CN114620749A - 一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法 - Google Patents

一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法 Download PDF

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Abstract

发明公开了一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,本发明提供该方法包含如下步骤:球磨均混,含钙溶液制备,球磨,旋蒸,高温焙烧,过滤,二氧化碳处理,双极膜电渗析,之后得到高纯电池级氢氧化锂,及其他碱金属碳酸盐。本申请方法通过溶液状态的蔗糖钙混合锂云母粉后焙烧,溶液状态的蔗糖钙不会引入除氧化钙外其他杂志,且利于均匀混合;同时在双极膜电渗析过程之前预先从多种碱金属混合物中分理出碳酸锂,结合双极膜电渗析过程的精确反应,从而得到高纯度电池级氢氧化锂。

Description

一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法
技术领域
本发明涉及氢氧化锂材料制备领域,尤其涉及高纯电池级氢氧化锂制备领域。
背景技术
随着新能源的飞速发展,对上游原材料的需求越来越高,尤其氢氧化锂的需求,进一步对高纯氢氧化锂的需求;而现有氢氧化锂制备方法中对采用锂云母混合石灰石焙烧后浸出得到氢氧化锂,由于石灰石高温反应物中氧化钙含量约为60%,且不同石灰石的高温反应物中氧化钙含量不稳定,其他高温反应物还包括二氧化硅,三氧化二铁,氧化铝等,而除氧化钙外,石灰石高温形成的其他反应物均不对锂云母焙烧过程产生有益效果,且石灰石与锂云母粉采用球磨混合,球磨因素及其他高温反应物的存在,难以实现焙烧过程中氧化钙与锂云母粉纳米级均匀混合,从而难以得到高纯电池级氢氧化锂。
另外,由于锂云母中的其他碱金属元素如钠和钾,导致焙烧工艺生产的氢氧化锂中混合其他碱金属氢氧化物,且难以去除;
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供该方法一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂,该方法包含如下步骤:步骤(1)、球磨均混,将所述锂云母球磨并翻转混合制备锂云母粉;步骤(2)、含钙溶液制备,制备所述含钙溶液,所述含钙溶液具有如下特征:随着温度升高,所述含钙溶液中的溶剂挥发,所述含钙溶液中的溶质在某一温度区间转化为固态,所述固态包括氧化钙,所述某一温度区间小于600摄氏度;步骤(3)、球磨,将步骤(2)中所述含钙溶液与步骤(1)中所述锂云母粉混合球磨;步骤(4)、旋蒸,将步骤(3)中球磨后的混合物进行旋转蒸发得到固体粉;步骤(5)、高温焙烧,对步骤(4)中所述固体粉进行高温焙烧生成焙烧熟粉,所述高温焙烧的最高温度不超过1200摄氏度;步骤(6)、水相球磨,对步骤(5)中所述焙烧熟粉加水进行球磨;步骤(7)、过滤,对步骤(6)球磨后产物进行过滤,得到滤渣和滤液;步骤(8)、二氧化碳处理,对步骤(7)的所述滤液中通入二氧化碳得到碳酸锂沉淀;步骤(9)、双极膜电渗析,将步骤(8)中将所述碳酸锂沉淀及稀盐酸加入双极膜电渗析容器后进行双极膜电渗析过程。
对步骤(1)后所述锂云母粉取样进行含量测试;根据所述含量测试结果计算确定所述锂云母粉及所述蔗糖钙溶液的添加量。
所述蔗糖钙溶液的用量与所述锂云母粉中的铝含量、硅含量及铁含量相关,并满足如下关系:
单位质量所述锂云母粉中,硅元素的物质的量为a;
单位质量所述锂云母粉中,铝元素的物质的量为b;
单位质量所述锂云母粉中,铁元素的物质的量为c;
单位质量所述锂云母粉对应蔗糖钙的物质的量为d;
其中,d=2a+(5/6)b+c。
在步骤(3)的球磨过程,现在球磨罐中加入所述蔗糖钙溶液,之后开启第一速度球磨,之后向所述球磨罐中分多次加入所述锂云母粉至所述锂云母粉被完全加入所述球磨罐中,之后开启第二速度球磨;其中,所述第二速度高于所述第一速度;
在步骤(4)中,对步骤(3)球磨完成后的所述球磨罐进行旋蒸,直至所述球磨罐中的不再看到液体;所述旋蒸过程采用水浴加热,其中水浴温度高于60摄氏度;对旋蒸后的所述球磨罐进行第三速度球磨,所述第三速度小于所述第一速度。
