CN113845132A - 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺 - Google Patents

一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113845132A
CN113845132A CN202111250743.0A CN202111250743A CN113845132A CN 113845132 A CN113845132 A CN 113845132A CN 202111250743 A CN202111250743 A CN 202111250743A CN 113845132 A CN113845132 A CN 113845132A
Authority
CN
China
Prior art keywords
kettle
lithium carbonate
stage
liquid
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111250743.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113845132B (zh
Inventor
杨积志
黄磊
李海波
夏辉鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Anhorn Environmental Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Anhorn Environmental Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Anhorn Environmental Technology Co ltd filed Critical Shanghai Anhorn Environmental Technology Co ltd
Priority to CN202111250743.0A priority Critical patent/CN113845132B/zh
Publication of CN113845132A publication Critical patent/CN113845132A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113845132B publication Critical patent/CN113845132B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/08—Carbonates; Bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于电池级碳酸锂制备的系统，包括：一级提纯装置，包括至少一组一级釜，用于工业级碳酸锂的苛化除杂；二级提纯装置，连接在一级提纯装置下游，包括一组或者多组并联布设的用于接收所述一级提纯装置产生的苛化液并对所述苛化液碳化氢解的二级釜，二级釜中设有至少一组用于反应生成的碳化液动态过滤的二级膜组件，二级膜组件的排液口连通至缓存罐，缓存罐的出液口回连至二级釜，二级釜的排渣口连接到固废回收单元，以及二级釜连接用于合格物料后续处理的产品收集单元，本发明的目的在于提供一种充分依靠溶解‑过滤‑洗涤一体化的釜式膜分离装置，联合采用苛化法和附有循环的碳化氢解法从工业级碳酸锂精制电池级碳酸锂的系统。

Description

一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺。
背景技术
近年来，市场对锂电池的需求越来越大，锂电池工业发展也越来越迅速。电池级碳酸锂是制备锂电池正极材料的一种重要锂源材料，如通过碳热还原法生产磷酸铁锂正极材料就是以电池级碳酸锂为锂源原料的，因此电池级碳酸锂需求量在不断上升。与此同时，随着我国卤水提锂技术的逐渐成熟，初级碳酸锂的生产成本、价格迅速下降，工业用高纯度碳酸锂的生产基本是以工业碳酸锂为原料。
关于以工业级碳酸锂精制高纯度碳酸锂的工艺方法，目前工业界常采用苛化法、氢化分解法等。其中，苛化法是利用石灰对其进行苛化，将碳酸锂转化成完全可溶的氢氧化锂，经过滤除去苛化液中的不溶性杂质，然后用二氧化碳碳化制备高纯度的碳酸锂；氢化分解法是用足够多的二氧化碳将碳酸锂转化成溶解度较大的碳酸氢锂，由于大部分的杂质离子不会被氢化溶解，可以沉淀的形式被过滤掉，然后对碳酸氢锂溶液进行加热，来得到高纯度的碳酸锂。工业级碳酸锂中的碳酸锂含量低于99.5％，其碳酸锂的含量波动范围比较大，可从55％到97％变化。对于碳酸锂含量较低的粗碳酸锂，一般使用苛化法较经济，因为氢氧化锂在水中的溶解性比碳酸氢锂更好，从粗碳酸锂中提锂更容易。
