EP4724162A1 - Vorrichtung zur erzeugung von lithiumkarbonat-kristallen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen, gesteuerten Kristallisation von Metallsalz-Kristallen, insbesondere Lithiumkarbonat-Kristallen. Diese Kristalle können in großer Homogenität großtechnisch hergestellt werden.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Lithiumkarbonat-Kristallen

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur kontinuierlichen und gesteuerten Kristallisation von Lithiumkarbonat, kann aber auch für vergleichbare, vorzugsweise anorganische Kristalle verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Herstellung von Kristallen mit definierter Korngröße, Partikelverteilung und Kornstruktur, vor allem von Lithiumkarbonat, aber auch insbesondere von anderen Metallhydroxiden, Metallkarbonaten, Metallsulfaten, Metallnitraten, Amino-, und Carbonsäuren sowie deren Salze durch Ausfällen aus ihren wässrigen Lösungen.

Das Grundprinzip der Kristallisation oder Fällung von Feststoffen aus einer wässrigen Lösung besteht darin, eine Übersättigung des gelösten Feststoffs in der wässrigen Lösung zu bewirken, um den Kristallisations- beziehungsweise Fällprozess durch Übersättigungsabbau kontrolliert durchzuführen. Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. So besteht die Möglichkeit der Fällungsreaktion, wobei in einem Rührgefäß die Lösung eines Edukts vorgelegt wird und ein zugehöriges Fällungsmittel unter Rühren zugetropft oder anderweitig zudosiert wird. Idealerweise sollen die ausgefällten Partikel eine homogene Partikelgröße und einheitliche Partikelstruktur aufweisen. Auch bei kontinuierlichen Verfahren, bei denen Edukt- und Fällungsmittel kontinuierlich zugeführt werden, gilt es homogene Reaktionsbedingungen im Rührgefäß zu gewährleisten und eine unkontrollierte Kristallbildung zu vermeiden. Im Fall der Lithiumkarbonatproduktion kann beispielsweise Lithiumkarbonat (U2CO3) durch Zugabe von Alkalikarbonaten (Fällungsmittel) zu einer Lithiumsalzlösung (Edukt) durchgeführt werden. Gleichermaßen ist die Fällung von Lithiumkarbonat (U2CO3) durch Zugabe von Lithiumsalzen (Fällungsmittel) zu vorgelegten Alkalikarbonaten (Edukt) möglich. In kontinuierlichen Verfahren können Lithiumsalzlösungen und Alkalikarbonatsalzlösungen stetig einer Lösung und/oder Suspension im Reaktionsgefäß bzw. Reaktor zugeführt werden. Die Reaktion kann durch Temperaturerhöhung oder -Absenkung und optional durch die Dosierungsverhältnisse gesteuert werden.

In einer anderen Fällungsreaktion wird Lithiumkarbonat (U2CO3) durch Karbonisieren einer Lithiumhydroxid (LiOH)-Lösung hergestellt, d. h., durch Einleiten von CO2 (g) oder in Wasser gelöstem CÜ2 in eine Lithiumhydroxidlösung. In kontinuierlichen Verfahren können LiOH-Lösung und CO2 (g) oder in Wasser gelöstes CO2 stetig einer Lösung und/oder Suspension im Reaktionsgefäß bzw. Reaktor zugeführt werden. Die Reaktion kann durch Temperaturerhöhung oder -Absenkung und die Dosierungsrate der Reaktanden gesteuert werden. Ein weiterer Fällungsprozess beruht auf der thermischen induzierten Zersetzung von in Wasser gelöstem Lithiumhydrogenkarbonat (UHCO3). Hierbei wird eine aufgereinigte Lithiumhydrogenkarbonat-Lösung durch thermische Beaufschlagung in CO2 (gasförmig) und Lithiumkarbonat (U2CO3) als Fällprodukt zersetzt. Eine spezifische Ausführungsform dieser Herstellung von Lithiumkarbonat ist beispielsweise in EP 2 536 663 beschrieben. Prinzipiell kann bei dieser Herstellung von hochreinem Lithiumkarbonat von einer Lithiumkarbonat-Lösung (U2CO3) (aq) ausgegangen werden, welche durch Versetzen mit CO2 (g) oder in Wasser gelöstem CO2 in eine Lithiumhydrogenkarbonat-Lösung überführt wird, welche beispielsweise durch lonenaustausch aufgereinigt werden kann. Das so aufgereinigte Lithiumhydrogenkarbonat (aq) kann durch thermische Zersetzung unter CCh-Abgabe zur Auskristallisation von hochreinem Lithiumkarbonat verwendet werden.

