CN113428882A - 一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，所述方法是将锂辉石、钠质盐和钙质盐经过混合、焙烧、中性浸出、净化除杂、沉锂工序制备得到电池级碳酸锂，上述原料及配料配比合理，尤其采用高压浸出，提高浸出效率，缩短浸出时间，并同时采用程序降温方式，分二个阶段逐步降温，进而控制杂质晶体的析出，提高了净化效果，使得难除性杂质也能得到净化，最终制备得到的电池级碳酸锂纯度高，锂转化率达到86‑92%，浸出渣含锂低于0.18%，锂的收率达到88‑90%。并且制备过程中不含硫酸化焙烧，同时锂辉石也不经过高温转型焙烧。与现有技术相比，制备工序简单，环境友好，高效节能。

Description

一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法
技术领域
本发明属于新能源锂电池原材料领域，具体涉及一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法。
背景技术
电池级碳酸锂是锂离子动力电池必不可少的原材料产品，其需求量逐年逐年增长。现有的工业级碳酸锂生产方法主要有两种。一种是采用传统的锂矿石，如锂辉石、锂云母等生产，另一种则是用含锂卤水，如盐湖卤水、地下卤水等生产。由于电池级碳酸锂质量标准要求较高，工业级碳酸锂无法满足需求，其用精制方法处理后，若含有大量的水溶性杂质或水不溶性杂质，则会大大降低电池级碳酸锂的质量。因此，根据原料的性质和杂质的种类，选择适宜的方法去除更多的杂质，提高电池级碳酸锂的质量，一直是本领域所致力追求的。
目前以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂，主要有苛化法、电解法、氢化分解法等。上述方法存在生产工序复杂。也存在直接用锂辉石为原料，采用石灰石焙烧法或硫酸锂苛化冷却结晶法制备电池级碳酸锂。但通常需要高温转型焙烧，然后在酸化焙烧，即经历多次焙烧，或者需要使用硫酸，造成对环境的污染，对设备防腐要求高。因此，需要寻找一种制备工序简单，节约能耗，设备要求低，并能制备杂质含量低，品质高的电池级碳酸锂的方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，所述方法是将锂辉石、钠质盐和钙质盐经过混合、焙烧、中性浸出、净化除杂、沉锂工序制备得到电池级碳酸锂，上述原料及配料配比合理，结合高压浸出、程序降温除杂等方式，提高了净化效果，最终制备得到的电池级碳酸锂纯度高，并且制备工序简单，环境友好，高效节能。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，所述方法是将锂辉石、钠质盐和钙质盐经过混合、焙烧、中性浸出、净化除杂、沉锂工序制备得到电池级碳酸锂，并且所述方法不含硫酸化焙烧，同时锂辉石也不单独经过高温转型焙烧。
进一步，所述锂辉石、钠质盐和钙质盐的重量比为50-70％:20-30％:5-30％。
进一步，所述锂辉石、钠质盐和钙质盐的重量比为60％:22％:18％。
进一步，所述钠质盐为氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠中的一种或两种。
进一步，所述钙质盐为氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、硝酸钙和氢氧化钙中的一种或两种。
本发明还提供了一种具体的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)混合：将锂辉石粉碎过100目筛，与钠质盐和钙质盐混合30-50min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1000℃--1100℃焙烧1.5-2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在常温下浸出30分钟，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却到50℃，调整PH到12.5，然后以2.5℃/min的速度降温至10℃，滤除析出的晶体后，再以1.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入经净化处理的纯碱液(150--300g/L)，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
本发明取得的有益效果为：
本发明提供一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，所述方法是将锂辉石、钠质盐和钙质盐经过混合、焙烧、中性浸出、净化除杂、沉锂工序制备得到电池级碳酸锂，上述原料及配料配比合理，尤其采用常温浸出，简单高效，缩短浸出时间，并同时采用程序降温方式，分二个阶段逐步降温，进而控制杂质晶体的析出，提高了净化效果，使得难除性杂质也能得到净化，最终制备得到的电池级碳酸锂纯度高，锂转化率达到86-92％，浸出渣含锂低于0.18％，锂的收率达到88-90％。并且制备过程中不含硫酸化焙烧，同时锂辉石也不单独经过高温转型焙烧。与现有技术相比，制备工序简单，环境友好，高效节能。
附图说明
图1本发明实施例1电池级碳酸锂的制备工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例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。
对比例1
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、碳酸钠(2.2kg)和硫酸钙(1.8kg)。
(1)转型焙烧：将锂辉石置于回转炉内，在1180℃焙烧2h，使其转型，冷却后粉碎过筛；
(2)混合：将转型并粉碎后的锂辉石与钠质盐和钙质盐混合50min，得到混料；
(3)浸出：将水加入混料，浸出固液比为1:2，在300℃，并在0.8Mpa高压下浸出2h，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却，浸出渣三级逆流洗涤后洗涤液并入卤水，然后过螯合树脂除杂，得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入烧碱，使溶液pH为12，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂0.38％，锂的收率为79.3％。
对比例2
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、碳酸钠(2.2kg)和硫酸钙(1.8kg)。
(1)混合：将锂辉石粉碎过100筛，与钠质盐和钙质盐混合50min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1050℃焙烧2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在300℃，并在0.8Mpa高压下浸出2h，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却室温，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入烧碱，使溶液pH为12，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂0.47％，锂的收率为78.4％。