钙镁是工业级碳酸锂中的主要杂质，钙镁含量高将严重影响锂离子电池的充放电性能以及使用寿命。因此碳酸锂中钙镁的深度去除是碳酸锂提纯的关键步骤，尤其是钙杂质的去除。有文献研究报导，上述苛化法和氢化分解法得到的精制碳酸锂产品虽然其碳酸锂的含量可以达到工业级电池的国家标准，但钙杂质的含量往往不达标。在对碳酸锂进行提纯的过程中钙离子的分离难度往往比较高。
目前，文献报导的深度除钙方法主要是对碳化液(LiOH或Li2CO3通入过量CO2得到LiHCO3溶液)采用离子交换树脂吸附脱除钙离子、加入络合剂和磷酸锂然后过滤脱除钙离子的方法。离子交换树脂去除钙镁杂质成本过高，而且随着使用次数的增加，离子交换树脂的选择性会大大降低。络合剂中含有的钙离子可溶于水且具有热稳定性，LiHCO3加热转化为Li2CO3后，络合后的钙离子仍稳定存在水相中，经过滤与产品Li2CO3分离，但采用此种方法滤液不能多次重复使用，文献报导含络合剂的碳酸锂过滤母液重复使用四次后络合剂的使用效果会受到严重影响，这就降低了锂的产品收率。采用磷酸锂深度除钙的方法，需要根据碳化液中钙镁等不溶性杂质的含量，精确计算磷酸锂的加入量：加入过少除钙不彻底，加入过多会引入磷酸根杂质离子，进而干扰下游磷酸铁锂制备工艺中磷源原料的使用配比。由于操作条件的波动，不同批次的碳化液钙杂质含量也随之波动，这不便于快速确定磷酸锂的加入量。另外，磷酸锂微溶于水，为增加除钙反应速率，需要将碳化液加温到60℃左右才能获得较满意的结果。
发明内容
鉴于市售工业级碳酸锂杂质含量波动范围大并综合考虑到深度除杂的经济性和技术可行性，本发明的目的之一在于提供一种充分依靠溶解-过滤-洗涤一体化的釜式膜分离装置，联合采用苛化法和附有循环的碳化氢解法从工业级碳酸锂精制电池级碳酸锂的系统，所采用的技术方案如下：
一种用于电池级碳酸锂制备的系统，包括：一级提纯装置，包括至少一组一级釜，用于工业级碳酸锂的苛化除杂；二级提纯装置，连接在一级提纯装置下游，包括一组或者多组并联布设的用于接收所述一级提纯装置产生的苛化液并对所述苛化液碳化氢解的二级釜，所述二级釜中设有至少一组用于动态过滤的二级膜组件，所述二级膜组件的排液口连通至缓存罐，所述缓存罐的出液口回连至二级釜，所述二级釜的排渣口连接到固废回收单元，以及所述二级釜连接用于合格物料后续处理的产品收集单元。
进一步地，所述二级膜组件包括贯穿设置在二级釜上的中空转轴，所述中空转轴上间隔布置多个与之连通且可使液体穿透表面进入内腔的中空膜片，所述中空转轴的一端由驱动组件驱动，另一端连通至所述排液口。
进一步地，所述缓存罐的出液口设有循环管路，所述循环管路分成两路，一路连接到二级釜，另一路回连至一级提纯装置用于将母液应用于下批次物料苛化步骤中。
进一步地，所述一级釜与所述二级釜的外壁分别内装设有加热夹套，所述加热夹套内充盈加热蒸汽；以及所述二级釜内还设有冷却盘管，所述冷却盘管内冷却介质的流向逆向于排液方向。
进一步地，所述二级釜上连通有可调流量的二氧化碳进口管路及与二氧化碳回收单元连通的二氧化碳出口管路，所述二级釜的内部设置有气体分布器，所述气体分布器位于所述二级釜的底部和/或侧壁，所述气体分布器与所述二氧化碳进口管路连通。
进一步地，所述产品收集单元包括顺次连通至二级釜排料口的湿料罐、干燥器以及产品包装单元。
进一步地，所述一级釜中设有至少一组用于动态过滤的一级膜组件，所述一级膜组件包括贯穿设置在一级釜上的中空转轴，所述中空转轴上间隔布置多个与之连通且可使液体穿透表面进入内腔的中空膜片，所述一级膜组件的排液口连接到二级釜原料进口，所述一级釜的排渣口连接到固废回收单元。
进一步地，所述一级釜与二级釜竖向串接，且分别设有连通至所述中空转轴的供气源进入的反冲管路和供洗涤水进入的洗涤水管路，以及分别设有连通至釜顶的放空管，所述固废回收单元连通至相应釜底用于收集滤渣。
进一步地，所述一级釜与二级釜上分别设有去离子水进口管路，所述一级釜上设有原料进口管路，以及所述一级膜组件的排液口还连通至废水回收处理单元。
本发明的目的之二在于提供一种采用以上用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，所采用的技术方案包括如下步骤：