Die Methode der Reaktionskristallisation von Mineralsalzen im großtechnischen Maßstab ist in DD 227615 und DD 26479 ausgeführt. Der Reaktor oder Kristallisator bestehen im Wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter, ggf. mit flachem, gewölbtem oder konischem Boden, einem Axial-Rührer mit Leitrohr sowie einem Klärring zur Abtrennung eines ringförmigen Klärraumes von übrigen suspensionserfüllten Kristallisatorinhalten sowie Zu- und Abfuhr-Elementen für die festen und flüssigen Substanzen. Mit dem Kristallisator aus DD 227615 gelingt es, die festen und flüssigen Ausgangsstoffe kontinuierlich zu vermischen, den Reaktionsablauf zu gewährleisten, eine hohe Kristalldichte im Reaktionsraum und damit ein grobes Kristallisat zu erzielen, welches in eingedickter, hochkonzentrierter Form aus dem Reaktor abgezogen werden kann, während die flüssigen Reaktionsphasen im Reaktor geklärt über einen Überlauf verlassen. Der Axial-Rührer führt zu einer Durchmischung durch die Saugwirkung des Rührers, die am oberen Ende des Leitrohrs einsetzt und durch die ansaugenden Schrägblätter des Rührers erzeugt wird. Der Rührer fördert die angesaugte Suspension zum Behälterboden, und saugt sie nach Aufsteigen an den zylindrischen Behälterwänden am oberen Leitrohrende wieder ein. Damit kein Strömungswirbel aus dem durchmischten Behälter parallel in die ringförmige Klärzone („Klärring“) übertreten kann, ist eine spezifische Strömungsumlenkung durch einen ringförmigen Einbau in Form eines Ablenkrings mit dachförmiger Abdeckung und gegebenenfalls eine Überführung von im Klärungsraum abgeschiedenen Feststoff in einen Zentralteil des Reaktors vorgesehen.

Für die Kristallisation von Mineralsalzen, wie Lithiumkarbonat, im großtechnischen Maßstab ist diese Apparatur jedoch nur begrenzt verwendbar. Insbesondere eignet sie sich nicht für die homogene Kristallerzeugung in Reaktionen, in welchen die Kristallisation durch Temperaturerhöhung induziert oder unterstützt wird. So standen die Erfinder der vorliegenden Erfindung vor dem Problem, dass eine lokale T empera- turerhöhung, z. B. mit mindestens einem weiteren Rohr, das ein Edukt und/oder Fällungsmittel in hohen Temperaturen einführt (sogenannte „Dampflanze“), zu unkontrolliertem Kristallwachstum in der Umgebung der und insbesondere an der Oberfläche der Dampflanze führt. Ein Wärmeintrag über die Außenwände des Kristallisators oder durch Umpumpen des Reaktionsmediums durch einen externen Wärmeübertrager führt zu vergleichbaren Problemen. In der Folge treten Produktverluste auf, weil es zur unzureichenden Homogenisierung der entstehenden Kristallpartikel kommt. Des Weiteren ergeben sich Probleme mit der Reinigung und bei der nur begrenzten Durchführungszeit eines kontinuierlichen Prozesses. Wartungsintervalle werden kürzer, der Reaktor verdreckt, der Kristallisationsprozess wird ausbeutearm.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht daher, einen verbesserten Prozess bzw. eine verbesserte Apparatur zur Erzeugung von homogenen Metallsalz-Kristallen in definierter, möglichst homogener Kornverteilung und Kornstruktur bereit zu stellen. Dabei gilt es insbesondere die von den Erfindern identifizierten Probleme, die von einer inhomogenen Temperaturverteilung herrühren, zu vermeiden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Reaktor umfassend mindestens ein Reaktorelement, welches die Zufuhr von flüssigen oder gasförmigen Ausgangssubstanzen (z. B. Medium, Edukt und/oder Fällungsmittel) in den Reaktorraum unter erhöhter Temperatur ermöglicht, ohne dabei eine innere Oberfläche im Reaktorraum zu erzeugen, an der ein Temperatur-Gradient zur Reaktorlösung bzw. Reaktorsuspension entsteht.

In einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung wird in den Reaktor der vorliegenden Erfindung eine thermisch isolierte Dampflanze, welche ein thermisch isoliertes Eintragsrohr ist, eingebracht. Die Dampflanze ist geeignet, Ausgangssubstanzen in Form von Gasen, wie z.B. Wasserdampf bzw. gasförmiges CO2, oder von wässrigen Lösungen unter hoher Temperatur in den Reaktor einzubringen, so dass dort eine thermisch-induzierte oder begünstigte Kristallisation initiiert werden kann. Durch die thermische Isolation wird eine ungewollte Belagbildung bei Prozessmedien mit gelösten von Salzen oder Feststoffen, deren Löslichkeit sich stark mit sinkender Temperatur erhöht, auf der Oberfläche des Eintragsrohrs vermieden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dampflanze einen Isolationsmantel, der ein Substanz-führendes Innenrohr in der Dampflanze gegenüber dem Reaktionsraum im Reaktor thermisch isoliert. Der Isolationsmantel kann durch Luft oder eine thermisch inerte Flüssigkeit isoliert sein, kann z. B. durch eine umlaufende zu- und abgeführte Flüssigkeit isoliert werden.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Isolationsmantel zumindest eine Isolationsschicht mit einem Kühlmedium, einem fachüblichen Isolationsmedium oder einer Vakuumschicht. In einer Ausführungsform weist die Isolationsschicht des Isolationsmantels eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK), z.B. mit einer Schichtdicke von 2 cm oder mehr auf.

„Thermisch isoliert“ bedeutet, dass maximal ein geringer, begrenzter Wärmestrom vom Reaktorinneren zur Dampflanze, bzw. zum Inneren der Dampflanze, oder in umgekehrter Richtung existiert. Die Isolationsschicht dient als Maßnahme diesen Wärmestrom zu limitieren. In bevorzugten Ausführungsformen ist ein Eintragsrohr, oder eine Dampflanze, dann als „thermisch isoliert“ bezeichnet, wenn der Quotient aus Wärmeleitfähigkeit des Reaktormedium AR und der Grenzschichtdicke dR an der reaktorseitig umströmten Oberfläche der Isolationsschicht mindestens um einem Faktor x größer ist der Quotient der Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht Ai und deren Schichtdicke di.

(ÄR/dR ) > x (Ai/di), wobei x >1.

Der Faktor x ist gleich dem Wert der T emperaturdifferenz zwischen der Innenseite der Dampflanze und der Mediumtemperatur im Reaktor. In einer bevorzugten Ausführungsform ist x mindestens 5, mehr bevorzugt mindestens 10.

Die Grenzschichtdicke dR ist eine von der Geometrie und den Bedingungen im Reaktor abhängige Größe und wird durch Quotienten der Nusselt-Zahl und der gegebenen Länge der Dampflanze ermittelt.

Idealerweise wird die Isolationsschicht des Isolationsmantels eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK) oder kleiner, bevorzugt 0,01 W/(mK) oder kleiner, mehr bevorzugt 0,005 W/(mK) oder kleiner aufweisen. Die Schichtdicke der Isolationsschicht liegt dabei bei 0.1 cm oder mehr, 0.2 cm oder mehr, 0.5 cm oder mehr, 1.0 cm oder mehr, 1.5 cm oder mehr, bei 2.0 cm oder mehr; oder bei 3.0 cm oder mehr. Bei einer Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK) oder kleiner sind Schichtdicken von 1.0 cm oder mehr üblich, bevorzugt von 1.5 cm oder mehr, mehr bevorzugt von 2.0 cm oder mehr; oder am meisten bevorzugt von 3.0 cm oder mehr. Bei einer Wärmeleitfähigkeit von 0,01 W/(mK) oder kleiner sind Schichtdicken von 0.2 cm oder mehr, 0.5 cm oder mehr, oder 1.0 cm oder mehr bevorzugt; die größeren Schichtdicken - wie oben erwähnt - sind aber möglich. Bei einer Wärmeleitfähigkeit von 0,005 W/(mK) oder kleiner sind Schichtdicken von 0.1 cm oder mehr, 0.2 cm oder mehr, oder 0.5 cm oder mehr bevorzugt; die größeren Schichtdicken sind aber möglich.

Praktisch erreicht wird die thermische Isolierung durch das Einbringen mindestens einer Isolatorschicht an der Oberfläche des Eintragsrohrs, welche Vakuum oder ein Kühlmittel enthält.

Besonders bevorzugt besteht der Isolationsmantel aus mehreren Schichten. Dabei dient die äußere Schicht der Vermeidung von Wärmeverlusten, die auf das Kühlmedium übertragen werden. Eine innere Schicht vermeidet das Abkühlen des Mediums das durch die Dampflanze strömt. Prinzipiell ist diese Ausführungsform auch dafür geeignet, kalte Prozessmedien in eine heiße Umgebung innerhalb des Reaktors einzubringen ohne, dass ein relevanter Temperaturgradient zur Oberfläche der Dampflanze auftritt. In diesem Fall kann eine ungewollte Belagbildung bei Prozessmedien mit gelösten von Salzen oder Feststoffen, deren Löslichkeit sich stark mit steigender Temperatur erhöht, auf der Oberfläche des Eintragsrohrs vermieden werden.

Der Temperaturgradient zwischen der Oberfläche der Dampflanze und dem Reaktorinneren sollte kleiner 1 K, bevorzugt kleiner 0.1 K sein, idealerweise nicht messbar klein sein. Auf diese Weise kann eine temperaturinduzierte Belagbildung von Kristallen, z.B. von Li2CO3-Kristallen, auf der Oberfläche der Dampflanze reduziert oder bevorzugt gänzlich vermieden werden. Der Wärmeverlust ist dabei prinzipiell von untergeordneter Bedeutung, solange keine Kristallbildung induziert wird.

Erfindungsgemäß tritt auf der Oberfläche der Dampflanze keine Belagbildung von Kristallen , z.B. von Ü2CO3, auf, d.h. die Belagbildung von Kristallen, z.B. von U2CO3, auf der Oberfläche der Dampflanze ist auf eine Belagbildungsgeschwindigkeit von maximal T10'⁵ m/h begrenzt, bevorzugt auf maximal T10'⁶ m/h. Bei einem Temperaturgradienten zwischen der Oberfläche der Dampflanze und dem Reaktorinneren von kleiner 1 K, bevorzugt kleiner 0.1 K, werden maximal T10^-5 m/h, bevorzugt maximal T10'⁶ m/h erreicht. Ohne thermische Isolierung stellte sich in Versuchen zur U2CO3, Kristallisation ein Temperaturgradient von 10 K oder mehr ein bzw. lies sich eine Belagbildungsgeschwindigkeit von unter 1 mm/h bzw. T10'³ m/h nicht realisieren. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Reaktor eine oder mehrere Dampflanzen, für die Zufuhr von flüssigen oder gelösten Ausgangssubstanzen (Medium, Edukt und/oder Fällungsmittel), die an bestimmten definierten Positionen des Reaktionsbehälters eingebracht sind, insbesondere bevorzugt innerhalb des Leitrohres, im Bereich zwischen Leitrohr und Klärring auf der Höhe der Leitrohroberkannte oder in den Innenbereich des Klärrings auf oder unterhalb der Prozessmediumoberfläche. Feststoffe werden in den zuletzt genannten Bereich unmittelbar auf die Prozessmediumoberfläche aufgegeben.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Reaktor mindestens eine externe Umlaufleitung. Die Umlaufleitung hat einen Einlass am oberen Ende des Reaktors und einen Auslass am Unterlauf des Reaktors, wobei Einlass und Auslass optional mit beheizbaren und/oder kühlbaren Manschetten versehen sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Umlaufleitung am Einlass ein Heizelement, welche die zugeführte Ausgangssubstanz (wie Medium, Edukt, Fällungsmittel) vor dem Eintritt in den Reaktor erhitzt. Der Einlass in diesem Aspekt der Erfindung ist eine Dampflanze wie oben beschrieben. Das Heizelement besteht in einer bevorzugten Ausführung aus einem T -förmigen Rohr in dem Dampf oder ein anderes Heizmedium wie heißes Wasser mit dem Umlaufstrom vermischt werden.

Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen eine Reihe von Vorteilen. So sind der erfindungsgemäße Reaktor und das damit verbundene erfindungsgemäße Verfahren arm an Inkrustationen, wodurch geringer Wartungsaufwand nötig ist. Durch die reaktorbedingte Homogenisierung während des Kristallisationsprozesses kommt es zu einer regulären und engen Korngrößenverteilung und einer damit verbesserten Filtrier- und Auswaschbarkeit. Das entstehende Kristal lisat enthält geringere Mengen an wasserunlöslichen, nicht auswaschbaren Verunreinigungen. Die Produktionsleistung pro Apparatur ist erhöht, die Reaktorlebensdauer ist erhöht, die Wartungsintervalle sind länger. Z.B. kann Lithiumkarbonat als kugelförmiges Kristallisat bereitgestellt werden das besonders gut auswaschbar und weiter verarbeitbar ist. Lithiumkarbonat als kugelförmiges Kristallisat weist bevorzugt einen Durchmesser von 0,15 mm bis 0,75 mm als Medianwert sowie eine enge Partikelgrößenverteilung von 0,09 bis 0,65 mm als Grenzwert zum unteren und 0,20 mm bis 0,80 mm zum oberen 10-von-100 Massen-Perzentil und besonders bevorzugt einen Partikeldurchmesser von 0.20 bei einer noch engeren Verteilung von 0,169 mm als Grenzwert zum unteren und 0,255 mm zum oberen 10-von-100 Massen- Perzentil auf. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Abbildung 1 beschreibt eine Vorrichtung („Reaktor“) zur Kristallisierung von Mineralsalzen, insbesondere von Lithiumkarbonat, umfassend einen zylindrischen Behälter, bevorzugt mit geradem, gewölbtem oder leicht konischem Boden, mit einen zentrisch angeordneten Axial-Rührer (6) in einem Leitrohr (3), der einen zum Behälterboden gerichtete Strömung erzeugt, sowie einen Klärring (1) zur Klärung des Reaktorüberlaufs, sowie eine Überlaufrinne (2) zum Sammeln und Ableiten des Reaktorüberlaufs und einen optionalen Ablenkring (4) zur Unterstützung der Klärung. Optional umfasst der Reaktor einen Wandstrombrecher (5) zur Unterbrechung einer möglichen Tangential-Strömung. Zum Suspensionsabzug ist ein Unterlauf (10) vorhanden. Ein solcher Reaktor ist im Stand der Technik bekannt.

In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch mindestens ein thermisch isoliertes Eintragsrohr (7) (d.h. eine thermisch isolierte Dampflanze (7)) für Medien, Edukte und/oder Fällungsmittel, welche ins Reaktorinnere, bevorzugt ins Medium im Inneren des Reaktors hineinragt.

