CN109850927B - 一种制取高纯氢氧化锂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制取氢氧化锂的方法，包括以下步骤：S1、将原料碳酸锂使用硫酸溶解，得到硫酸锂溶液；S2、使用氢氧化锂调节溶液pH=6.6~8.5；加入碳酸锂进行沉淀，过滤得第一滤液；S3、采用膜过滤装置进行过滤，得到第二滤液；S4、采用树脂吸附，得到树脂吸附后液；S5、加水稀释，通过双极膜，获得稀盐水、酸水和碱水；所述碱水为氢氧化锂溶液；S6、碱水经过蒸发浓缩结晶后，所得结晶为单水氢氧化锂，纯度大于99wt%。本发明采用粗制碳酸锂作为原料，酸碱反应沉淀杂质和多级过滤处理，膜过滤、树脂吸附处理获得杂质含量极低的料液，利用双极膜分离得到碱水，蒸发浓缩结晶得到高品质高纯度氢氧化锂。

Description

一种制取高纯氢氧化锂的方法

技术领域

本发明涉及一种高纯氢氧化锂的制取技术，主要是涉及碳酸锂经过除杂、过滤后，使用双极膜制取高纯氢氧化锂，属于新能源锂电池上游的高纯锂技术领域。

背景技术

锂是自然界中密度最小的金属，它有很强的化学活性，在元素周期表的第一主族里，而且是第一个金属元素。锂是目前应用最广泛的金属元素，作为基础原料在现代工业中具有重要的地位，是各个行业争相利用的能源金属。其中，又以氢氧化锂、碳酸锂等是工业上应用最多的两种形态。氢氧化锂主要是应用在化工原料、电池行业、化学药品等行业，当然也应用在航天、原子能等方面。

根据分析，近年来世界锂产品需求年增长率保持在7%左右，超过同期世界经济增长速度。随着我国经济、技术快速发展，锂产品不断的被应用于各行各业，应用范围不断扩大，需求保持高速增长，行业发展前景十分广阔。

我国做为重要新兴经济增长体，近年来经济保持了快速增长，对锂产品的需求增长也保持了较高水平，预计未来三到五年，其需求增长率仍将高于世界平均水平。同时，由于新能源、新材料行业的快速发展，高端锂产品需求强劲，特别是动力电池、特种工程塑料、玻璃陶瓷和有机合成等领域需求旺盛，成为锂产品行业主要增长点。随着锂产品消耗量的日渐增加，锂产品的生产和发展直接影响着工业新技术的发展，在一定程度上也标志着一个国家高新技术产业的发展水平。

传统氢氧化锂制取工艺，一般采用氢氧化钙和碳酸锂反应的方式制取，因为钙盐在酸性和碱性条件下都属于微溶，所以有一部分钙离子会进入溶液中。在后续处理得到氢氧化锂纯品的过程中，这些钙离子比较难去除或者去除代价高。随着电池行业的技术发展，现在对锂产品中杂质要求越来越严格，传统的氢氧化锂制备技术已经越来越不能满足生产需要。

中国专利CN106629787A公开了一种电池级氢氧化锂的制备方法，此方法是将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按一定的比例混合后，采用冷冻结晶的方法，此方法在结晶条件下可以获得纯度较高的氢氧化锂。但是该工艺对原料杂质要求较高，并且在冷冻结晶条件下，硫酸钠也非常容易结晶，导致氢氧化锂纯度受到影响，所以工艺参数要求高。另外，冷冻结晶对外部环境要求高，能耗巨大，工业化推广应用困难。

中国专利CN106186005A公开了一种氢氧化锂的净化分离方法，该方法是采用纳滤膜分离硫酸钠和氢氧化锂。但是纳滤膜不能完全的将氢氧化锂和硫酸钠分开，过滤所得氢氧化锂溶液中含有少量硫酸钠，在蒸发浓缩过程中，会影响氢氧化锂的品质。

中国专利CN107540002A公开了一种高纯度单水氢氧化锂的制备方法，该方法使用碳酸锂和氧化钙做为起始原料，通过硫化氢气体除去重金属，再通过加入双氧水氧化多余的硫元素。该方法会大量的引入钙离子，并且后续无处理钙离子方法，对氢氧化锂的纯度有较大的影响。