苛化除杂：将过量的氧化钙粉末加入适于反应的一级釜中与粗制碳酸锂充分反应后通过一级膜组件分离出苛化液导入至二级釜中，并将一级釜内的固体滤渣排放至固废回收单元；
碳化氢解：将二氧化碳通入至二级釜内，碳化反应形成酸式碳酸盐，并维持二级釜内压力恒定；
待至碳化反应完成后，通过二级膜组件分离出碳化液导入至缓存罐，并将二级釜内的固体废渣排放至固废回收单元；
将暂存在缓存罐内的碳化液回抽至二级釜中，提升二级釜内温度至分解温度，氢解反应生成碳酸锂沉淀，反应过程中释放的二氧化碳气体排放至二氧化碳回收单元实现循环利用；
多次重复以上碳化氢解及碳化液的分离步骤，直至检测二级釜中生成的碳酸锂的纯度达到要求；
待至氢解反应完成后，通过二级膜组件分离出氢解母液全部导入至缓存罐，并将二级釜内分解制得的碳酸锂产品排放至产品收集单元。
作为优选的，所述的通过二级膜组件分离出碳化液的步骤包括：驱动二级膜组件中位于二级釜中部的中空转轴旋转，带动在中空转轴上间隔设置且相互连通的膜片旋转，反应生成的母液在膜片两侧的压差作用下从膜片表面渗透并汇聚至中空转轴内腔排出至缓存罐。
作为优选的，所述的固体滤渣排放至固废回收单元的步骤包括：通过反冲管路用气源反吹，并通过洗涤水管路用去离子水洗涤，将滤渣排放到固废回收单元。
作为优选的，所述的碳化氢解步骤还包括：将暂存在缓存罐中的氢解母液回输至一级釜中用于下批次物料苛化步骤中。
作为优选的，还包括步骤：
原料洗涤：将粗碳酸锂原料计量加入一级釜内并配以适量的去离子水溶解，同时启动一级膜组件进行搅拌并通过加热夹套提供一级釜内适宜的溶解温度；待至设定时长后，通过一级膜组件分离出废水排放至废水回收处理单元进行循环使用，一级釜内的粗制碳酸锂洗料用于后续的苛化除杂步骤之中。
作为优选的，所述苛化除杂和所述氢解反应的温度为50-100℃；所述二级釜中碳化反应时的温度为0-40℃，压力为0-1MPa；所述一级膜组件与所述二级膜组件的旋转速度为0-1500r/min。
本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
1)系统将苛化提纯与碳化氢解提纯两种工艺联合在一起，且通过碳化氢解提纯工艺实现钙镁杂质的深度去除，原料适用范围更宽；
2)系统采用动态膜错流过滤避免了在深度除杂阶段碳化液过滤时固废颗粒尺寸较小，易于在膜片表面形成粘连的弊端，实现了碳化液的精密过滤；并且膜片的过滤面积更大，设备的生产强度增强，分离效率高、节能；
3)系统通过缓存罐出液口设置的循环管路可将氢解母液回输至一级釜内用于下批次物料的苛化步骤之中，从而提高碳酸锂产品的锂收率；
4)系统可循环利用二氧化碳和部分工艺用水，资源利用率提升；
5)工艺之中采用两级釜串联的实现方式，设备数量较少，生产成本可控，较之离子交换树脂与络合剂的除杂方式还具有经济可靠的特点；
6)工艺之中未引入新的分离介质，从而避免由此引入新杂质的问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中一种用于电池级碳酸锂制备的系统的结构示意图。
图中标注符号的含义如下：
100-一级釜，110-反冲管路，120-洗涤水管路，130-去离子水进口管路，140-原料进口管路，150-氧化钙进口管路，180-放空管，190-苛化液排出管路；
200-二级釜，240-二氧化碳进口管路，241-调节阀，250-加热夹套，260-冷却盘管；
310-湿料罐，320-干燥器，330-产品包装单元；400-缓存罐；500-废水回收处理单元；600-二氧化碳回收单元；700-固废回收单元。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
以及术语“及/或”为包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；除非另有定义。本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
请参阅图1，示出一种用于电池级碳酸锂制备的系统，具体包括一级提纯装置与二级提纯装置，二级提纯装置连接在一级提纯装置的下游，其中，一级提纯装置用于工业级碳酸锂的苛化除杂，且二级提纯装置用于苛化液的碳化氢解的深度除杂。