In bevorzugten Ausführungsformen ist das Verhältnis der Höhe des Behälters zum Behälterdurchmesser zwischen 0,8 und 1 ,3, mehr bevorzugt 0,9 bis 1 ,2. Das Volumen des Reaktors liegt zwischen 20 Litern und 300 m³. Zur Dimensionierung unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften der zu betrachtenden Lösung werden die dafür erforderlichen kontinuierlichen Versuche vorzugsweise in Volumen zwischen 20 und 400 Litern durchgeführt. Eine Maßstabsübertragung erfolgt anhand der für diesen Reaktortyp vorgegebenen, auf den Reaktordurchmesser bezogenen Faktoren für die Bauteileabmessungen. Üblicherweise wird U2CO3 mit einer spezifischen Kristallisationsrate von 5 - 40 kg Produkt pro 1 m³ Reaktorvolumen und Stunde erzeugt. Idealerweise begünstigt eine niedrige Kristallisationsrate eine bessere Qualität des Lithiumkarbonats. Das Reaktorvolumen und damit die Abmessungen sämtlicher Bauteile ergibt sich bei vorgegebener Produktionsrate für U2CO3 durch die spezifische Kristallisationsrate.

Der Reaktor kann prinzipiell und entsprechend der statischen Verhältnisse mit einem Volumen größer als 300 m³ gebaut werden, jedoch liegen derzeit keine praktischen Betriebserfahrungen vor.

In regulären Ausführungsformen ist der Boden des Behälters gerade. In anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Boden des Behälters einen geraden mit einem Winkel bis zu 5° zum Bodenablass geneigten Boden. In einer weiteren Ausführungsform ist der Boden gewölbt mit einer Krümmung, die bevorzugt bis zu den Wandstrom brechern reicht. Der Klärring (1) gemäß dem Reaktor der vorliegenden Erfindung, der zur Klärung des Reaktorüberlaufs dient, umfasst bevorzugt einen Durchmesser von 50 % des Behälterdurchmessers, mit einer bevorzugten Klärungshöhe von 0,15 bis 0,28 im Verhältnis zur Behälterhöhe.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Klärring eine horizontale Schlitzung in der Nähe der Klärungsunterkante.

Die Überlaufrinne (2) (hier auch „Überlauf“) des Reaktors der vorliegenden Erfindung dient zum Sammeln und Ableiten des Reaktorüberlaufs. Sie ist bevorzugt mit einem Winkel von 1 bis 5 Grad zum Auslauf geneigt. Die Weite der Überlaufrinne richtet sich nach dem überlaufenden Volumen. Sie ist bevorzugt mit Wartungsluken im Reaktordeckel versehen, damit eventuell in der Überlaufrinne sedimentiertes Feinmaterial ausgeschwemmt werden kann.

Das Leitrohr (3) des Reaktors der vorliegenden Erfindung dient zur Erzeugung der gewünschten Strömungsverhältnisse. Der Leitrohrdurchmesser beträgt bevorzugt 0,23 bis 0,36 im Verhältnis zum Behälterdurchmesser. Die Leitrohrlänge beträgt bevorzugt 0,49 bis 0,82 im Verhältnis zur Behälterhöhe. Die Einbauhöhe des Leitrohres endet bevorzugt bei einer Höhe von 0,092 bis 0,42 im Verhältnis zur Behälterhöhe über dem Boden.

Der Ablenkring (4), optional im Reaktor der Erfindung, dient zur Unterstützung des Klärrings. Die Breite des Ablenkrings ist vorzugsweise 0,07 bis 0,10 im Verhältnis zum Behälterdurchmesser. Die Einbauhöhe reicht maximal bis 0,5 im Verhältnis zur Behälterhöhe (von der Oberseite bis zur Mitte des Reaktors). Die Neigung ist vorzugsweise bis zu 30° zur Vertikalen.

Der Wandstrombrecher (5), optional im Reaktor der vorliegenden Erfindung, dient zur Unterbindung einer Tangential-Strömung. Die Breite des Wandstrombrechers ist vorzugsweise bis zu 0,1 im Verhältnis zum Behälterdurchmesser. Die Einbauhöhe ist vorzugsweise im Bereich zwischen 0,046 und 0,128 im Verhältnis zur Behälterhöhe, in der unteren Behälterhälfte. Das Rührwerk des Reaktors der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine 6-Schrägblattrührer. Der Rührerdurchmesser beträgt vorzugsweise 0,21 bis 0,33 im Verhältnis zum Behälterdurchmesser. Die Einbauhöhe des Rührers macht bevorzugt 0,08 bis 0,020 im Verhältnis zur Behälterhöhe aus mit einer Rührblatthöhe von bevorzugt zwischen 0,042 und 0,066 im Verhältnis zum Behälterdurchmesser. Die Neigung der Rührblätter ist vorzugsweise zwischen 30°C und 60°C.

