CN111235591B - 一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工产品领域，提供了一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，本发明将硫酸锂浸出液经过净化除杂之后，直接进行双极膜电渗析处理制备电池级单水氢氧化锂，减少了传统方法中由硫酸锂通过苛化法制备单水氢氧化锂时，苛性钠的使用量，省去了低温冻析环节，节约了资源和能源，同时可以降低生产成本；本发明提供的方法制备得到的单水氢氧化锂纯度较高，可满足电池级单水氢氧化锂要求。而且本发明提供的方法中，双极膜电解产生的副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液能够被有效利用，减少废物的排放，且有利于资源充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及化工产品领域，尤其涉及一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法。
背景技术
氢氧化锂在石油、化工原料、电池工业、国防工业、原子能和航天工业均具有广泛的用途。目前制备氢氧化锂的方法一般为碳酸钠加压浸取法和苛化法。
碳酸钠加压浸取法是将经过转型的锂辉石精矿研磨后与碳酸钠混合，然后在200℃下浸出，通入CO2生成可溶性LiHCO3，过滤除去残渣，然后加入精制的石灰乳，反应液经过浓缩结晶得到一水氢氧化锂。但是由于在制备过程中，碳酸钠浸出时要经过高温高压，同时还要使用大量的生石灰，导致产生大量的较难处理的废盐，而且得到的单水氢氧化锂品质较低。
苛化法是将硫酸锂浸出液与氢氧化钠反应，过滤后，将滤液进行低温冷却结晶，离心分离出十水硫酸钠，然后将离心液蒸发结晶后得到氢氧化锂粗品，将氢氧化锂粗品溶解后，加入氢氧化钡，形成硫酸钡难溶物，过滤除去难溶物后，将滤液蒸发浓缩结晶干燥得到单水氢氧化锂。该方法为目前制备单水氢氧化锂的主要方法，但是该方法在低温冷却结晶过程中需要消耗大量的能量，此外所得单水氢氧化锂需要经过多次结晶，才能得到纯度较高的单水氢氧化锂，而且该方法会产生大量的废盐，水资源浪费较多，锂矿资源利用率低下，无法满足低碳环保、绿色经济发展的时代要求。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种直接由锂辉石硫酸浸出液制备电池级单水氢氧化锂的方法，本发明制备得到的单水氢氧化锂品质较高，且整个工艺几乎无废水、废盐产生，锂资源能够最大限度的循环利用。
本发明提供了一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将锂辉矿进行硫酸化焙烧后浸出，得到硫酸锂浸出液；
(2)采用含钙物质调节硫酸锂浸出液的pH值为7.5～14，然后加入碳酸锂进行沉降处理，收集上清液，得到硫酸锂原液；
(3)将所述硫酸锂原液进行过滤，得到滤液；
(4)将所述滤液进行树脂吸附处理，得到硫酸锂预电解液；
(5)将所述硫酸锂预电解液进行双极膜电渗析处理，得到单水氢氧化锂。
优选的，所述步骤(3)中的过滤包括依次进行的板框过滤、多介质过滤、保安过滤和超滤；所述超滤可以替换成微滤，或者替换成超滤和微滤的组合；
或者，所述过滤包括依次进行的板框过滤、保安过滤和陶瓷膜过滤；
或者，所述过滤包括依次进行的板框过滤、保安过滤和管式超滤。
优选的，所述板框过滤的滤膜孔径为3～10μm，压力为0.3～3.0MPa；
多介质过滤的介质包括活性炭、石英砂和多孔陶瓷；
所述保安过滤用滤膜的孔径为1～5μm；
所述超滤用滤膜的孔径为0.01～0.05μm。
优选的，所述微滤用滤膜孔径为0.1～0.5μm。
优选的，所述陶瓷膜过滤用滤膜孔径为0.1～0.5μm；
所述管式超滤用滤膜孔径为0.01～0.5μm。
优选的，所述双极膜电渗析处理的电压为每对膜1.0～3.0V，电流密度为200～1000A/m2。
优选的，在双极膜电渗析处理的碱室中得到氢氧化锂溶液，将所述氢氧化锂溶液进行蒸发结晶，得到单水氢氧化锂。
