：离心分离：将步骤二的液固混合物进行离心分离，得到Li2CO3粗品和NaOH溶液；步骤三离心分离的NaOH溶液回收至步骤一中使用；
步骤四：去除杂质：用水洗去Li2CO3粗品中的可溶性杂质离子，得到提纯的Li2CO3湿品；
步骤五：烘干包装：将Li2CO3湿品烘干后包装。
2.根据权利要求1所述的碳酸锂的生产工艺，其特征在于步骤一中所述的冷冻的温度为-5～-2℃。
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