在一具体的实现方式中，一级提纯装置包括至少一组一级釜100，二级提纯装置包括竖向串接至一级釜100的一组或者多组并联布设的二级釜200，一级釜100内设有至少一组一级膜组件，二级釜200内设有至少一组二级膜组件，该一级、二级膜组件分别设有多个间隔设置且可使液体穿透表面进入内腔的中空膜片及依次贯穿连接各膜片且可被电机驱动并转动连接在釜璧上的中空转轴，膜片沿中空转轴的轴向等间距布置。该实施方式中通过驱动膜组件中位于釜体中部的中空转轴旋转并带动膜片转动，反应生成的液体产物在膜片两侧的压差作用下从膜片表面渗透并汇聚至中空转轴内腔，实现固液的有效分离。尤其在碳化液的深度除杂阶段，由于固废颗粒尺寸较小，易于在膜片表面形成粘连，本申请通过动态膜片错流过滤，可实现碳化液的精密过滤，并且膜片的过滤面积更大，分离效率高、节能，设备的生产强度更强。
一级釜100顶部连通有原料进口管路140与去离子水进口管路130；以及一级膜组件的排液口设有连通至废水回收处理单元500的废水管路。
一级釜100顶部还连通有氧化钙进口管路150，该氧化钙进口管路150与原料进口管路140共用一个进口；以及一级釜100的外壁装设有加热夹套250，加热夹套250内充盈加热蒸汽；以及一级膜组件的排液口设有连通至二级釜200的苛化液排出管路190；以及一级釜100顶部设有与大气连通的放空管180。
一级釜100顶部还连通有洗涤水管路120与反冲管路110，反冲管路110与洗涤水管路120共用一个进口；以及一级釜100底侧设有连通至固废回收单元700的苛化废渣排出管路。
二级釜200顶部连通有二氧化碳进口管路240与去离子水进口管路130；以及二级釜200内装设有冷却盘管260，该冷却盘管260位于釜壁的内侧，其内部冷却媒介的流向逆向于排液方向，可使液体冷却充分；以及二级膜组件排液口设有连通至缓存罐400的碳化液排出管路。
CO2气体通过二级釜200内部的至少一气体分布器通入釜内，气体分布器与二氧化碳进口管路240连通，气体分布器位于二级釜200的底部和/或侧壁，具体的，位于侧壁的气体分布器为梳子状，包括间隔插入中空膜片之间的梳齿以及连通各个梳齿的连接管。气体分布器的使用能够增加CO2气体与液体的接触界面，从而能够提高反应效率和CO2的利用率。
该缓存罐400的出液口设有循环管路，该循环管路分成两路，一路连接到二级釜200，另一路回连至一级釜100用于将母液应用于下批次物料苛化步骤中，具体的，通过装设在循环管路上的循环泵实现回流。该实施方式中通过缓存罐400出液口设置的循环管路可将氢解母液回输至一级釜内用于下批次物料的苛化步骤之中，从而提高碳酸锂产品的锂收率。
二级釜200顶部还连通有洗涤水管路120与反冲管路110，反冲管路110与洗涤水管路120共用一个进口；以及二级釜200底部设有连通至固废回收单元700的碳化废渣排出管路。
二级釜200的外壁装设有加热夹套250，加热夹套250内充盈有加热蒸汽；以及二级釜200底侧设有连通至产品收集单元的湿料排出管，该产品收集单元包括顺次连通的湿料罐310、干燥器320以及产品包装单元330。
具体的，二级釜200上连通有可调流量的二氧化碳进口管路240及与二氧化碳回收单元600连通的二氧化碳出口管路，以及二氧化碳进口管路240上装设的调节阀241，用于反应气体流量的监控，二氧化碳进出口管路上设置有在线检测仪，用于监测二氧化碳进出口管路内气流中CO2的流量，进而确定相关反应的完成情况。
实施例2
本发明基于以上一种用于电池级碳酸锂制备的系统提出相应的工艺，具体步骤如下：
原料洗涤：用于初步去除可溶性杂质。
关闭一级膜组件中空转轴的排液阀门，停运过滤功能。将粉磨后的粗碳酸锂原料通过原料进口管路140加入到一级釜100中，通过去离子水进口管路130按一定质量比加入去离子水，粗碳酸锂和去离子水质量比的范围为1:3～1:10；
启动一级膜组件进行旋转搅拌，并通过加热夹套250加热釜内混合物到100℃左右，保温1h；
打开一级膜组件中空转轴的排液阀门以及废水管道的阀门到合适的开度，使得含有可溶性杂质的洗涤废水排出到废水回收处理单元500；
通过去离子水进口管路130加入去离子水洗涤，洗涤废液通过废水管路排入废水回收处理单元500。废水经过处理之后可以回用。一级釜100中压力在液位变化时保持为恒压，因放空管180始终打开。
苛化除杂：此步骤主要是将碳酸锂用生石灰转化为可溶的氢氧化锂，经过滤除去不溶的杂质，如碳酸钙、氢氧化镁等。具体操作步骤为：
关闭一级釜100加热夹套250的蒸汽加热阀门，同时关闭一级膜组件中空转轴的排液阀门及废水管路上的阀门；
根据原料杂质含量和碳酸锂的进料量计算氧化钙的理论用量，按一定的过量百分比(处于10％～50％)通过氧化钙进口管路150加入高纯氧化钙粉体；首批次物料通过去离子水进口管路130按质量比为1:5加入去离子水(循环批次用上批次碳化氢解母液和补充的去离子水)；
启动一级膜组件，打开加热夹套250的蒸汽加热阀门，将釜内温度由室温升高到100℃左右，控制蒸汽加热阀门流量，保温100min左右；