优选的，所述步骤(5)双极膜电渗析处理过程中会产生副产物，所述副产物为含有硫酸锂的硫酸水溶液，将所述含有硫酸锂的硫酸水溶液与氢氧化钙水溶液进行中和反应后进行过滤，得到硫酸钙固体和含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液；
将所述含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液进行浓缩和过滤处理，得到浓缩液和淡化液；将所述浓缩液返回至步骤(1)硫酸锂浸出液中；将所述淡化液作为纯水重复使用。
优选的，所述步骤(5)双极膜电渗析处理过程中会产生副产物，所述副产物为含有硫酸锂的硫酸水溶液，将所述含有硫酸锂的硫酸水溶液进行蒸发浓缩，得到硫酸锂硫酸浓缩液，或者蒸发浓缩为质量浓度98％的浓硫酸；
当得到硫酸锂硫酸浓缩液时，将所述硫酸锂硫酸浓缩液与浓硫酸按比例混合得到质量浓度为90～97％的硫酸后，回用于步骤(1)硫酸化焙烧阶段；
当得到质量浓度98％的浓硫酸时，将得到的质量浓度98％的浓硫酸进行回收利用。
优选的，所述硫酸锂硫酸浓缩液中硫酸的质量浓度为50～70％。
本发明提供了一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，本发明将硫酸锂浸出液经过净化除杂之后，直接进行双极膜电渗析处理制备电池级单水氢氧化锂，减少了传统方法中由硫酸锂通过苛化法制备单水氢氧化锂时，苛性钠的使用量，省去了低温冻析环节，节约了资源和能源，同时可以降低生产成本；本发明提供的方法制备得到的单水氢氧化锂纯度较高，可满足电池级单水氢氧化锂要求。
附图说明
图1为本发明实施例1～3由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法的流程图；
图2为本发明实施例4由锂辉石硫酸浸出液制备氢氧化锂的方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，包括以下步骤：
(1)将锂辉矿进行硫酸化焙烧后浸出，得到硫酸锂浸出液；
(2)采用含钙物质调节硫酸锂浸出液的pH值为7.5～14，然后加入碳酸锂进行沉降处理，收集上清液，得到硫酸锂原液；
(3)将所述硫酸锂原液进行过滤，得到滤液；
(4)将所述滤液进行树脂吸附处理，得到硫酸锂预电解液；
(5)将所述硫酸锂预电解液进行双极膜电渗析处理，得到单水氢氧化锂。
本发明将锂辉矿进行硫酸化焙烧后浸出，得到硫酸锂浸出液。在本发明中，所述硫酸化焙烧后浸出的过程优选包括以下步骤：
将锂辉矿煅烧使其发生晶形转变，得到转型后的锂辉石；
然后将转型后的锂辉石经细磨后过200目筛，取筛下物与硫酸混合后加热，得到硫酸锂浸出液。
在本发明中，所述硫酸的质量浓度优选为90～97％，更优选为90～96％；所述硫酸的质量为锂辉矿中锂、钠、钾反应全部生成相应硫酸盐所需硫酸理论量的1.4倍。
在本发明中，所述煅烧的温度优选为900～1100℃。本发明对加热的温度和加热的时间没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的加热温度和加热时间即可。本发明在加热过程中锂辉矿与硫酸发生化学反应，锂辉矿中的锂离子被硫酸中的氢离子置换，生成可溶性的硫酸锂与不溶性的脉石。
加热完成后，本发明优选将加热得到的混合物料过滤，收集滤液，得到硫酸锂浸出液。
在本发明中，得到的硫酸锂浸出液中硫酸锂的质量浓度优选为1％～20％，进一步优选为2％～18％，更优选为15％～18％。在本发明中，所述硫酸锂浸出液中除了硫酸锂成分以外，还含有固体杂质、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、悬浮物、微生物胶体、有机物等。
得到硫酸锂浸出液后，本发明采用含钙物质调节硫酸锂浸出液的pH值为7.5～14，得到粗制硫酸锂原液。在本发明中，所述含钙物质优选包括氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或多种。本发明优选采用含钙物质调节硫酸锂浸出液的pH至为8、9、10、11、12或13。本发明对含钙物质种类和用量没有特别要求，能够得到满足上述pH值要求即可。本发明通过调节pH，能够除去硫酸锂浸出液中的氢离子、镁离子、铝离子和铁离子。