将步骤(4)球磨后的球磨罐内粉体转入回转窑中进行步骤(5)高温焙烧;
其中,所述高温焙烧过程,包括升温阶段和保温阶段,所述升温阶段至1050摄氏度结束,所述升温阶段的温度均匀升高;所述保温阶段温度的温度波动不超过100摄氏度,所述保温阶段的温度范围为830-950摄氏度。
对步骤(5)后粉末转入步骤(6)进行水相球磨;其中,在步骤(6)中,先将纯水加入球磨容器中,之后开启第四速度球磨,之后向所述球磨容器中分多次加入步骤(5)后形成的粉末,之后开启第五速度球磨,所述第五速度大于所述第四速度;步骤(6)中所述球磨容器内温度维持在60-80摄氏度。
对步骤(6)之后的混合物进入步骤(7)过滤过程,步骤(7)产生的滤渣返回步骤(6)二次球磨。
对步骤(7)产生的滤液进入步骤(8),将二氧化碳通入步骤(7)产生的滤液中,过滤得到碳酸锂沉淀,对滤液蒸发结晶得到含钠和钾的碱金属氢氧化物。
将步骤(8)中形成的所述碳酸锂沉淀进入步骤(9),步骤(9)包含原料添加阶段及渗析阶段;所述原料添加阶段包括,将所述碳酸锂沉淀加入双极膜电渗析容器中,及将稀盐酸加入所述双极膜电渗析容器中。
将所述碳酸锂沉淀及所述稀盐酸均加入所述双极膜电渗析容器后进入所述渗析阶段,开启双极膜电渗析过程,产生盐酸及高纯氢氧化锂,产生的盐酸回收用于所述原料添加阶段,对产生的所述高纯氢氧化锂密封保存。
本发明公开的方法,主要具有如下优点:
一,本申请方法通过溶液状态的蔗糖钙混合锂云母粉,能够使得高温焙烧过程中的氧化钙与锂云母粉充分混合,相比现有技术用石灰石混合锂云母,更利于充分反应;同时蔗糖钙高温后除氧化钙外,不会有其他杂质产生,而现有技术用石灰石中出氧化钙外还有大量杂质;所以本申请所用方法提高了锂的提取率及生成氢氧化锂的纯度。
二,本申请在高温焙烧之前测定锂云母中各物质含量,以此确定蔗糖钙的用量,利于充分反应。
三,本申请通过二氧化碳处理从水相球磨浸出后产生的碱金属氢氧化物中分理出碳酸锂,之后将碳酸锂加入含有稀盐酸的双极膜电渗析容器中,经过双极膜电渗析过程生产的盐酸能重复使用;另外由于已经在碱金属氢氧化物中分离出碳酸锂,同时之后通过双极膜电渗析过程,从而得到高纯度电池级氢氧化锂。
附图说明:
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请一种实施例提供的主要工艺示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请中的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
另外,有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解,此类范围格式是用于便利及简洁起见,且应灵活地理解,不仅包含明确地指定为范围限制的数值,而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围,如同明确地指定每一数值及子范围一般。
如本文中所使用,术语“大致”、“大体”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时,所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说,当结合数值使用时,术语可指代小于或等于所述数值的±10%的变化范围,例如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%、或小于或等于±0.05%。举例来说,如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10%(例如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%、或小于或等于±0.05%),那么可认为所述两个数值“大体上”相同。