打开一级膜组件中空转轴的排液阀门，控制苛化液排出管路190上的阀门开度，趁热开始过滤操作；苛化液(主要成分LiOH)作为滤液导入到二级釜200中；
通过反冲管路110用氮气反吹，并通过洗涤水管路120用去离子水洗涤，将一级釜100中的滤渣(含少量洗涤水)排放到固废回收单元700；
检查相关阀门的开关状态，为一级釜100下次进料做好准备。
碳化氢解：因在二氧化碳足够的情况下，碳酸锂理论上可以完全转化为可溶的碳酸氢锂，而以碳酸盐形式存在的钙镁杂质在碳酸氢锂溶液中只可部分溶解，所以可通过多次碳酸盐-酸式碳酸盐的转换以及过滤操作除去碳化液(LiHCO3溶液)中不溶的钙镁杂质，实现深度除杂。具体操作步骤如下：
启动二级釜200中空转轴驱动电机，关闭加热夹套250的蒸汽加热阀门，打开冷却盘管进出口阀门，将二级釜200内的液体温度降低到25～30℃；
关闭二级釜200放空管180上的阀门，控制二氧化碳的调节阀241的开度,维持釜内操作压力恒定在0.3MPa(g)，通过釜内部的气体分布器向苛化液中连续通入二氧化碳气体；因压力和液位恒定，二氧化碳的通入量和碳化反应的消耗量维持平衡，加压操作可在相同温度下增加二氧化碳的溶解度，从而加速碳化反应过程；
用自控系统监视调节阀241的二氧化碳进料流量，不断用视镜观察二级釜200内的固含量，并检测釜内液体的pH值。当溶液的pH值达到7.8时，关闭调节阀241；
调节碳化液排出管路上的阀门开度，开启过滤过程，控制滤液流量到规定的工艺值；同时用自控仪表监视二级釜200内的压力，当釜内压力降低到过滤压差确定的最低设定压力时，开启调节阀241，并通过自控系统保持釜内压力恒定；
通过液位计判断釜内的碳化液全部排放到缓存罐400以后，关闭调节阀241，关闭碳化液排出管路上的阀门，在保持轴转动的条件下通过反冲管路110通入氮气反吹，并通过洗涤水管路120用少量洗涤水冲洗，将二级釜200内的滤渣排入到固废回收单元700；回收的固体废渣可外售给砖厂或水泥厂作原料利用；
关闭碳化废渣排出管路上的阀门，打开二氧化碳出口管路上的泄压阀和循环管路上的阀门，关闭冷却盘管进出口阀门，将缓存罐400中的碳化液用循环泵打入到二级釜200中；保持放空管180关闭，打开二氧化碳出口管路上的阀门到最大开度，釜内压力恢复到接近环境压力，开启二级釜200的加热夹套250加热，温度升高到90℃时，控制蒸汽流量，保持釜内温度恒定；碳酸氢锂受热分解，生成Li2CO3沉淀或结晶，同时放出CO2，CO2排放到二氧化碳回收单元，压缩后可重复使用；因水分的蒸发有损失，通过去离子水进口管路130适当补充去离子水，保持釜内液位不变；
通过在线检测仪监测二氧化碳出口管路中CO2的含量，当在测量误差内检测不到气流中的CO2时，可认为碳酸氢锂已全部分解，即氢解步骤完成；
继续重复以上碳化氢解及碳化液的分离步骤，直至检测二级釜中Li2CO3的纯度达到要求后，进行后续步骤；
关闭循环管路和二氧化碳出口管路上的阀门，调节碳化液排出管路上的阀门开度，开启过滤过程，控制滤液流量到规定的工艺值；同时用自控仪表监视二级釜200内的压力，当釜内压力降低到过滤压差确定的最低设定压力时，开启调节阀241，并通过自控系统保持釜内压力恒定；
通过液位计判断二级釜200内的氢解母液全部排放到缓存罐400以后，关闭调节阀241和碳化液排出管路上的阀门，在二级膜组件启动运行的条件下通过反冲管路110通入氮气反吹，通过洗涤水管路120用少量洗涤水冲洗，将产品湿料排入到湿料罐310；
湿料罐310中的湿物料经干燥器320干燥处理后送入产品包装单元330进行包装，最后进入储运系统。
其中，缓存罐400中的氢解母液则在下批次物料洗涤操作完成后进行苛化时通过循环泵回输至一级釜100内。
一级膜组件与所述二级膜组件的旋转速度为0-1500r/min。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，包括：
一级提纯装置，包括至少一组一级釜，用于工业级碳酸锂的苛化除杂；
二级提纯装置，连接在一级提纯装置下游，包括一组或者多组并联布设的用于接收所述一级提纯装置产生的苛化液并对所述苛化液碳化氢解的二级釜，所述二级釜中设有至少一组用于动态过滤的二级膜组件，所述二级膜组件的排液口连通至缓存罐，所述缓存罐的出液口回连至二级釜，所述二级釜的排渣口连接到固废回收单元，以及所述二级釜连接用于合格物料后续处理的产品收集单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述二级膜组件包括贯穿设置在二级釜上的中空转轴，所述中空转轴上间隔布置多个与之连通且可使液体穿透表面进入内腔的中空膜片，