得到粗制硫酸锂原液后，本发明采用碳酸锂对粗制硫酸锂原液进行沉降处理，收集上清液，得到硫酸锂原液。
本发明采用碳酸锂对粗制硫酸锂原液进行沉降处理，能够将硫酸锂原液中的钙离子以碳酸钙的形式沉淀。沉降处理完成后，本发明优选对沉降后的体系进行过滤处理，以除去碳酸钙沉淀，收集滤液即上清液，得到硫酸锂原液。
得到硫酸锂原液后，本发明将所述硫酸锂原液进行过滤，得到滤液。
在本发明中，所述过滤优选包括依次进行板框过滤、多介质过滤、保安过滤和超滤；所述超滤可以替换成微滤，或者替换成超滤和微滤的组合；或者，所述过滤包括依次进行的板框过滤、保安过滤和陶瓷膜过滤；或者，所述过滤包括依次进行的板框过滤、保安过滤和管式超滤。
在本发明中，所述板框过滤的滤膜孔径优选为3～10μm，进一步优选为3.5～9.5μm，更优选为4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm；所述板框过滤的压力优选为0.3～3.0MPa，进一步优选为0.5～2.8MPa，更优选为1MPa、1.5MPa、1.6MPa、2MPa或2.5MPa。本发明优选将板框过滤的滤膜孔径和压力控制在上述范围内，能够有效去除硫酸锂原液中的固体杂质、铝离子和铁离子。
板框过滤完成后，本发明将板框过滤的滤液进行多介质过滤。在本发明中，所述多介质过滤的填料优选包括活性炭、石英砂和多孔陶瓷三层过滤介质，所述多介质过滤的填料结构优选为：上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层；所述活性炭的粒径优选为0.6～1mm，堆积密度优选为0.45～0.55t/m3；所述石英砂的粒径优选为1.2～2.5mm，堆积密度优选为1.6～1.75t/m3；所述多孔陶瓷的粒径优选为2～4mm，堆积密度优选为1.9～2.1t/m3。本发明通过多介质过滤能够除去滤液中的悬浮物、微生物胶体、有机物等。
多介质过滤完成后，本发明将多介质过滤的滤液进行保安过滤，所述保安过滤用滤膜的孔径优选为1～5μm，更优选为2～4μm，本发明通过保安过滤能够防止工艺前端板框过滤、多介质过滤部分未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入超滤系统，对超滤系统起到保护作用。
本发明将保安过滤的滤液进行超滤或者微滤处理，收集滤液。在本发明中，所述超滤用滤膜的孔径优选为0.01～0.05μm，更优选为0.02μm、0.03μm或0.04μm。在本发明中，所述微滤用滤膜的孔径优选为0.1～0.5μm。
或者本发明将保安过滤的滤液依次进行超滤和微滤处理，或者本发明将保安过滤的滤液依次进行微滤和超滤处理，所述超滤和微滤处理的具体参数与上文中超滤和微滤的具体参数相同，不再赘述。
本发明通过超滤、微滤或者超滤和微滤的组合处理，能够进一步降低硫酸锂浸出液中残留的COD、悬浮物和大分子溶解物。
或者，在本发明中，所述过滤优选包括依次进行的板框过滤、保安过滤和陶瓷膜过滤。在本发明中，所述板框过滤和保安过滤的具体参数与上文中所述板框过滤和保安过滤的参数相同，在此不再赘述。本发明通过保安过滤能够防止工艺前端板框过滤部分未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入陶瓷膜过滤或者管式超滤系统，对系统起到保护作用。在本发明中，所述陶瓷膜过滤用滤膜孔径优选为0.1～0.5μm。本发明通过陶瓷膜过滤可以除去硫酸锂浸出液中的悬浮物、胶体、大分子溶解物。
或者，在本发明中，所述过滤优选包括依次进行的板框过滤、保安过滤和管式超滤。在本发明中，所述板框过滤和保安过滤的具体参数与上文中所述板框过滤和保安过滤的参数相同，在此不再赘述。在本发明中，所述管式超滤用滤膜孔径优选为0.01～0.5μm。本发明通过管式超滤可以除去硫酸锂浸出液中的悬浮物、胶体、大分子溶解物。