对比例3
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、碳酸钠(2.2kg)。
(1)混合：将锂辉石粉碎过100筛，与钠质盐混合50min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1050℃焙烧2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在300℃，并在0.8Mpa高压下浸出2h，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却到50℃，然后以2.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入烧碱，使溶液pH为12，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂0.41％，锂的收率为80.2％。
实施例1
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、碳酸钠(2.2kg)和硫酸钙(1.8kg)。
(1)混合：将锂辉石粉碎过100筛，与钠质盐和钙质盐混合50min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1050℃焙烧2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在常温下浸出30分钟，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却到50℃，加入烧碱，使溶液pH为12，然后以2.5℃/min的速度降温至10℃，滤除析出的晶体后，再以1.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入经净化处理的纯碱液(150--300g/L)，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂为0.15％，锂的收率为88.8％。
实施例2
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、碳酸钠(1.2kg)、硫酸钠(1kg)和硫酸钙(1.8kg)。
(1)混合：将锂辉石粉碎过100筛，与钠质盐和钙质盐混合40min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1050℃焙烧2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在常温下浸出30分钟，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却到50℃，加入烧碱，使溶液pH为12，然后以2.5℃/min的速度降温至10℃，滤除析出的晶体后，再以1.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入经净化处理的纯碱液(150--300g/L)，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂0.17％，锂的收率为88.6％。
实施例3
按照以下方法制备电池级碳酸锂。
配料：锂辉石(6kg)、硝酸钠(2.2kg)和硝酸钙(1.8kg)。
(1)混合：将锂辉石粉碎过100目筛，与钠质盐和钙质盐混合40min，得到混料；
(2)焙烧：将混料在1050℃焙烧2h，得到熟料；
(3)中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在常温下浸出30分钟，过滤得到卤水和浸出渣；
(4)净化除杂：将卤水冷却到50℃，加入烧碱，使溶液pH为12，然后以2.5℃/min的速度降温至10℃，滤除析出的晶体后，再以1.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
(5)沉锂：在精制卤水中加入经净化处理的纯碱液(150--300g/L)，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
将得到的碳酸锂烘干，称重，并测定含量，浸出渣含锂为0.11％，锂的收率为90.6％。
将上述试验例制备得到的碳酸锂产品烘干后检测其杂质元素Na、Ca、Fe的含量，结果如下：
试验例 Na(％) Ca(％) Fe(％)
对比例1 0.012 0.0048 0.0010
对比例2 0.009 0.0045 0.0009
对比例3 0.010 0.0035 0.0007
实验例1 0.003 0.0040 0.0005
实验例2 0.005 0.0042 0.0003
实验例3 0.003 0.0037 0.0004
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述方法是将锂辉石、钠质盐和钙质盐经过混合、焙烧、中性浸出、净化除杂、沉锂工序制备得到电池级碳酸锂，并且所述方法不含硫酸化焙烧，同时锂辉石也不经过高温转型焙烧。
2.根据权利要求1所述的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述锂辉石、钠质盐和钙质盐的重量比为50-70%:20-30%:5-30%。
3.根据权利要求1所述的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述锂辉石、钠质盐和钙质盐的重量比为60%:22%:18%。
4.根据权利要求1所述的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述钠质盐为氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述钙质盐为氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、硝酸钙和氢氧化钙中的一种或两种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的锂辉石制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）混合：将锂辉石粉碎过100目筛，与钠质盐和钙质盐混合30-50min，得到混料；
（2）焙烧：将混料在1000℃-1100℃焙烧1.5-2h，得到熟料；
（3）中性浸出：将水加入熟料，浸出固液比为1:2，在常温下浸出30分钟，过滤得到卤水和浸出渣；
（4）净化除杂：将卤水冷却到50℃，调整PH12.5，然后以2.5℃/min的速度降温至10℃，滤除析出的晶体后，再以1.5℃/min的速度降温至0℃，滤除析出的晶体得到精制卤水；
（5）沉锂：在精制卤水中加入纯碱，搅拌静置后过滤，得到电池级碳酸锂。
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