所述中空转轴的一端由驱动组件驱动，另一端连通至所述排液口。
3.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述缓存罐的出液口设有循环管路，所述循环管路分成两路，一路连接到二级釜，另一路回连至一级提纯装置用于将母液应用于下批次物料苛化步骤中。
4.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述一级釜与所述二级釜的外壁分别装设有加热夹套，所述加热夹套内充盈加热蒸汽；以及
所述二级釜内还设有冷却盘管，所述冷却盘管内冷却媒介的流向逆向于排液方向。
5.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述二级釜上连通有可调流量的二氧化碳进口管路及与二氧化碳回收单元连通的二氧化碳出口管路，所述二级釜的内部设置有气体分布器，所述气体分布器位于所述二级釜的底部和/或侧壁，所述气体分布器与所述二氧化碳进口管路连通。
6.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述产品收集单元包括顺次连通至二级釜排料口的湿料罐、干燥器以及产品包装单元。
7.根据权利要求1所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述一级釜中设有至少一组用于动态过滤的一级膜组件，所述一级膜组件包括贯穿设置在一级釜上的中空转轴，所述中空转轴上间隔布置多个与之连通且可使液体穿透表面进入内腔的中空膜片，所述一级膜组件的排液口连接到二级釜原料进口，所述一级釜的排渣口连接到固废回收单元。
8.根据权利要求7所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述一级釜与二级釜竖向串接，且分别设有连通至所述中空转轴的供气源进入的反冲管路和供洗涤水进入的洗涤水管路，以及分别设有连通至釜顶的放空管，所述固废回收单元连通至相应釜底用于收集滤渣。
9.根据权利要求7所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统，其特征在于，所述一级釜与二级釜上分别设有去离子水进口管路，所述一级釜上设有原料进口管路，以及所述一级膜组件的排液口还连通至废水回收处理单元。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
苛化除杂：
将过量的氧化钙粉末加入适于反应的一级釜中与粗制碳酸锂充分反应后通过一级膜组件分离出苛化液导入至二级釜中，并将一级釜内的固体滤渣排放至固废回收单元；
碳化氢解：
将二氧化碳通入至二级釜内，发生碳化反应生成酸式碳酸盐，并维持二级釜内压力恒定；
待至碳化反应完成后，通过二级膜组件分离出碳化液导入至缓存罐，并将二级釜内的固体废渣排放至固废回收单元；
将暂存在缓存罐内的碳化液回抽至二级釜中，提升二级釜内温度至分解温度，氢解反应生成碳酸锂沉淀，反应过程中释放的二氧化碳气体排放至二氧化碳回收单元实现循环利用；
多次重复以上碳化氢解及碳化液的分离步骤，直至检测二级釜中生成的碳酸锂的纯度达到要求；
待至氢解反应完成后，通过二级膜组件分离出氢解母液导入至缓存罐，并将二级釜内分解制得的碳酸锂产品排放至产品收集单元。
11.根据权利要求10所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，所述的通过二级膜组件分离出碳化液的步骤包括：
驱动二级膜组件中位于二级釜中部的中空转轴旋转，带动在中空转轴上间隔设置且相互连通的膜片旋转，反应生成的母液在膜片两侧的压差作用下从膜片表面渗透并汇聚至中空转轴内腔排出至缓存罐。
12.根据权利要求10所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，所述的固体滤渣排放至固废回收单元的步骤包括：
通过反冲管路用气源反吹，并通过洗涤水管路用去离子水洗涤，将滤渣排放到固废回收单元。
13.根据权利要求10所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，所述的碳化氢解步骤还包括：
将暂存在缓存罐中的氢解母液回输至一级釜中用于下批次物料苛化步骤中。
14.根据权利要求10所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，还包括步骤：
原料洗涤：