过滤完成后，本发明将过滤的滤液进行树脂吸附处理，得到硫酸锂预电解液。在本发明中，所述树脂优选为螯合树脂，更优选为胺基膦酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂或聚乙烯醇树脂。本发明通过树脂吸附处理，进一步除去硫酸锂浸出液中的钙离子、镁离子，达到双极膜进水要求。
得到硫酸锂预电解液后，本发明将所述硫酸锂预电解液进行双极膜电渗析处理；所述双极膜电渗析处理用双极膜优选包括阳离子交换层、阴离子交换层、位于阳离子交换层和阴离子交换层中间的催化剂层。
在本发明中，所述双极膜电渗析处理的电压优选为每对膜1.0～3.0V，更优选为1.5V、2.0V或2.5V，电流密度优选为200～1000A/m2，更优选为350A/m2、400A/m2、450A/m2、500A/m2、550A/m2、600A/m2、650A/m2、700A/m2、750A/m2、800A/m2、850A/m2、900A/m2或950A/m2。本发明在双极膜电渗析处理过程中，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，硫酸锂预电解液中的锂离子向碱室迁移，与双极膜阴膜面分解出来的氢氧根离子结合生成氢氧化锂，得到氢氧化锂溶液。本发明优选将碱室得到的氢氧化锂溶液进行蒸发结晶，得到单水氢氧化锂；本发明对蒸发结晶的具体实施方式没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明在双极膜电渗析处理过程中会产生副产物，所述副产物为含有硫酸锂的硫酸水溶液，本发明对副产物的处理优选包括以下两种方法，其中一种处理方法为：
将所述含有硫酸锂的硫酸水溶液与氢氧化钙水溶液进行中和反应后进行过滤，得到硫酸钙固体和含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液；然后将所述含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液进行浓缩和过滤处理，得到浓缩液和淡化液；将所述浓缩液返回至硫酸锂浸出液中；将所述淡化液作为水重复使用。在本发明中，所述中和反应后的pH值优选为5～6；所述过滤优选为板框过滤；所述浓缩的方式优选为膜提浓处理，更优选为纳滤或者反渗透浓缩，所述浓缩优选为多次浓缩，所述浓缩的程度优选为：浓缩至浓缩液中硫酸锂浓度为50～120g/L，优选为75～85g/L。
本发明对副产物的另外一种处理方法为：
将所述含有硫酸锂的硫酸水溶液进行蒸发浓缩，得到硫酸锂硫酸浓缩液，或者蒸发浓缩为质量浓度98％的浓硫酸；当得到硫酸锂硫酸浓缩液时，将所述硫酸锂硫酸浓缩液与浓硫酸按比例混合得到质量浓度为90～97％的硫酸后，回用于步骤(1)硫酸化焙烧阶段；在本发明中，所述硫酸锂硫酸浓缩液中硫酸的质量浓度优选为50～70％。
当蒸发浓缩为质量浓度98％的浓硫酸时，将得到的质量浓度为98％的浓硫酸进行回收利用。
本发明提供的方法中，双极膜电解产生的副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液能够被有效利用，减少废物的排放，且有利于资源充分利用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
以图1所示流程图为例，进行实施例1～3，将锂辉石经硫酸化焙烧后浸出，得到硫酸锂浸出液；调节硫酸锂浸出液的pH值为7.5～14，得到硫酸锂原液；将所述硫酸锂原液依次进行板框过滤、多介质过滤、保安过滤和超滤(超滤可替换为超滤和微滤的组合过滤或微滤)或者依次进行板框过滤、保安过滤和陶瓷膜过滤，或者依次进行板框过滤、保安过滤和管式超滤，得到滤液；将所述滤液进行树脂吸附处理，得到硫酸锂预电解液；将所述硫酸锂预电解液进行双极膜电渗析处理，得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液进行蒸发结晶，得到单水氢氧化锂固体；在双极膜电渗析处理过程中，同时还得到了副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液，将含有硫酸锂的硫酸水溶液与氢氧化钙水溶液进行中和反应后进行板框过滤，得到硫酸钙固体和含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液；然后将所述含有硫酸锂的饱和硫酸钙溶液进行浓缩和过滤处理，得到浓缩液和淡化液；将所述浓缩液返回至硫酸锂浸出液中；将所述淡化液作为水重复使用。