现有制备氢氧化锂的技术，均存在一定缺陷或漏洞，要么影响氢氧化锂品质，要么能耗高，要么工业化推广困难，亟需一种能够制备高品质氢氧化锂的工艺方法，为下游高科技产业提供高品质氢氧化锂原料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中高纯度氢氧化锂产品制备过程中存在能耗高、成本高、杂质去除困难的不足，提供一种制取氢氧化锂的方法。

本发明主要以碳酸锂Li₂CO₃为原料，使用硫酸H₂SO₄溶解后，得到硫酸锂Li₂SO₄，经过除杂，过滤，然后使用双极膜制取氢氧化锂LiOH和硫酸H₂SO₄；具有工艺简单，自动化程度高，获得的氢氧化锂纯度高，并且工艺绿色环保，对环境不产生污染等特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种技术方案：

一种制取氢氧化锂的方法，包括以下步骤：

S1、浸出：将原料碳酸锂使用硫酸溶解，得到硫酸锂溶液。

S2、化学除杂：将S1浸出后的硫酸锂溶液，使用氢氧化锂调节溶液pH=6.6~8.5；

加入碳酸锂进行沉淀，碳酸锂的添加量为溶液中钙、镁杂质以碳酸盐的形式沉淀所需的化学反应剂量1-1.2倍。

然后，将加入碳酸锂沉淀后的料液过滤，得到第一滤液。

S3、膜过滤：将第一滤液采用膜过滤装置进行过滤，得到第二滤液。

S4、树脂吸附：将第二滤液采用树脂吸附，得到树脂吸附后液。

S5、双极膜分离：将树脂吸附后液加水稀释，然后以一定的流速通过双极膜，获得稀盐水、酸水和碱水；所述碱水为氢氧化锂溶液。

S6、蒸发浓缩：S5所得碱水经过蒸发浓缩结晶后，母液返回S1用于浸出，所得结晶为单水氢氧化锂，纯度大于99wt%。

本发明制取氢氧化锂的方法，采用粗制碳酸锂作为原料，使用硫酸溶解，硫酸用量略微过量，充分溶解；然后使用氢氧化锂中和多余的硫酸，调节pH。然后，经过碳酸锂沉淀反应，化学除杂，沉淀钙、镁等溶解度很低的杂质成分，其中约80%碳酸钙、碳酸镁沉淀直接沉淀至料液底部，余下少量保持微粒悬浮状态。采用板框过滤，膜过滤系统后，处理悬浮颗粒沉淀。最后，再经过树脂吸附除去重金属离子，由双极膜制取酸液（酸水）和碱液（碱水），碱液经过蒸发浓缩结晶得到纯度99%以上的单水氢氧化锂。

对于工业级粗制碳酸锂原料，通过酸碱反应实现杂质成分的沉淀去除，并且整个工艺过程中产生酸、碱溶液可以循环利用，物料利用率高，有效降低成本。本发明制取氢氧化锂的方法通过化学除杂和树脂吸附后，液体中重金属含量在2mg/L以下；通过多介质过滤和膜过滤系统后，液体中的固体悬浮物含量在1mg/L以下。物料充分净化以后，最终采用双极膜进行分离，获得稀盐水、酸水和碱水，双极膜处理的料液中杂质成分少，双极膜负荷较低，对延长双极膜的使用寿命有很好的促进作用。而且，料液中重金属含量少，最终结晶所得氢氧化锂纯度高。

进一步，S1，原料碳酸锂纯度为x，90wt%≤x≤99wt%。优选地，碳酸锂纯度95-98.5wt%。

进一步，S2，使用氢氧化锂调节pH=6~8。浸出后的硫酸锂溶液使用氢氧化锂调节pH到6~8左右，加入然后利用碳酸锂将溶液中的钙、镁等杂质以碳酸盐的形式沉淀。

进一步，S2，经过碳酸锂沉淀后的料液，碳酸锂的添加量为反应量的1.05-1.1倍。

进一步，S2，所述过滤包括板框压滤机压滤和多介质过滤器过滤。具体是指：将碳酸锂沉淀后的料液通过板框压滤机压滤，所得滤液再通过多介质过滤器过滤，得到第一滤液。压滤和多介质过滤处理主要用于除去水中的悬浮物、胶体、有机物等，将调节pH沉淀后的杂质充分分离。压滤可以除去大部分沉淀至底的杂质，多介质过滤器可以除去压滤未能充分去除的悬浮物沉淀。

进一步，S2，压滤机过滤后，料液杂质含量为钙 10-12mg/L，镁 8-11mg/L，Fe 8-11mg/L，固体悬浮物为10-13mg/L。

多介质过滤器为柱状结构（或者长方形、正方形均可），包括多层多虑介质，其中上层介质为活性炭等较细的滤料，下层为密度较大的滤料，利用多种介质实现更加优秀的过滤作用，充分除去水中悬浮物杂质成分。必要时，可以对多介质过滤器进行加压促进过滤。

进一步，S2，第一滤液中，杂质含量为钙6-8mg/L，镁5-8mg/L，铁4-6.5mg/L，固体悬浮物为2-3mg/L。

进一步，S3，膜过滤装置是超滤设备，采用超滤设备进行过滤，超滤设备的膜孔径在20A°－10μm之间。例如，超滤设备的膜孔径可以是100A°、200A°、500A°、100nm、200nm、500nm、1μm、2μm、5μm等。

超滤膜表面表面密布的许多细小的微孔结构，在一定的压力下，当料液流过膜表面时，微孔结构只允许水及小分子通过，而原液（料液、第一滤液）中体积大于膜微孔径的物质则被截留下来，进而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。优选地，S3，第一滤液在通过膜后，液体中的固体悬浮物含量降至1mg/L以下。

进一步，S3，第二滤液中，杂质含量为钙2-5mg/L，镁2-4mg/L，铁0.8-2mg/L，固体悬浮物为0.1-0.8mg/L。

进一步，S4、树脂材料是离子交换树脂、螯合树脂中的一种或几种混合。例如，可以是树脂CN-87、CH-87、KP-75等型号的离子交换树脂。第二滤液通过树脂材料吸附脱去重金属及其余过滤未除去的钙、镁、铁离子。优选地，S4，经过树脂吸附其中的重金属及低含量的钙、镁、铁离子，含量降至1mg/L以下。

进一步，S4，树脂吸附后液中，杂质含量为钙0.8-0.95mg/L，镁0.5-0.9mg/L，铁0.4-0.6mg/L，固体悬浮物为0.1-0.8mg/L。

进一步，S5，双极膜分离的电压为2.0-3.5V、电流为50-1000A/m²。

优选地，S5，稀盐水返回S1浸出使用；酸水为硫酸溶液，返回S1浸出使用。而双极膜分离得到的碱水为氢氧化锂溶液，氢氧化锂溶液去蒸发浓缩，制取高纯度氢氧化锂。

进一步，S4，树脂吸附后液加水稀释至硫酸锂浓度＜70g/L。控制硫酸锂的浓度较低，更有利于双极膜分离得到碱水纯度，提高制备氢氧化锂的纯度。避免硫酸根离子进入到碱水中，以控制最终所得氢氧化锂结晶单体中硫酸根杂质含量尽可能低。如果树脂吸附后液不经过稀释，浓度偏高，经过双极膜分离处理的碱水中硫酸根离子会偏高，影响最终产物纯净度。

本发明提供的新技术方案主要能够实现以下技术效果：

1. 本发明制取氢氧化锂的方法，采用粗制碳酸锂作为原料，先利用硫酸进行溶解；然后通过酸碱反应沉淀杂质和多级过滤处理除去大部分杂质，继而利用膜过滤、树脂吸附处理获得杂质含量极低的料液，最后利用双极膜分离得到碱水，蒸发浓缩结晶得到高品质高纯度氢氧化锂，产物为纯度达到99%以上的单水氢氧化锂，具有较高的附加值。

2. 本发明制取氢氧化锂的方法中酸解物料和酸碱沉淀反应相互协同性好，沉淀以后的杂质经过多级过滤处理，沉淀去除彻底，各个步骤除杂质的效果相互干扰较少，协同性好。

3. 本发明树脂吸附除去杂质的阶段，料液中大部分杂质已经被沉淀析出滤除，因而树脂吸附杂质的负荷较小，对于重金属离子等杂质去除率非常高，且吸附树脂再生间隔更长，适合大规模生产运行。

4. 本发明制取方法最后进行双极膜分离，将经过多几次纯化处理以后的硫酸锂溶液经过稀释，双极膜分离，得到碱水、酸水和稀盐水。一方面双极膜处理的料液中杂质成分少，双极膜负荷较低，有效延长双极膜的使用寿命；另一方面，硫酸锂溶液分离氢氧化锂溶液（碱水）比例适中，纯度非常高，后续直接进行蒸发浓缩结晶，即可得到纯度＞99%的氢氧化锂产物。

附图说明：

图1是本发明氢氧化锂的制备工艺方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

n BV/h，是指n倍树脂体积/小时的流速。BV是Bed Volume缩写，是指装在树脂床中的树脂体积。

多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清。所述多介质过滤器的滤料有石英砂、无烟煤、锰砂等，主要用于水处理除浊，出水浊度达3度以下。

多介质过滤器包括三层过滤介质，其中，上层滤料粒径最大，由密度小的轻质滤料组成，如无烟煤、活性炭；中层滤料粒径居中，密度居中，一般为石英砂组成；下层滤料由粒径最小，密度最大的重质滤料组成，如磁铁矿。

所述树脂CN—87是螯合型离子交换树脂，对重金属离子、钙离子、镁离子等具有良好吸附作用，除杂质效率非常高。

树脂吸附采用的是螯合树脂、离子交换树脂。离子交换树脂进行交换吸附，当树脂吸附饱和以后，进行酸洗脱、碱再生处理，恢复树脂的活性。

所述双极膜也称双极膜电渗析，包括阳离子交换层、阴离子交换层组成。在直流电场作用下，双极膜系统将水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。配合阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，也称为双极膜电渗析法。

实施例1>

工业级碳酸锂制取高纯氢氧化锂

工业级碳酸锂成分：Li₂CO₃ 98.1%、Na₂O 0.26%、CaO 0.21%、SO₄ ^2— 0.62%，Fe₂O₃0.32%、MgO 0.26%、盐及不容物0.031%。

（1）将工业级碳酸锂用硫酸H₂SO₄浸出，浸出过程中加入纯水和硫酸，使浸出后液中硫酸锂Li₂SO₄含量在90g/L，浸出后液pH=2.8，浸出液中Ca 129mg/L、Mg 138mg/L、Fe 159mg/L。

（2）加入氢氧化锂LiOH液体调节pH在7.0左右，在60~70℃条件下加入碳酸锂Li₂CO₃粉末，碳酸锂加入量为理论除去钙、镁、铁所需量的1.1倍。加入硫酸或氢氧化锂控制pH在7.0左右，反应20分钟。通过板框压滤机过滤，滤液中杂质含量为Ca 11mg/L、Mg 9mg/L、Fe8.8mg/L、固体悬浮物为13mg/L。

（3）滤液再通过多介质过滤系统，经多介质过滤系统后，溶液中杂质含量为钙7.2mg/L，镁5.5mg/L，铁5.2mg/L，固体悬浮物为2.2mg/L。多介质过滤器主要是清除固体悬浮物SS、胶体，控制杂质成分含量达到控制要求。然后，再通过膜过滤系统后，液体中杂质含量Ca 3.4mg/L、Mg 2.6mg/L、Fe 1.5mg/L、固体悬浮物0.5mg/L。

（4）经过膜过滤系统后的浓水返回多介质过滤系统重新过滤，淡水去树脂吸附系统；以3bv/h的流速通过树脂CN—87，树脂后液中杂质含量为Ca 0.91mg/L、Mg 0.86mg/L、Fe0.5mg/L、固体悬浮物0.5mg/L。

（5）经过树脂的液再通过双极膜处理，进水中硫酸锂含量为91.8g/L，同时加入纯水，降低盐水的浓度，纯水和硫酸锂溶液的比例为1:1。低浓度的盐水更容易分离，双极膜的选择性更好。采用双极膜进行双极膜电渗析，得到酸水、碱水和稀盐水。所得的稀盐水中含硫酸锂含量为51g/L；酸溶液（即酸水）中硫酸含量为7.42%，硫酸锂含量为0.23g/L；所得碱液（即碱水）中氢氧化锂含量为25g/L；经过双极膜后三种液体的体积比为，稀盐水：酸水：碱水=1.3：0.97: 1。

（6）得到的碱液通过蒸发浓缩结晶，得到的单水氢氧化锂LiOH·H₂O含量纯度为99.36%。

实施例2>

工业级碳酸锂制取高纯氢氧化锂

工业级碳酸锂成分：Li₂CO₃ 98.21%、Na₂O 0.31%、CaO 0.32%、SO₄ ^2— 0.58%、Fe₂O₃0.41%、MgO 0.29%、盐及不容物 0.035%。

（1）将工业级碳酸锂加入硫酸H₂SO₄进行浸取，浸出过程中加入纯水和硫酸H₂SO₄，使浸出后液中硫酸锂Li₂SO₄含量在110g/L，浸出后液pH=3.2，浸出液中Ca139mg/L、Mg126mg/L、Fe167mg/L。

（2）加入氢氧化锂LiOH液体调节pH=7.2，在60~70℃条件下加入碳酸锂Li₂CO₃粉末，碳酸锂加入量为理论除去钙、镁、铁所需量的1.05倍，加入硫酸或氢氧化锂控制pH=7.3，反应20分钟，通过板框压滤机过滤，滤液中杂质含量为钙 10.5mg/L，镁 8.6mg/L，Fe 9.1mg/L，固体悬浮物为11mg/L。

（3）然后，滤液再通过多介质过滤系统，经多介质过滤系统后，溶液中杂质含量为钙 6.9mg/L，镁 6.2mg/L，铁 4.7mg/L，固体悬浮物为2.3mg/L；再通过膜过滤系统后，液体中杂质含量钙 2.9mg/L，镁2.8mg/L，铁 0.96mg/L，固体悬浮物 0.5mg/L。

（4）经过膜过滤系统后的浓水返回多介质过滤系统重新过滤，淡水去树脂吸附系统；以3bv/h的流速通过树脂CN—87，树脂后液中杂质含量为钙0.88mg/L，镁 0.56mg/L，铁0.45mg/L，固体悬浮物 0.5mg/L。

（5）经过树脂的液再通过双极膜，进水中硫酸锂含量为109g/L，同时加入纯水，纯水和硫酸锂溶液的比例为1:1；经过双极膜后，得到的稀盐水中含硫酸锂含量为61g/L，得到的酸溶液中，硫酸含量为7.52%，硫酸锂含量为0.32g/L，得到的碱液中，氢氧化锂含量为30g/L；经过双极膜后三种液体的体积比为，稀盐水：酸水：碱水=1.3：0.97：1。

（6）得到的碱液通过蒸发浓缩后得到的单水氢氧化锂含量为99.42%。

对比例1>

本对比例和实施例2采用同一批次的工业级碳酸锂，按照相同的方法进行硫酸溶解浸出，加入氢氧化锂调节pH和碳酸锂进行沉淀。滤液进行板框压滤机过滤以后，直接进入到膜过滤系统，超滤膜因为杂质含量过大造成堵塞，膜过滤系统过滤速度极慢。故多介质过滤器不能省略，必须通过多介质过滤器充分净化除去大部分悬浮物杂质，保证膜过滤系统的正常平稳工作。

对比例2>

本对比例和实施例2采用同一批次的工业级碳酸锂，按照实施例2相同的步骤1-4进行料液处理，只是最后进入双极膜的硫酸锂溶液不加水稀释，直接使用双极膜进行分离，得到三种液体的体积比为，盐水：酸水：碱水=0.72：0.47：0.51。碱液通过蒸发浓缩结晶后得到的单水氢氧化锂纯度为98.72%，硫酸根离子含量0.41%。

实施例3>

工业级碳酸锂制取高纯氢氧化锂

工业级碳酸锂成分：Li₂CO₃ 98.22%、Na₂O 0.22%、CaO 0.38%、SO₄ ^2— 0.42%、Fe₂O₃0.46%、MgO 0.39%、盐及不容物 0.027%。

（1）浸出过程中加入纯水和硫酸，使浸出后液中硫酸锂含量在125g/L，浸出后液ph为3.4，浸出液中Ca 119mg/L、Mg 127mg/L，Fe 135mg/L。

（2）加入氢氧化锂液体调节pH=7.0左右，在60~70℃条件下加入碳酸锂粉末，碳酸锂加入量为理论除去钙、镁、铁所需量的1.1倍，加入硫酸或氢氧化锂控制pH=7.0左右，反应20分钟，通过板框压滤机过滤，滤液中杂质含量为钙 14mg/L，镁 10.6mg/L，Fe9.4mg/L，固体悬浮物为13mg/L。

（3）滤液再通过多介质过滤系统，经多介质过滤系统后，溶液中杂质含量为钙6.9mg/L，镁 7.2mg/L，铁 6.1mg/L，固体悬浮物为2.1mg/L；再通过膜过滤系统后，液体中杂质含量钙 4.1mg/L，镁3.7mg/L，铁 1.8mg/L，固体悬浮物 0.5mg/L。

（4）经过膜过滤系统后的浓水返回多介质过滤系统重新过滤，淡水去树脂吸附系统；以3bv/h的流速通过树脂CN—87，树脂后液中杂质含量为钙 0.81mg/L，镁 0.76mg/L，铁0.53mg/L，固体悬浮物 0.5mg/L。

（5）经过树脂的液再通过双极膜，进水中硫酸锂含量为129g/L，同时加入纯水，纯水和硫酸锂溶液的比例为1:1；经过双极膜后，得到的稀盐水中含硫酸锂含量为74g/L，得到的酸溶液中，硫酸含量为7.49%，硫酸锂含量为0.44g/L，得到的碱液中，氢氧化锂含量为32.5g/L；经过双极膜后三种液体的体积比为为：稀盐水：酸水：碱水=1.3：0.97: 1。

（6）得到的碱液通过蒸发浓缩后得到的单水氢氧化锂含量为99.28%。

实施例4>

工业级碳酸锂制取高纯氢氧化锂

工业级碳酸锂成分：Li₂CO₃ 98.22%、Na₂O 0.22%、CaO 0.38%、SO₄ ^2— 0.42%、Fe₂O₃0.46%、MgO 0.39%、盐及不容物 0.027%。

（1）浸出过程中加入纯水和硫酸，使浸出后液中硫酸锂含量在124g/L，浸出后液pH=3.2，浸出液中Ca 121mg/L、Mg 126mg/L，Fe 135mg/L。

（2）加入氢氧化锂液体调节pH=7.0左右，在60~70℃条件下加入碳酸锂粉末，碳酸锂加入量为理论除去钙、镁、铁所需量的1.05倍，加入硫酸或氢氧化锂控制pH=7.0左右，反应18分钟，通过板框压滤机过滤，滤液中杂质含量为钙 13.5mg/L，镁 11.6mg/L，铁9.7mg/L，固体悬浮物为14mg/L。

（3）滤液再通过多介质过滤系统，经多介质过滤系统后，溶液中杂质含量为钙7.0mg/L，镁7.1mg/L，铁6.2mg/L，固体悬浮物为2.3mg/L；再通过膜过滤系统后，液体中杂质含量钙4.2mg/L，镁3.7mg/L，铁2.0mg/L，固体悬浮物0.52mg/L。

（4）经过膜过滤系统后的浓水返回多介质过滤系统重新过滤，淡水去树脂吸附系统；以3bv/h的流速通过树脂CN—87，树脂后液中杂质含量为钙0.80mg/L，镁0.75mg/L，铁0.52mg/L，固体悬浮物0.52mg/L。

（5）经过树脂的液再通过双极膜，进水中硫酸锂含量为128g/L，同时加入纯水，纯水和硫酸锂溶液的比例为1：1.5；经过双极膜后，得到的稀盐水中含硫酸锂含量为56g/L，得到的酸溶液中，硫酸含量为6.95%，硫酸锂含量为0.34g/L，得到的碱液中，氢氧化锂含量为30.3g/L；经过双极膜后三种液体的体积比为为：稀盐水：酸水：碱水=1.3：0.97：1。

（6）得到的碱液通过蒸发浓缩后得到的单水氢氧化锂含量为99.48%。通过将进入双极膜的硫酸锂加水稀释，得到浓度较低的溶液，可以更好实现了双极膜的选择性，得到的碱水经过蒸发浓缩结晶的产物氢氧化锂含量更高。

对比例3>

本对比例和实施例4采用相同的碳酸锂原料，按照实施例4相同的步骤1-3进行浸出、溶解、调节pH、沉淀、压滤和多介质过滤处理。经过多介质过滤器处理以后的料液不经过树脂吸附，直接进入双极膜进行双极膜渗析分离。加入一倍体积的纯水稀释硫酸锂溶液，然后双极膜分离，经过双极膜后三种液体的体积比为为：稀盐水：酸水：碱水=1.3：0.97：1。碱水（碱液或氢氧化锂溶液）经过蒸发浓缩结晶，得到单水氢氧化锂，其纯度为98.52%。

通过上述实施例和对比例将碳酸锂原料制备高纯度氢氧化锂的工艺，可以看出对于碳酸锂原料的处理步骤必须严格按照一定顺序进行，以确保原料成分中的各种杂质离子得到充分净化去除。如果工艺发生变化，那么脱除杂质离子的效果会受到非常大的影响，一方面是各脱杂质工序的负荷能力有限，另一方面是分离杂质非常低的情况下，进一步脱去杂质变得非常困难，必须严格控制生产工序及参数条件，才能有效保证氢氧化锂产物的高品质。

Claims (7)

1.一种制取氢氧化锂的方法，包括以下步骤：

S1、浸出：将原料碳酸锂使用硫酸溶解，得到硫酸锂溶液；

S2、化学除杂：将S1浸出后的硫酸锂溶液，使用氢氧化锂调节溶液pH=6.6~8；

加入碳酸锂进行沉淀，碳酸锂的添加量为溶液中钙、镁杂质以碳酸盐的形式沉淀所需的化学反应剂量1-1.2倍；

然后，将加入碳酸锂沉淀后的料液过滤，所述过滤包括板框压滤机压滤和多介质过滤器过滤，得到第一滤液；

S3、膜过滤：将第一滤液采用膜过滤装置进行过滤，得到第二滤液；

S4、树脂吸附：将第二滤液采用树脂吸附，得到树脂吸附后液；

S5、双极膜分离：将树脂吸附后液加水稀释至硫酸锂浓度＜70g/L，然后以一定的流速通过双极膜，获得稀盐水、酸水和碱水；所述碱水为氢氧化锂溶液；

S6、蒸发浓缩：S5所得碱水经过蒸发浓缩结晶后，母液返回S1用于浸出，所得结晶为单水氢氧化锂，纯度大于99wt%。

2.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S1，原料碳酸锂纯度为x，90wt%≤x≤99wt%。

3.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S2，经过碳酸锂沉淀后的料液，碳酸锂的添加量为反应量的1.05-1.1倍。

4.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S3，膜过滤装置是超滤设备，采用超滤设备进行过滤，超滤设备的膜孔径在20A°－10μm之间。

5.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S4、树脂材料是离子交换树脂、螯合树脂中的一种或几种混合。

6.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S4，树脂吸附后的溶液中，杂质含量为钙0.8-0.95mg/L，镁0.5-0.9mg/L，铁0.4-0.6mg/L，固体悬浮物为0.1-0.8mg/L。

7.如权利要求1所述制取氢氧化锂的方法，其特征在于，S5，稀盐水返回S1浸出使用；酸水为硫酸溶液，返回S1浸出使用。

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