将粗碳酸锂原料计量加入一级釜内并配以适量的去离子水溶解，同时启动一级膜组件进行搅拌并通过加热夹套提供一级釜内适宜的溶解温度；
待至设定时长后，通过一级膜组件分离出废水排放至废水回收处理单元进行循环使用，一级釜内的粗制碳酸锂洗料用于后续的苛化除杂步骤之中。
15.根据权利要求10所述的一种用于电池级碳酸锂制备的系统的工艺，其特征在于，
所述苛化除杂和所述氢解反应的温度为50-100℃；
所述二级釜中碳化反应时的温度为0-40℃，压力为0-1MPa；
一级膜组件与所述二级膜组件的旋转速度为0-1500r/min。
CN202111250743.0A 2021-10-26 2021-10-26 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺 Active CN113845132B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111250743.0A CN113845132B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111250743.0A CN113845132B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113845132A true CN113845132A (zh) 2021-12-28
CN113845132B CN113845132B (zh) 2023-04-28

Family

ID=78983101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111250743.0A Active CN113845132B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113845132B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114832751A (zh) * 2022-05-18 2022-08-02 江西纵横特种设备有限公司 一种锂电材料生产用沉锂釜及其沉锂工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4207297A (en) * 1978-03-27 1980-06-10 Foote Mineral Company Process for producing high purity lithium carbonate
CN102826576A (zh) * 2011-09-19 2012-12-19 四川长和华锂科技有限公司 一种工业化生产工业级、电池级或高纯单水氢氧化锂的方法
CN104326495A (zh) * 2014-07-15 2015-02-04 多氟多化工股份有限公司 一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法
CN106395864A (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 山东瑞福锂业有限公司 一种锂辉石烧结碳化法制备电池级碳酸锂的工艺
CN110894077A (zh) * 2019-12-26 2020-03-20 合肥天晟锂业科技有限公司 一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置
US20200385280A1 (en) * 2019-01-18 2020-12-10 Chengdu Chemphys Chemical Industry Co., Ltd Method and System for Preparing Battery Grade and High Purity Grade Lithium Hydroxide and Lithium Carbonate from High-Impurity Lithium Sources

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4207297A (en) * 1978-03-27 1980-06-10 Foote Mineral Company Process for producing high purity lithium carbonate