实施例1
(1)将锂辉石经过硫酸化焙烧、浸出后得到质量浓度为15.15％的硫酸锂浸出液，硫酸锂浸出液依次经过氢氧化锂调节pH值至8，板框过滤(板框过滤的压力为1.5MPa，滤框的孔径为4μm)、多介质过滤(活性炭、石英砂和多孔陶瓷，其中上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层；活性炭的粒径为0.6～1mm，堆积密度为0.5t/m3；所述石英砂的粒径为1.2～2.5mm，堆积密度为1.7t/m3；所述多孔陶瓷的粒径为2～4mm，堆积密度为2.0t/m3)、保安过滤(保安过滤的滤膜孔径为3μm)、超滤(孔径为0.04μm)和胺基膦酸树脂吸附后，得到硫酸锂预电解液；
(2)将硫酸锂预电解液进行双极膜电解，双极膜由双极膜阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化剂层)和阴离子交换层(P型膜)复合制得，电解的操作电压每对膜为1.5V，电解电流为300A/m2，碱室中得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液经过一次蒸发结晶得到单水氢氧化锂；
(3)将双极膜电解产生的副产物(含有硫酸锂的硫酸水溶液)通入到氢氧化钙水溶液中进行中和至pH值为6，将得到的混合溶液过滤得到硫酸钙固体和滤液；
(4)将步骤(3)得到的滤液经过膜提浓处理，得到浓缩液和淡化液，浓缩液中硫酸锂的浓度为80g/L，将浓缩液通入硫酸锂浸出液中循环使用，将淡化液作为水重复使用。
实施例2
(1)将锂辉石经过硫酸化焙烧、浸出后得到质量浓度为16.32％的硫酸锂浸出液，硫酸锂浸出液依次经过氢氧化锂调节pH值至10，板框过滤(板框过滤的压力为1.6MPa，滤框的孔径为5μm)、多介质过滤(活性炭、石英砂和多孔陶瓷，其中上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层；活性炭的粒径为0.6～1mm，堆积密度为0.45t/m3；所述石英砂的粒径为1.2～2.5mm，堆积密度为1.6t/m3；所述多孔陶瓷的粒径为2～4mm，堆积密度为1.9t/m3)、保安过滤(保安过滤的滤膜孔径为2μm)、超滤(孔径为0.05μm)和聚苯乙烯树脂吸附后，得到硫酸锂预电解液；
(2)将硫酸锂预电解液进行双极膜电解，双极膜由双极膜阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化剂层)和阴离子交换层(P型膜)复合制得，电解的操作电压每对膜为2V，电解电流为600A/m2，碱室中得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液经过一次蒸发结晶得到单水氢氧化锂；
(3)将双极膜电解产生的副产物(含有硫酸锂的硫酸水溶液)通入到氢氧化钙水溶液中进行中和至pH值为5.5，将得到的混合溶液过滤得到硫酸钙固体和滤液；
(4)将步骤(3)得到的滤液经过膜提浓处理，得到浓缩液和淡化液，浓缩液中硫酸锂的浓度为85g/L，将浓缩液通入硫酸锂浸出液中循环使用，将淡化液作为水重复使用。
实施例3
(1)将锂辉石经过硫酸化焙烧、浸出后得到质量浓度为17.13％的硫酸锂浸出液，硫酸锂浸出液依次经过氢氧化锂调节pH至13，板框过滤(板框过滤的压力为2.5MPa，滤框的孔径为8μm)、多介质过滤(活性炭、石英砂和多孔陶瓷，其中上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层；活性炭的粒径为0.6～1mm，堆积密度为0.55t/m3；所述石英砂的粒径为1.2～2.5mm，堆积密度为1.75t/m3；所述多孔陶瓷的粒径为2～4mm，堆积密度为2.1t/m3)、保安过滤(保安过滤的滤膜孔径为4μm)、超滤(孔径为0.01μm)和聚丙烯酸树脂吸附后，得到硫酸锂预电解液；
