CN105819472A - 一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法 - Google Patents

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何国端
李南平
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Abstract

本发明公开了一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法，包括如下步骤：（1）硫酸锂溶液析盐精制步骤：采用硫酸锂溶液为原料，先加入氢氧化钠冷却析出十水硫酸钠并分离出去，再用EDTA络合掉析盐后锂溶液中的钙镁等杂质；（2）碳化沉锂步骤：在相对恒定的较高温度下进行连续碳化沉锂反应得到高纯度的电池级碳酸锂产品和沉锂母液；（3）母液回收步骤：所产生的沉锂母液经硫酸中和并浓缩后返回到硫酸锂溶液原料中循环使用。本方法所生产的电池级碳酸锂纯度高，且沉锂母液的处理方法使得回收的硫酸锂溶液生产出的碳酸锂仍为高纯度的电池级碳酸锂产品，即产出的碳酸锂全部为高纯度电池级碳酸锂。

Description

一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法
技术领域
本发明涉及电池级碳酸锂的生产方法，具体是一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法。
背景技术
随着新能源的不断发展，电池级碳酸锂的需求量越来越大，我国目前电池级碳酸锂的生产来源主要来自于锂辉石矿石法生产。锂辉石采用硫酸浸出锂得到硫酸锂溶液，然后与碳酸钠反应得到电池级碳酸锂和沉锂母液，得到的电池级碳酸锂含钠和硫酸根杂质较高，碳酸锂纯度为99.5～99.7%，不能满足高品质电池材料的需要，而所产生的沉锂母液用硫酸中和后蒸发浓缩回收得到的硫酸锂溶液与碳酸钠反应得到低品质的工业级二级品碳酸锂产品，工业级二级品的产出占比为碳酸锂总产量的17%左右，且工业级二级品的价值较电池级价值要低很多，增加了电池级碳酸锂的生产成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法，该方法得到的电池级碳酸锂纯度达99.8%以上，且产出的碳酸锂全部为高纯度电池级碳酸锂产品。
本发明采用如下技术方案：一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法，包括如下步骤：
（1）硫酸锂溶液析盐精制步骤：在锂离子浓度为15～20g/L的硫酸锂溶液中加入与溶液中锂离子等摩尔量的氢氧化钠固体进行反应，搅拌充分溶解后把该反应液冷却降温到1～5℃，将析出的十水硫酸钠固体离心分离除去，得到析盐后锂溶液，然后在析盐后锂溶液中加入EDTA充分搅拌，得到析盐后精制锂溶液；
（2）碳化沉锂步骤：在上部带有溢流口的碳化沉锂釜中先加入纯水作为底液并升温到85～98℃，保持该温度，在搅拌状态下往碳化沉锂釜的底液中连续加入步骤（1）得到的析盐后精制锂溶液，并同步连续通入二氧化碳气体进行碳化沉锂反应，控制析盐后精制锂溶液与二氧化碳的加入速度使底液的pH值在9～13，碳化沉淀出的碳酸锂浆料从碳化沉锂釜的溢流口溢流出来后进行离心分离和洗涤，从而得到沉锂母液和湿的高纯度电池级碳酸锂固体，湿的高纯度电池级碳酸锂固体经干燥粉碎后得到高纯度电池级碳酸锂产品；
（3）母液回收步骤：步骤（2）得到的沉锂母液用硫酸中和至pH值为7～8之后进行蒸发浓缩，当浓缩至锂离子含量达15～20g/L时停止浓缩，得到回收的硫酸锂溶液，然后返回到步骤（1）中循环使用。
步骤（1）中析盐后锂溶液中加入EDTA的量为0.02～0.5公斤/m3。
本发明具有如下优点：用硫酸锂溶液作原料采用本发明方法生产的电池级碳酸锂不仅产品纯度高，可以达到99.8%以上，且母液回收的硫酸锂产出的碳酸锂仍为高纯度的电池级碳酸锂产品，实现得到的碳酸锂产品100%占比为高纯度电池级碳酸锂产品的良好效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
（1）在20000L的釜中加入16000L锂离子浓度为20g/L的硫酸锂溶液，并于搅拌状态下加入96%的氢氧化钠1905公斤充分溶解，然后把溶液冷却降温到5℃，将析出的十水硫酸钠固体离心分离出去，得到析盐后锂溶液12000L，再在12000L析盐后锂溶液中加入6公斤EDTA充分搅拌，得到析盐后精制锂溶液；
（2）在上部带有溢流口的2000L的碳化沉锂釜中先加入1000L纯水作为底液并升温到85℃，保持该温度，在搅拌状态下往碳化沉锂釜的底液中连续加入步骤（1）得到的析盐后精制锂溶液，并往底液中同步连续通入二氧化碳气体进行碳化沉锂反应，调节两种物料的加入速度控制底液的pH值为9，当底液液位上升到溢流口位置时沉淀出的碳酸锂浆料从碳化沉锂釜的溢流口不断连续溢流出来进入到离心机进行离心分离和洗涤，从而不断得到湿的高纯度电池级碳酸锂固体和沉锂母液，湿的高纯度电池级碳酸锂固体经干燥粉碎后得到纯度达99.91%的高纯度电池级碳酸锂产品；
（3）步骤（2）得到的沉锂母液用硫酸中和至pH为8后进行蒸发浓缩，当浓缩至锂离子含量达15g/L时停止浓缩，得到回收的硫酸锂溶液，然后返回至步骤（1）中的硫酸锂溶液原料中循环使用。
将步骤（2）得到的高纯度电池级碳酸锂产品进行检测，测得各项指标如表1所示：
。
实施例2
（1）在20000L的釜中加入16000L由沉锂母液回收得到的锂离子含量为15g/L的硫酸锂溶液，并于搅拌状态下加入96%的氢氧化钠1429公斤充分溶解，然后把溶液冷却降温到1℃，将析出的十水硫酸钠固体离心分离出去，得到析盐后锂溶液12000L，再在12000L析盐后锂溶液中加入0.24公斤EDTA充分搅拌，得到析盐后精制锂溶液；
（2）在上部带有溢流口的2000L的碳化沉锂釜中先加入1000L纯水作为底液并升温到98℃，保持该温度，在搅拌状态下往碳化沉锂釜的底液中连续加入步骤（1）得到的析盐后精制锂溶液，并往底液中同步连续通入二氧化碳气体进行碳化沉锂反应，调节两种物料的加入速度控制底液的pH值为13，当底液液位上升到溢流口位置时沉淀出的碳酸锂浆料从碳化沉锂釜的溢流口不断连续溢流出来进入到离心机进行离心分离和洗涤，从而不断得到湿的高纯度电池级碳酸锂固体和沉锂母液，湿的高纯度电池级碳酸锂固体经干燥后粉碎得到纯度达99.90%的高纯度电池级碳酸锂产品；
（3）步骤（2）得到的沉锂母液用硫酸中和至pH为7后进行蒸发浓缩，当浓缩至锂含量达20g/L时停止浓缩，得到回收的硫酸锂溶液，然后返回至步骤（1）中的硫酸锂溶液原料中循环使用。
将步骤（2）得到的高纯度电池级碳酸锂产品进行检测，测得各项指标如表2所示：
。
实施例3
（1）在20000L的釜中加入16000L锂浓度为18g/L的硫酸锂溶液，并于搅拌状态下加入96%的氢氧化钠1714公斤充分溶解，然后把溶液冷却降温到3℃，将析出的十水硫酸钠固体离心分离出去，得到析盐后锂溶液12000L，再在12000L析盐后锂溶液中加入2公斤EDTA充分搅拌，得到析盐后精制锂溶液；
（2）在上部带有溢流口的2000L的碳化沉锂釜中先加入1000L纯水作为底液并升温到90℃，保持该温度，在搅拌状态下往碳化沉锂釜的底液中连续加入步骤（1）得到的析盐后精制锂溶液，并往底液中同步连续通入二氧化碳气体进行碳化沉锂反应，调节两种物料的加入速度控制底液的pH值为11，当底液液位上升到溢流口位置时沉淀出的碳酸锂浆料从碳化沉锂釜的溢流口不断连续溢流出来进入到离心机进行离心分离和洗涤，从而不断得到湿的高纯度电池级碳酸锂固体和沉锂母液，湿的高纯度电池级碳酸锂固体经干燥后粉碎得到纯度达99.91%的高纯度电池级碳酸锂产品；
（3）步骤（2）得到的沉锂母液用硫酸中和至pH为8后进行蒸发浓缩，当浓缩至锂含量达18g/L时停止浓缩，得到回收的硫酸锂溶液，然后返回至步骤（1）中的硫酸锂溶液原料中循环使用。
将步骤（2）得到的高纯度电池级碳酸锂产品进行检测，测得各项指标如表3所示：
。
由以上各实施例可以看出，本方法所生产的电池级碳酸锂纯度高，且沉锂母液的处理方法使得回收的硫酸锂溶液生产出的碳酸锂仍为高纯度的电池级碳酸锂产品，即产出的碳酸锂全部为高纯度电池级碳酸锂。