在具体实施方式及权利要求书中,由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如,如果列出项目A及B,那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A;仅B;或A及B。在另一实例中,如果列出项目A、B及C,那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A;或仅B;仅C;A及B(排除C);A及C(排除B);B及C(排除A);或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,本发明所述低浸或者是叫二次低浸意思相同,精密过滤溶解液或是精密过滤液也是意义相同等,下面实施方式中除特别说明外,各物质组分之间的比均为质量比。
本发明提供该方法一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂,该方法包含如下步骤:
步骤(1)、球磨均混,将所述锂云母球磨并翻转混合制备锂云母粉;球磨翻转过程有利于形成均一锂云母粉;
步骤(2)、含钙溶液制备,制备所述含钙溶液,所述含钙溶液具有如下特征:随着温度升高,所述含钙溶液中的溶剂挥发,所述含钙溶液中的溶质在某一温度区间转化为固态,所述固态包括氧化钙,所述某一温度区间小于600摄氏度;从而使得在焙烧过程中,焙烧反应之前含钙溶液全部以氧化钙形式存在。
步骤(3)、球磨,将步骤(2)中所述含钙溶液与步骤(1)中所述锂云母粉混合球磨;
步骤(4)、旋蒸,将步骤(3)中球磨后的混合物进行旋转蒸发得到固体粉;
步骤(5)、高温焙烧,对步骤(4)中所述固体粉进行高温焙烧生成焙烧熟粉,所述高温焙烧的最高温度不超过1000摄氏度;超过1000摄氏度之后会发生碱金属挥发反应,从而降低锂的提取率。经过焙烧后主要生成碱金属铝酸盐(包括铝酸锂Li2O·Al2O3,铝酸钾K2O·Al2O3,铝酸钠Na2O·Al2O3等)及2CaO·SiO2,5CaO·3Al2O3,2CaO·Fe2O3;另外还会有过量氧化钙及其他杂质。
步骤(6)、水相球磨,对步骤(5)中所述焙烧熟粉加水进行球磨;水相球磨过程中,碱金属铝酸盐会生成碱金属氢氧化物(主要为氢氧化锂,氢氧化钠,氢氧化钾)及氢氧化铝,同时5CaO·3Al2O3,2CaO·Fe2O3;部分水解;
步骤(7)、过滤,对步骤(6)球磨后产物进行过滤,得到滤渣和滤液;滤液主要为碱金属氢氧化物及氢氧化钙;滤渣中存在部分因杂质或其他不溶物包裹而未反应的碱金属硅酸盐,及不溶于水的氢氧化物及硅酸钙等。
步骤(8)、二氧化碳处理,对步骤(7)的所述滤液中通入二氧化碳得到碳酸锂沉淀,及其他碱金属碳酸盐;其他碱金属碳酸盐可结晶处理后利用。
步骤(9)、双极膜电渗析,将步骤(8)中将所述碳酸锂沉淀及稀盐酸加入双极膜电渗析容器后进行双极膜电渗析过程。
对步骤(1)后所述锂云母粉取样进行含量测试;根据所述含量测试结果计算确定所述锂云母粉及所述蔗糖钙溶液的添加量。
所述蔗糖钙溶液的用量与所述锂云母粉中的铝含量、硅含量及铁含量相关,并满足如下关系:
单位质量所述锂云母粉中,硅元素的物质的量为a;
单位质量所述锂云母粉中,铝元素的物质的量为b;
单位质量所述锂云母粉中,铁元素的物质的量为c;
单位质量所述锂云母粉对应蔗糖钙的物质的量为d;
其中,d=2a+(5/6)b+c。
上述公式的设定依据,除了实际工艺调整外,主要根据焙烧后主要生成碱金属铝酸盐及2CaO·SiO2,5CaO·3Al2O3,2CaO·Fe2O3;
在步骤(3)的球磨过程,先在球磨罐中加入所述蔗糖钙溶液,之后开启第一速度球磨,之后向所述球磨罐中分多次加入所述锂云母粉至所述锂云母粉被完全加入所述球磨罐中,之后开启第二速度球磨;其中,所述第二速度高于所述第一速度;从而实现将锂云母粉加入旋转的蔗糖钙溶液中,配合球磨过程,从而有利于锂云母粉的均匀分散。
在步骤(4)中,对步骤(3)球磨完成后的所述球磨罐进行旋蒸,直至所述球磨罐中的不再看到液体;所述旋蒸过程采用水浴加热,其中水浴温度高于60摄氏度;水浴温度超过60摄氏度后,球磨罐中水分蒸发过快,会导致锂云母粉在球磨罐中的不均匀沉降。对旋蒸后的所述球磨罐进行第三速度球磨,所述第三速度小于所述第一速度。用第三速度球磨主要为了打散旋蒸之后凝块的混合物,便于之后焙烧过程,所以不需要很大的第三速度。步骤(3)球磨和步骤(4)旋蒸过程发生在同一球磨罐中,减少了锂云母粉及蔗糖钙混合物的转移损失,及步骤(3)球磨至步骤(4)旋蒸之间锂云母粉在蔗糖钙溶液中的沉降过程。