(2)将硫酸锂预电解液进行双极膜电解，双极膜由双极膜阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化剂层)和阴离子交换层(P型膜)复合制得，电解的操作电压每对膜为3V，电解电流为800A/m2，碱室中得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液经过一次蒸发结晶得到单水氢氧化锂；
(3)将双极膜电解产生的副产物(含有硫酸锂的硫酸水溶液)通入到氢氧化钙水溶液中进行中和至pH值为5.0，将得到的混合溶液过滤得到硫酸钙固体；
(4)将步骤(3)得到的滤液经过膜提浓处理，得到浓缩液和淡化液，浓缩液中硫酸锂的浓度为75g/L，将浓缩液通入硫酸锂浸出液中循环使用，将淡化液作为水重复使用。
按照图2所示流程图进行实施例4，图2与图1的区别在于对双极膜电渗析副产物的处理方法不同，图2将双极膜电渗析得到的副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液进行蒸发浓缩，得到硫酸锂硫酸浓缩液；然后将硫酸锂硫酸浓缩液与浓硫酸按比例混合得到质量浓度为90～97％的硫酸后，回用于硫酸化焙烧阶段。
实施例4
(1)将锂辉石经过硫酸化焙烧、浸出后得到质量浓度为15.5％的硫酸锂浸出液，硫酸锂浸出液依次经过氢氧化锂调节pH至13，板框过滤(板框过滤的压力为2MPa，滤框的孔径为10μm)、多介质过滤(活性炭、石英砂和多孔陶瓷，其中上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层；活性炭的粒径为0.6～1mm，堆积密度为0.5t/m3；所述石英砂的粒径为1.2～2.5mm，堆积密度为1.65t/m3；所述多孔陶瓷的粒径为2～4mm，堆积密度为2.0t/m3)、保安过滤(保安过滤的滤膜孔径为3μm)、超滤(孔径为0.03μm)和聚乙烯醇树脂吸附后，得到硫酸锂预电解液；
(2)将硫酸锂预电解液进行双极膜电解，双极膜由双极膜阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化剂层)和阴离子交换层(P型膜)复合制得，电解的操作电压每对膜为2.8V，电解电流为700A/m2，碱室中得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液经过一次蒸发结晶得到氢氧化锂；
(3)将双极膜电解产生的副产物(含有硫酸锂的硫酸水溶液)进行蒸发浓缩，得到含有硫酸锂的硫酸溶液，所述含有硫酸锂的硫酸溶液中硫酸的质量浓度为65％；
(4)将步骤(3)中得到的含有硫酸锂的硫酸溶液与质量浓度为98％的浓硫酸按一定比例进行勾兑得到质量浓度为91％的硫酸后，回用于锂辉石硫酸焙烧工艺段。
对实施例1～3中，多介质过滤后的滤液、超滤后的滤液、树脂吸附后的硫酸锂预电解液及步骤(4)膜提浓后的浓缩液进行分析，分析结果如表1所示。
表1实施例1～3不同实验阶段的水质分析
对实施例1～3实验过程中的相关参数及生产成本进行分析，结果如表2～4所示。由表2～4可以看出，本发明大幅度的降低了生产成本，提高了行业竞争力。
表2实施例1实验过程相关参数以及生产成本结果
注：进料盐体积为1m3；单位耗电以每Kg单水产品计，日产量忽略操作间隙时间；
初始碱(酸)浓度：为碱(酸)室接收液初始LiOH(H2SO4)溶液浓度，采用酸碱滴定法测定；
初始碱(酸)体积：为碱(酸)室接收液体积，测量容器液位；
排碱(酸)浓度：结束后，碱(酸)室终点LiOH(H2SO4)溶液浓度，采用酸碱滴定法进行滴定；
耗时：碱室碱浓度从初始浓度升至终点浓度所用的总时间；
产碱无水量：指碱室中产生的无水LiOH质量；
