CN112142078A - 一种锂云母制取碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂云母制取碳酸锂的方法，其具体步骤如下；步骤1、浸出；将锂云母与30％工业盐酸混合，加热至105℃‑120℃搅拌使其充分反应1.5‑2h，反应完成后过滤，得母液A；步骤2、萃取：将母液A在搅拌状态下加入萃取剂，搅拌30min，静止分层除去钾铷铯氟，得母液B；步骤3、除杂：向母液B中缓慢滴加氢氧化钠，调节PH至6.5‑8，反应20min，继续向母液B中加入氢氧化钙溶液，调节溶液PH至11‑13，过滤去渣后得母液C。本发明通过采用盐酸法(30％)取代了传统的硫酸法，其摩尔比为1:2.8‑4，降低了反应的温度，降低了设备要求，并精简了工艺操作流程。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池制备技术领域，具体为一种锂云母制取碳酸锂的方法。
背景技术
锂云母又称“鳞云母”，主要成分为KLi1.5Al1.5[AlSi3O10](F,OH)2，含Li2O约为1.23～5.90％，含Al2O3约为23～26％等氧化物，还含铷、铯等其它稀有金属；其中宜春市储藏着世界最大的锂云母矿，氧化锂的可开采量占全国的31％、世界的8.2％。锂云母是最常见的锂矿物，是提炼锂生产碳酸锂的重要矿物，对其进行综合开发利用具有十分重要的经济和战略价值。
我国锂矿资源主要是青海和西藏的盐湖卤水，四川的锂辉石，江西宜春的锂云母。
我国锂消费量(折合碳酸锂)从2010年的3.5万吨到2016年的8.5万吨呈持续增长。2016年我国碳酸锂进口量同比增长97％。
传统以锂云母为原料制取碳酸锂的工艺主要有食盐压煮法、碱压煮法和硫酸法，但都在生产中都会产生大量的废渣，浪费了一些有用元素。这些废渣没有得到利用，废渣里含有酸和碱，外排会造成严重的环境污染。而且反应条件苛刻，高温煅烧或高压反应，造成设备腐蚀等缺陷，大幅增加了生产成本。能源浪费大，设备投资大，三废排放困难，原料利用率底。
以矿石为原料，主要是以锂云母、锂辉石为原料进行提取，目前的提取方法是硫酸法或者硫酸钾和石灰石煅烧结法。硫酸法采用浓硫酸与锂云母矿高温焙烧，碳酸盐沉锂，石灰石煅烧法采用高温沸腾炉煅烧方式，温度一般在1000℃左右，转化率低，能耗高，设备要求高，环境污染大，还有一种锂云母制取碳酸锂工艺，采用的也是硫酸法，如专利申请号201010001287.1《一种从锂云母中提取锂的方法》，其是以锂云母为原料，仍是采用高温煅烧提取工艺能耗高，设备要求高，环境污染大，特别是尾气排放对大气污染非常严重，还有如专利申请号201710347184.2《一种从锂云母矿中提取碳酸锂的方法》，其是采用通过研磨锂云母，再与硫酸低温法反应，该工艺解决了能耗高问题，但是还是存在着废渣量大，对环境污染大的问题。
现有锂云母的生产工艺存在成本高，副产物综合利用低，安全系数低，且对设备腐蚀厉害要求严，对环境污染特别大，尤其是废渣废气，为真正实现锂云母的综合利用，急需探索新的锂云母提取、制备碳酸锂的新型生产工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂云母制取碳酸锂的方法，解决了现有锂云母的生产工艺存在成本高、对环境污染特别大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂云母制取碳酸锂的方法，其具体步骤如下；
步骤1、浸出；将锂云母与30％工业盐酸混合，加热至105℃-120℃搅拌使其充分反应1.5-2h，反应完成后过滤，得母液A；
步骤2、萃取：将母液A在搅拌状态下加入萃取剂，搅拌30min，静止分层除去钾铷铯氟，得母液B；
步骤3、除杂：向母液B中缓慢滴加氢氧化钠，调节PH至6.5-8，反应20min，继续向母液B中加入氢氧化钙溶液，调节溶液PH至11-13，过滤去渣得母液C；
步骤4、除钙：将母液C升温至35-35℃，向母液C中加入饱和碳酸钠溶液，直至母液中没有沉淀生成,，过滤后去渣得母液D；
步骤5、浓缩提取：将母液D加热浓缩至锂离子浓度为30-35g/L，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液，搅拌反应40Min,过滤即可得到99.5％以上纯度的碳酸锂。
优选的，锂云母与30％盐酸的摩尔混合比为1:2.8-4。
优选的，母液A与萃取剂的混合体积比为3:1。
优选的，其氢氧化钠的浓度为4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L。
优选的，其溶液锂离子浓度为30-35g/L，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液保温搅拌过滤。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过采用盐酸法(30％)取代了传统的硫酸法，其摩尔比为1:2.8-4，降低了反应的温度，降低了设备要求，并精简了工艺操作流程，这样就能够保证该盐酸法反应更加安全简单。
2、本发明通过盐酸共沸和萃取剂方法，解决了母液A中钾铷铯氟离子的分离问题，通过萃取剂的混合比这一操作参数，成功分离了钾铷铯和氟离子，提高了副产物的综合利用率。
3、本发明对母液B的中和处理采用的是加入强碱氢氧化钠，对溶液中相应离子的去除采用的是氢氧化钙溶液，氢氧化钠溶液的浓度4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L，为后续浓缩提锂创造便利。
4、本发明是一种能耗低、条件温和、工艺流程简单、对设备要求低，环境污染小，副产物能综合利用，最适合以锂云母为原料制取高纯度的碳酸锂工艺推广应用，从而相比较传统制取碳酸锂的方法来讲本发明具有更大的优越性。
具体实施方式
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种锂云母制取碳酸锂的方法，其具体步骤如下；
步骤1、浸出；将锂云母与30％工业盐酸混合，锂云母与30％盐酸的摩尔混合比为1:2.8-4，通过采用盐酸法(30％)取代了传统的硫酸法且将锂云母与30％工业盐酸混合，锂云母与30％盐酸的摩尔混合比为1:2.8-4的操作，使得其摩尔比为1:2.8-4，降低了反应的温度，降低了设备要求，并精简了工艺操作流程，加热至105℃-120℃搅拌使其充分反应1.5-2h，反应完成后过滤，得母液A；
步骤2、萃取：将母液A在搅拌状态下加入萃取剂，母液A与萃取剂的混合体积比为3:1，通过将母液A在搅拌状态下加入萃取剂，母液A与萃取剂的混合体积比为3:1的方法，解决了母液A中钾铷铯氟离子的分离问题，通过萃取剂的混合比这一操作参数，成功分离了钾铷铯和氟离子，提高了副产物的综合利用率，搅拌30min，静止分层除去钾铷铯氟，得母液B；
步骤3、除杂：向母液B中缓慢滴加氢氧化钠，其氢氧化钠的浓度为4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L，通过向母液B中缓慢滴加氢氧化钠，其氢氧化钠的浓度为4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L，对溶液中相应离子的去除采用的是氢氧化钙溶液，氢氧化钠溶液的浓度4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L，为后续浓缩提锂创造便利，调节PH至6.5-8，反应20min，继续向母液B中加入氢氧化钙溶液，调节溶液PH至11-13，过滤后去渣得母液C；
步骤4、除钙：将母液C升温至35-35℃，向母液C中加入饱和碳酸钠溶液，直至母液中没有沉淀生成,，过滤后去渣得母液D；
步骤5、浓缩提取：将母液D加热浓缩至锂离子浓度为30-35g/L，其溶液锂离子浓度为30-35g/L，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液保温搅拌过滤，使得该反应能耗更低、条件更加温和、工艺流程更加简单，而且对设备的要求低，对环境的污染小，使得副产物能够进行综合利用，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液，搅拌反应40Min,过滤即可得到99.5％以上纯度的碳酸锂。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种锂云母制取碳酸锂的方法，其具体步骤如下；
步骤1、浸出；将锂云母与30％工业盐酸混合，加热至105℃-120℃搅拌使其充分反应1.5-2h，反应完成后过滤，得母液A；
步骤2、萃取：将母液A在搅拌状态下加入萃取剂，搅拌30min，静止分层除去钾铷铯氟，得母液B；
步骤3、除杂：向母液B中缓慢滴加氢氧化钠，调节PH至6.5-8，反应20min，继续向母液B中加入氢氧化钙溶液，调节溶液PH至11-13，过滤去渣得母液C；
步骤4、除钙：将母液C升温至35-35℃，向母液C中加入饱和碳酸钠溶液，直至母液中没有沉淀生成,，过滤去渣得母液D；
步骤5、浓缩提取：将母液D加热浓缩至锂离子浓度为30-35g/L，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液，搅拌反应40Min,过滤即可得到99.5％以上纯度的碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的锂云母制取碳酸锂的方法，其特征在于步骤一，锂云母与30％盐酸的摩尔混合比为1:2.8-4。
3.根据权利要求1所述的锂云母制取碳酸锂的方法，其特征在于步骤二，母液A与萃取剂的混合体积比为3:1。
4.根据权利要求1所述的锂云母制取碳酸锂的方法，其特征在于步骤三，其氢氧化钠的浓度为4mol/L，氢氧化钙溶液的浓度为2mol/L。
5.根据权利要求1所述的锂云母制取碳酸锂的方法，其特征在于步骤五，其溶液锂离子浓度为30-35g/L，控制溶液温度为90℃-95℃，向其加入饱和碳酸钠溶液保温搅拌过滤。
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