将步骤(4)球磨后的球磨罐内粉体转入回转窑中进行步骤(5)高温焙烧;
其中,所述高温焙烧过程,包括升温阶段和保温阶段,所述升温阶段至830摄氏度结束,所述升温阶段的温度均匀升高;所述保温阶段温度的温度波动不超过100摄氏度,所述保温阶段的温度范围为830-950摄氏度。由于焙烧反应中氧化钙与锂云母的焙烧反应起始温度约为830摄氏度,高温焙烧的最高温度不超过950摄氏度;超过1000摄氏度之后会发生碱金属挥发反应,从而降低锂的提取率。
对步骤(5)后粉末转入步骤(6)进行水相球磨;其中,在步骤(6)中,先将纯水加入球磨容器中,之后开启第四速度球磨,之后向所述球磨容器中分多次加入步骤(5)后形成的粉末,之后开启第五速度球磨,所述第五速度大于所述第四速度;步骤(6)中所述球磨容器内温度维持在60-80摄氏度。此温度下,有利于水相球磨过程中碱金属硅酸盐的水解。
对步骤(6)之后的混合物进入步骤(7)过滤过程,步骤(7)产生的滤渣返回步骤(6)进行二次球磨。因滤渣中存在部分因杂质或其他不溶物包裹而未反应的碱金属硅酸盐,及不溶于水的氢氧化物及硅酸钙等,所以需要二次球磨
对步骤(7)产生的滤液进入步骤(8),将二氧化碳通入步骤(7)产生的滤液中,过滤得到碳酸锂沉淀,对滤液蒸发结晶得到含钠和钾的碱金属氢氧化物。
将步骤(8)中形成的所述碳酸锂沉淀进入步骤(9),步骤(9)包含原料添加阶段及渗析阶段;所述原料添加阶段包括,将所述碳酸锂沉淀加入双极膜电渗析容器中,及将稀盐酸加入所述双极膜电渗析容器中。
将所述碳酸锂沉淀及所述稀盐酸均加入所述双极膜电渗析容器后进入所述渗析阶段,开启双极膜电渗析过程,产生盐酸及高纯氢氧化锂,产生的盐酸回收用于所述原料添加阶段,对产生的所述高纯氢氧化锂密封保存。
图1所示本申请一种实施例提供的主要工艺示意图;包含如下步骤:
步骤P1、球磨均混,将所述锂云母球磨并翻转混合制备锂云母粉;
步骤P101、对步骤P1后所述锂云母粉取样进行含量测试;根据所述含量测试结果计算确定所述锂云母粉及所述蔗糖钙溶液的添加量。
所述蔗糖钙溶液的用量与所述锂云母粉中的铝含量、硅含量及铁含量相关,并满足如下关系:
单位质量所述锂云母粉中,硅元素的物质的量为a;
单位质量所述锂云母粉中,铝元素的物质的量为b;
单位质量所述锂云母粉中,铁元素的物质的量为c;
单位质量所述锂云母粉对应蔗糖钙的物质的量为d;
其中,d=2a+(5/6)b+c。
经测定,本申请中所用锂云母中各物质含量如下表所以:
Li2O K2O+Na2O Al2O3 SiO2 Fe2O3 Rb2O Cs2O 其他
3.5% 10.3% 23.8% 56.7% 0.51% 1.6% 0.4% 余量
用公式d=2a+(5/6)b+c测算出蔗糖钙的用量,进而制备蔗糖钙溶液,调整蔗糖钙溶液溶度至
步骤P2、含钙溶液制备,制备所述含钙溶液,所述含钙溶液具有如下特征:随着温度升高,所述含钙溶液中的溶剂挥发,所述含钙溶液中的溶质在某一温度区间转化为固态,所述固态包括氧化钙,所述某一温度区间小于600摄氏度;本实施例所用含钙溶液为蔗糖钙,分子结构式如下:(M为Ca);蔗糖(寡二糖)的糖苷键上有一对孤对电子,同时过渡金属离子(M=Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ca2+)具有合适空轨道,在合适温度环境下能与蔗糖形成“配位效应”,经过化学反应络合形成络合态金属;
Figure BDA0003611523500000091
步骤P3、球磨,将步骤P2中所述蔗糖钙溶液与步骤P1中所述锂云母粉混合球磨;此步骤P3的球磨过程,先在球磨罐中加入所述蔗糖钙溶液,之后开启第一速度球磨,之后向所述球磨罐中分多次加入所述锂云母粉至所述锂云母粉被完全加入所述球磨罐中,之后开启第二速度球磨;其中,所述第二速度高于所述第一速度;
步骤P4、旋蒸,将步骤P3中球磨后的混合物进行旋转蒸发得到固体粉;在步骤P4中,对步骤P3球磨完成后的所述球磨罐进行旋蒸,直至所述球磨罐中的不再看到液体;所述旋蒸过程采用水浴加热,其中水浴温度高于60摄氏度;对旋蒸后的所述球磨罐进行第三速度球磨,所述第三速度小于所述第一速度。
将步骤P4球磨后的球磨罐内粉体转入回转窑中进行步骤P5高温焙烧;