产碱单水量：指碱室中产生无水LiOH质量所对应LiOH·H2O质量；
产酸量：指酸室中产生硫酸质量；
产石膏量：指将酸室硫酸中和转化为石膏的质量；
初始盐浓度：指盐室中硫酸锂的初始浓度；
最终盐浓度：指终点时盐室硫酸锂的浓度；
最终盐体积：指盐室中剩余溶液的体积；
耗盐量：指盐室中减少的硫酸锂的质量；
回收盐质量：指从酸室中回收硫酸锂的质量；
盐利用率：回收盐的质量与转化盐质量之和与消耗总盐质量比值；
耗电量：指每批次双极膜工艺段总耗电量；
单位耗电：生产每公斤单水氢氧化锂所需要的电量；
日产单水碱量：设备每天运行24h，理论产单水氢氧化锂的质量。
表3实施例2实验过程相关参数以及生产成本结果
注：进料盐体积为1m3；单位耗电以每Kg单水产品计，日产量忽略操作间隙时间；各项参数含义与表3相同。
表4实施例3实验过程相关参数以及生产成本结果
注：进料盐体积为1m3；单位耗电以每Kg单水产品计，日产量忽略操作间隙时间；各项参数含义与表3相同。
对实施例1～3经过双极膜电解后得到的单水氢氧化锂进行分析，结果如表5所示，由表5可以看出，本发明能够由锂辉石硫酸浸出液制得电池级单水氢氧化锂。
表5实施例1～3制备得到的单水氢氧化锂的相关参数
综上，本发明提供了一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，本发明提供的方法具有成本低、工艺流程短、不使用苛性钠、能耗低、制备得到的单水氢氧化锂纯度高的优点，而且本发明提供的方法中，双极膜电解产生的副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液能够被有效利用，减少废物的排放，且有利于资源充分利用。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种由锂辉石硫酸浸出液制备单水氢氧化锂的方法，其特征在于，为以下步骤：
（1）将锂辉石经过硫酸化焙烧、浸出后得到质量浓度为17.13%的硫酸锂浸出液，硫酸锂浸出液依次经过氢氧化锂调节pH至13，板框过滤：板框过滤的压力为2.5 MPa，滤框的孔径为8 μm；多介质过滤：活性炭、石英砂和多孔陶瓷，其中上层为活性炭层，中层为石英砂层，下层为多孔陶瓷层，活性炭的粒径为0.6~1 mm，堆积密度为0.55 t/m3，所述石英砂的粒径为1.2~2.5 mm，堆积密度为1.75 t/m3，所述多孔陶瓷的粒径为2~4 mm，堆积密度为2.1 t/m3；保 安过滤，保安过滤的滤膜孔径为4 μm；超滤，孔径为0.01 μm；聚丙烯酸树脂吸附后，得到硫酸锂预电解液；
（2）将硫酸锂预电解液进行双极膜电解，双极膜由双极膜阳离子交换层、界面亲水层和阴离子交换层复合制得，电解的操作电压每对膜为3 V，电解电流密度为800 A/m2，碱室中得到氢氧化锂溶液，将氢氧化锂溶液经过一次蒸发结晶得到单水氢氧化锂；
（3）将双极膜电解产生的副产物含有硫酸锂的硫酸水溶液通入到氢氧化钙水溶液中进行中和至pH值为5.0，将得到的混合溶液过滤得到硫酸钙固体；
（4）将步骤（3）得到的滤液经过膜提浓处理，得到浓缩液和淡化液，浓缩液中硫酸锂的浓度为75 g/L，将浓缩液通入硫酸锂浸出液中循环使用，将淡化液作为水重复使用。
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Denomination of invention: A method for preparing monohydrate lithium hydroxide from spodumene sulfuric acid leaching solution Granted publication date: 20210604 Pledgee: Hangzhou High-tech Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Hangzhou Kerui Environmental Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980003983 |