Claims (2)

1.一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）硫酸锂溶液析盐精制步骤：在锂离子浓度为15～20g/L的硫酸锂溶液中加入与溶液中锂离子等摩尔量的氢氧化钠固体进行反应，搅拌充分溶解后把该反应液冷却降温到1～5℃，将析出的十水硫酸钠固体离心分离除去，得到析盐后锂溶液，然后在析盐后锂溶液中加入EDTA充分搅拌，得到析盐后精制锂溶液；
（2）碳化沉锂步骤：在上部带有溢流口的碳化沉锂釜中先加入纯水作为底液并升温到85～98℃，保持该温度，在搅拌状态下往碳化沉锂釜的底液中连续加入步骤（1）得到的析盐后精制锂溶液，并同步连续通入二氧化碳气体进行碳化沉锂反应，控制析盐后精制锂溶液与二氧化碳的加入速度使底液的pH值在9～13，碳化沉淀出的碳酸锂浆料从碳化沉锂釜的溢流口溢流出来后进行离心分离和洗涤，从而得到沉锂母液和湿的高纯度电池级碳酸锂固体，湿的高纯度电池级碳酸锂固体经干燥粉碎后得到高纯度电池级碳酸锂产品；
（3）母液回收步骤：步骤（2）得到的沉锂母液用硫酸中和至pH值为7～8之后进行蒸发浓缩，当浓缩至锂离子含量达15～20g/L时停止浓缩，得到回收的硫酸锂溶液，然后返回到步骤（1）中循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（1）中析盐后锂溶液中加入EDTA的量为0.02～0.5公斤/m3。
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