步骤P5、高温焙烧,对步骤P4中所述固体粉进行高温焙烧生成焙烧熟粉,所述高温焙烧的最高温度不超过950摄氏度;其中,所述高温焙烧过程,包括升温阶段和保温阶段,所述升温阶段至830摄氏度结束,所述升温阶段的温度均匀升高;所述保温阶段温度的温度波动不超过100摄氏度,所述保温阶段的温度范围为830-950摄氏度。
焙烧过程中具体反映如下:
蔗糖钙分解反应:
(蔗糖钙)C12H22O11Ca→C+CO2↑+H2O↑+CaO(反应温度为190-220摄氏度,此反应为复杂的多步混合反应,此反应式仅表示反应原理)
焙烧反应:
(锂云母粉)Li2O·AI2O3·4SiO2+8CaO→Li2O·Al2O3+4[2CaO·SiO2](焙烧反应温度为830-950摄氏度)
步骤P6、水相球磨,对步骤P5中所述焙烧熟粉加水进行球磨;在步骤P6中,先将纯水加入球磨容器中,之后开启第四速度球磨,之后向所述球磨容器中分多次加入步骤P5后形成的粉末,之后开启第五速度球磨,所述第五速度大于所述第四速度;步骤P6中所述球磨容器内温度维持在60-80摄氏度。
水相球磨反应(以下两个反应在水相球磨过程中均有发生):
Li2O·AI2O3+H2O→2LiOH+AI(OH)3↓
Li2O·AI2O3+Ca(OH)2→2LiOH+CaO·AI2O3↓
步骤P7、过滤,对步骤P6球磨后产物进行过滤,得到滤渣和滤液;步骤P7产生的滤渣经历步骤P701返回步骤P6二次球磨。
步骤P8、二氧化碳处理,将二氧化碳通入步骤P7产生的滤液中,过滤得到碳酸锂沉淀,对滤液蒸发结晶得到含钠和钾的碱金属氢氧化物;
步骤P9、双极膜电渗析,对步骤P8中所述提纯滤液进行双极膜电渗析过程得到不同碱金属氢氧化物。步骤P9包含原料添加阶段及渗析阶段;所述原料添加阶段包括,将所述碳酸锂沉淀加入双极膜电渗析容器中,及将稀盐酸加入所述双极膜电渗析容器中。
将所述碳酸锂沉淀及所述稀盐酸均加入所述双极膜电渗析容器后进入所述渗析阶段,开启双极膜电渗析过程,产生盐酸及高纯氢氧化锂,产生的盐酸回收用于所述原料添加阶段,对产生的所述高纯氢氧化锂密封保存。
本发明公开的方法,主要具有如下优点:
本申请方法通过溶液状态的蔗糖钙混合锂云母粉,能够使得高温焙烧过程中的氧化钙与锂云母粉充分混合,相比现有技术用石灰石混合锂云母,更利于充分反应;同时蔗糖钙高温后除氧化钙外,不会有其他杂质产生,而现有技术用石灰石中出氧化钙外还有大量杂质;所以本申请所用方法提高了锂的提取率及生成氢氧化锂的纯度。
本申请在高温焙烧之前测定锂云母中各物质含量,以此确定蔗糖钙的用量,利于充分反应。
本申请通过二氧化碳处理从水相球磨浸出后产生的碱金属氢氧化物中分理出碳酸锂,之后将碳酸锂加入含有稀盐酸的双极膜电渗析容器中,经过双极膜电渗析过程生产的盐酸能重复使用;另外由于已经在碱金属氢氧化物中分离出碳酸锂,同时之后通过双极膜电渗析过程,从而得到高纯度电池级氢氧化锂。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。虽然已参考本申请的特定实施例描述并说明本申请,但是这些描述和说明并不限制本申请。所属领域的技术人员可清晰地理解,在不脱离如由所附权利要求书定义的本申请的真实精神和范围的情况下,可进行各种改变,以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本申请的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法,但应理解,可在不脱离本申请的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此,除非本文中特别指示,否则操作的次序和分组并非本申请的限制。

Claims (10)

1.一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,该方法包含如下步骤:
步骤(1)、球磨均混
将所述锂云母球磨并翻转混合制备锂云母粉;
步骤(2)、含钙溶液制备
制备所述含钙溶液,所述含钙溶液具有如下特征:随着温度升高,所述含钙溶液中的溶剂挥发,所述含钙溶液中的溶质在某一温度区间转化为固态,所述固态包括氧化钙,所述某一温度区间小于600摄氏度;
步骤(3)、球磨
将步骤(2)中所述含钙溶液与步骤(1)中所述锂云母粉混合球磨
步骤(4)、旋蒸
将步骤(3)中球磨后的混合物进行旋转蒸发得到固体粉;