CN102826576A (zh) * 2011-09-19 2012-12-19 四川长和华锂科技有限公司 一种工业化生产工业级、电池级或高纯单水氢氧化锂的方法
CN104326495A (zh) * 2014-07-15 2015-02-04 多氟多化工股份有限公司 一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法
CN106395864A (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 山东瑞福锂业有限公司 一种锂辉石烧结碳化法制备电池级碳酸锂的工艺
US20200385280A1 (en) * 2019-01-18 2020-12-10 Chengdu Chemphys Chemical Industry Co., Ltd Method and System for Preparing Battery Grade and High Purity Grade Lithium Hydroxide and Lithium Carbonate from High-Impurity Lithium Sources
CN110894077A (zh) * 2019-12-26 2020-03-20 合肥天晟锂业科技有限公司 一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114832751A (zh) * 2022-05-18 2022-08-02 江西纵横特种设备有限公司 一种锂电材料生产用沉锂釜及其沉锂工艺
CN114832751B (zh) * 2022-05-18 2023-08-29 江西纵横特种设备有限公司 一种锂电材料生产用沉锂釜及其沉锂工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN113845132B (zh) 2023-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102190786B1 (ko) 고-불순도 리튬원으로부터 배터리 등급 및 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 시스템
CN108341420B (zh) 从高镁锂比盐湖卤水中直接制取氢氧化锂和碳酸锂的方法
CN102531002B (zh) 一种纯化碳酸锂的方法
CN109319998B (zh) 一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统及工艺
CN108164075A (zh) 一种四钴废水的资源化处理系统及其方法
CN108461749B (zh) 一种三元前驱体生产优化控制装置及其优化控制方法
CN114477245A (zh) 一种工业级碳酸锂连续碳化制备电池碳酸锂的方法
CN106517258B (zh) 电池级碳酸锂的制备方法
CN108217700A (zh) 一种制备电池级碳酸锂的系统和方法
CN115286017A (zh) 一种电池级碳酸锂的制备方法
CN112645365A (zh) 一种用盐湖矿石生产碳酸锂的工艺
CN108793204A (zh) 一种含锂料液制备碳酸锂的方法及系统
CN113845132A (zh) 一种用于电池级碳酸锂制备的系统及工艺
CN111439761A (zh) 一种连续碳化分解制备高纯碳酸锂的方法
CN218222393U (zh) 工业级碳酸锂精制提纯制备电池级碳酸锂的装置
CN111994924A (zh) 一种以工业级碳酸锂为原料生产高纯氟化锂的新方法
CN111559750A (zh) 一种高效连续电子级氟化锂生产工艺
CN214399836U (zh) 一种ro膜后污水的深度处理装置
CN113998715A (zh) 一种从高钙含锂原料中提锂的方法
CN113264549A (zh) 一种活性氧化锌制备新工艺
CN112174170A (zh) 采用双碱联合法从盐湖卤水中深度除镁的工艺
CN208413873U (zh) 一种生产小苏打的装置
CN114644325B (zh) 一种利用副产硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的装置及方法
CN219342321U (zh) 杂质去除装置
CN219463354U (zh) 一种电池级碳酸锂生产设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant