CN112299455A - 利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,包括以下步骤:S1,浆化和碳化;S2,过滤;S3,热解;S4,离心分离及干燥;S5,气流粉碎及包装。本发明将普通碳酸锂用纯净二氧化碳高压碳化,母液过滤后的清液将不溶性碳酸盐杂质除去,纯化后的二次母液进入热解釜分解,二氧化碳除湿回收,热解液中的碳酸锂固体用离心过滤机过滤后,得到工业级或电池级碳酸锂,该方法工艺简单,易操作,成本低,能耗低,制得的产品纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸锂制备技术领域,具体为利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法。
背景技术
随着新能源产业的发展,尤其是锂离子动力电池车的爆发式增长,作为基础原料的碳酸锂需求旺盛,而目前生产的碳酸锂基本都是粗制的,不能应用于陶瓷、玻璃、冶铝、润滑剂等工业,也不能直接用在电池材料的生产中,需要对其进行提纯,以满足市场对工业级或电池级碳酸锂的需求。
目前,常见的以工业碳酸锂生产电池级碳酸锂的工艺主要包括:电解法、重结晶法等两种方法。
电解法:以粗碳酸锂为原料,将Li 2CO 3溶于HCl,经沉降和其它处理,除去Ca、Mg等绝大多数阳离子杂质后用作电解槽的阳极液。该电解过程可很完全地进行,能得到很高纯度的Li 2CO 3尤其是其它方法难于处理的Ca 2+、Mg 2+等杂质可降到更低的范围。该方法虽流程较短,但对膜的要求较高,电耗也大。
重结晶法:由于Li2CO3在水中的溶解度在高温下反而低于常温(加Li2CO3溶解度),而其它杂质很少有这种性质,因此可用加热溶解Li2CO3,然后冷却析出的方法精制Li2CO3,从而获得产品,但Li2CO3溶解度极低,溶解也较缓慢,在加热煮沸析出的过程中,要强烈搅拌使产品不至于粘壁过多。该方法一次回收率约40%,母液量极大,但视杂质情况可反复循环使用以提高回收率。该方法简单易行,除杂效果极佳,但Li 2CO 3溶解度很小,物料流通量过大,能耗也很大,生产量受设备限制,母液循环时还需要一定的降温时间,生产周期较长。
为此,我们提出一种利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,该方法工艺简单,易操作,成本低,能耗低,制得的产品纯度高。
发明内容
本发明的目的在于提供利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,包括以下步骤:
S1,浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在35℃以下为宜,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;
S2,过滤,经过碳化处理的物料通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;
S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;
S4,离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,送至离心机进行离心分离,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;
S5,气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
优选的,所述S1步骤中加压碳化段的二氧化碳分压为0.6-2.0MPa。
优选的,所述S1步骤中碳酸氢锂的溶解温度在20-35℃。
优选的,所述S3步骤中的热解过程温度控制在80-90℃。
优选的,所述S4步骤中离心机的转速为500-900r/min。
优选的,所述S4步骤中热解料液调整固液比为1:4。
优选的,所述S2步骤中经过碳化处理的物料由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明将普通碳酸锂用纯净二氧化碳高压碳化,母液过滤后的清液将不溶性碳酸盐杂质除去,纯化后的二次母液进入热解釜分解,二氧化碳除湿回收,热解液中的碳酸锂固体用离心过滤机过滤后,得到工业级或电池级碳酸锂,该方法工艺简单,易操作,成本低,能耗低,制得的产品纯度高。
附图说明
图1为本发明的操作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,包括以下步骤:
S1,浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在35℃以下为宜,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;
S2,过滤,经过碳化处理的物料(由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成),通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;
S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;
S4,离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,送至离心机进行离心分离,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;
S5,气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
在具体实施的时候,所述步骤S1中加压碳化段的二氧化碳分压为0.6-2.0MPa。
在具体实施的时候,所述步骤S1中碳酸氢锂的溶解温度在20-35℃。
在具体实施的时候,所述热解过程的温度控制在80-90℃。
在具体实施的时候,所述S4步骤中离心机的转速为500-900r/min。
在具体实施的时候,所述热解料液调整固液比为1:4。
实施例1
工业级或电池级碳酸锂制备方法:浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在20℃,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;过滤,经过碳化处理的物料由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成,通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程的温度控制在80℃,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,热解料液调整的固液比为1:4,送至离心机进行离心分离,离心机的转速为500r/min,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
产品中碳酸锂含量≥99.2%,产品的产率为94.22%,产品的品位为98.50%,产品的回收率为96.30%。
实施例2
工业级或电池级碳酸锂制备方法:浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在28℃,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;过滤,经过碳化处理的物料由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成,通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程的温度控制在85℃,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,热解料液调整的固液比为1:4,送至离心机进行离心分离,离心机的转速为700r/min,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
产品中碳酸锂含量≥99.6%,产品的产率为96.36%,产品的品位为99.38%,产品的回收率为97.54%。
实施例3
工业级或电池级碳酸锂制备方法:浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在35℃,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;过滤,经过碳化处理的物料由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成,通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程的温度控制在90℃,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,热解料液调整的固液比为1:4,送至离心机进行离心分离,离心机的转速为900r/min,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
产品中碳酸锂含量≥98.3%,产品的产率为94.78%,产品的品位为97.85%,产品的回收率为96.28%。
综上所述:将实施例1、实施例2和实施例3进行对比可知,在实施例2中的生产条件下,产品中碳酸锂含量最高,产品的产率、产品的品位和产品的回收率最好。
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 (7)
1.利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,浆化和碳化,碳酸锂原料与纯水通过混合浆化,浆液调配至一定浓度后送入加压碳化塔,二氧化碳气体从加压碳化塔底部进入,加压碳化段的二氧化碳分压为0.6MPa以上,碳化时间根据实际生产情况进行调整,由于碳化过程发热后温度在70℃以上,碳酸氢锂的溶解温度在35℃以下为宜,因此该过程需要冷却,碳化结束后,不溶杂质沉淀固相,混合液进入过滤分离工序;
S2,过滤,经过碳化处理的物料通过压滤机过滤,滤渣进入固体废渣暂存库,滤液进入热解工序;
S3,热解,压滤机的滤液通过泵扬至热解釜进行热解反应,热解后得到含Ca2+的热解母液和碳酸锂晶体,热解过程吸热,热解过程中不断放出二氧化碳与少量蒸汽的混合气体,该部分气体经过除湿机组处理,将水分除去后进入碳化工序循环利用,热解后的料液进入去离心工序;
S4,离心分离及干燥,热解料液调整至合适的固液比后,送至离心机进行离心分离,离心分离后的母液经凉水塔或冷水机组冷却后,返回浆化工序循环利用,离心后的碳酸锂进入烘干工序进行干燥;
S5,气流粉碎及包装,烘干后的物料轻度结块,通过高速气流使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞从而进行粉碎,粉碎后的物料进入包装工序进行产品包装,得到产品。
2.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S1步骤中加压碳化段的二氧化碳分压为0.6-2.0MPa。
3.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S1步骤中碳酸氢锂的溶解温度在20-35℃。
4.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S3步骤中热解过程的温度控制在80-90℃。
5.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S4步骤中离心机的转速为500-900r/min。
6.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S4步骤中热解料液调整的固液比为1:4。
7.根据权利要求1所述的利用粗制碳酸锂直接制备工业级或电池级碳酸锂的方法,其特征在于:所述S2步骤中经过碳化处理的物料由碳酸氢锂溶液和不溶杂质组成。
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