步骤(5)、高温焙烧
对步骤(4)中所述固体粉进行高温焙烧生成焙烧熟粉,所述高温焙烧的最高温度不超过1200摄氏度;
步骤(6)、水相球磨
对步骤(5)中所述焙烧熟粉加水进行球磨;
步骤(7)、过滤
对步骤(6)球磨后产物进行过滤,得到滤渣和滤液;
步骤(8)、二氧化碳处理
对步骤(7)的所述滤液中通入二氧化碳得到碳酸锂沉淀;
步骤(9)、双极膜电渗析
将步骤(8)中将所述碳酸锂沉淀及稀盐酸加入双极膜电渗析容器后进行双极膜电渗析过程。
2.根据权利要求1所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,对步骤(1)后所述锂云母粉取样进行含量测试;根据所述含量测试结果计算确定所述锂云母粉及所述蔗糖钙溶液的添加量。
3.根据权利要求2所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,所述蔗糖钙溶液的用量与所述锂云母粉中的铝含量、硅含量及铁含量相关,并满足如下关系:
单位质量所述锂云母粉中,硅元素的物质的量为a;
单位质量所述锂云母粉中,铝元素的物质的量为b;
单位质量所述锂云母粉中,铁元素的物质的量为c;
单位质量所述锂云母粉对应蔗糖钙的物质的量为d;
其中,d=2a+(5/6)b+c。
4.根据权利要求3所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,在步骤(3)的球磨过程,先在球磨罐中加入所述蔗糖钙溶液,之后开启第一速度球磨,之后向所述球磨罐中分多次加入所述锂云母粉至所述锂云母粉被完全加入所述球磨罐中,之后开启第二速度球磨;其中,所述第二速度高于所述第一速度;
在步骤(4)中,对步骤(3)球磨完成后的所述球磨罐进行旋蒸,直至所述球磨罐中的不再看到液体;所述旋蒸过程采用水浴加热,其中水浴温度高于60摄氏度;对旋蒸后的所述球磨罐进行第三速度球磨,所述第三速度小于所述第一速度。
5.根据权利要求4所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,将步骤(4)球磨后的球磨罐内粉体转入回转窑中进行步骤(5)高温焙烧;
其中,所述高温焙烧过程,包括升温阶段和保温阶段,所述升温阶段至1050摄氏度结束,所述升温阶段的温度均匀升高;所述保温阶段温度的温度波动不超过100摄氏度,所述保温阶段的温度范围为830-950摄氏度。
6.根据权利要求5所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,对步骤(5)后粉末转入步骤(6)进行水相球磨;其中,在步骤(6)中,先将纯水加入球磨容器中,之后开启第四速度球磨,之后向所述球磨容器中分多次加入步骤(5)后形成的粉末,之后开启第五速度球磨,所述第五速度大于所述第四速度;步骤(6)中所述球磨容器内温度维持在60-80摄氏度。
7.根据权利要求6所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于,对步骤(6)之后的混合物进入步骤(7)过滤过程,步骤(7)产生的滤渣返回步骤(6)二次球磨。
8.根据权利要求7所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于在,对步骤(7)产生的滤液进入步骤(8),将二氧化碳通入步骤(7)产生的滤液中,过滤得到碳酸锂沉淀,对滤液蒸发结晶得到含钠和钾的碱金属碳酸盐。
9.根据权利要求8所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于在,将步骤(8)中形成的所述碳酸锂沉淀进入步骤(9),步骤(9)包含原料添加阶段及渗析阶段;所述原料添加阶段包括,将稀盐酸加入双极膜电渗析容器中,及将所述碳酸锂沉淀加入所述双极膜电渗析容器中。
10.根据权利要求9所述的一种蔗糖钙焙烧锂云母制备电池级氢氧化锂的方法,其特征在于在,将所述碳酸锂沉淀及所述稀盐酸均加入所述双极膜电渗析容器后进入所述渗析阶段,开启双极膜电渗析过程,产生盐酸及高纯氢氧化锂,产生的盐酸回收用于所述原料添加阶段,对产生的所述高纯氢氧化锂密封保存。
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