Das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) (d.h. die thermisch isolierte Dampflanze (7)) ist geeignet zum Einbringen von Medien, Edukten und/oder Fällungsmitteln mit einer Temperatur von 0°C bis zur Siedetemperatur, idealerweise zwischen 40°C und 100°C, mehr bevorzugt zwischen 50°C und 85°C für Fällprozesse und zwischen 40°C und 100°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C für siedende Lösungen oder für thermische Zersetzungs- bzw. Fällungsprozesse, beispielsweise der Zersetzung von gelöstem Lithiumhydrogenkarbonat durch Dampfeintrag.

Bei Auflösung von Lithiumkarbonat durch Umkehrung der Kristallisationsprozesse kann das Eintragsrohr bei 0°C bis 30°C, bevorzugt bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck betrieben werden.

Bei der Kristallisation und/oder Auflösung werden für Suspensionen mit Lithiumkarbonat Konzentrationen von 50 bis 450 kg Feststoff pro Kubikmeter am Reaktorunterlauf durch die Entnahmemenge am Reaktorunterlauf eingestellt. Bevorzugt beträgt die Feststoffkonzentration am Reaktorunterlauf zwischen 150 kg und 300 kg/m³. Ganz besonders bevorzugt beträgt diese zwischen 180 bis 250 kg/m³, wenn Lithiumkarbonat aus Lithiumchloridlösungen erzeugt wird. Der für die Fällung erforderliche Massenstrom an gelöstem Lithiumsalz wird durch das Eintragsrohr eingebracht.

Gegenläufig zu den Aspekten der Lithiumkarbonatqualität sind ökonomische Aspekte, da mit kleiner werdender spezifischer Kristallisations- oder Auflöserate das Reaktorvolumen und damit die Investitionskosten steigen. Die bevorzugte Kristallisations- bzw. Auflöserate ergibt sich aus den Aspekten der Produktqualität und den Aspekten der Ökonomie. Bevorzugt werden für Lithiumkarbonat spezifische Kristallisations- und Auflöseraten zwischen 5 und 25 kg/(m³h) eingestellt. Bei sehr hohen Reinheitsanforderungen oder sehr engen Korngrößenverteilungen empfiehlt sich im Falle der Kristallisation besonders eine spezifische Kristallisationsrate kleiner 15 kg/(m³h).

Erfindungsgemäße Fällungsprozesse umfassen das Ausfällen von Lithiumkarbonat durch Zugabe von Lithiumsalzlösung als Fällungsmittel zu einer Alkalikarbonatlösung (Edukt). Gleichermaßen kann eine Alkalikarbonatlösung als Fällungsmittel zu einer Lithiumsalzlösung (als Edukt) zugegeben werden. Bevorzugt werden Alkalikarbonatlösung und Lithiumsalzlösung durch zwei verschiedene Eintragsrohre in den Reaktor eigebracht.

In einer weiteren Ausführungsform wird festes Lithiumkarbonat aus einer Lithiumkarbonatlösung (Edukt) durch Zugabe eines Lithiumsalzes bzw. einer Lithiumsalzlösung (als Fällungsmittel) ausgefällt. Alternativ kann das Lithiumsalz bzw. die Lithiumsalzlösung im Reaktor vorgelegt werden, so dass durch Zugabe von Lithiumkarbonatlösung als Fällungsmittel festes Lithiumkarbonat ausgefüllt werden. Bevorzugt werden Lithiumsalzlösung und Lithiumkarbonatlösung durch zwei verschiedene Eintragsrohre in den Reaktor eigebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird in eine Lithiumhydroxid-Lösung Kohlendioxid (als Fällungsmittel, gasförmig oder als wässrige Lösung) eingeleitet. Gleichermaßen kann in eine wässrige Kohlendioxidlösung eine Lithiumhydroxidlösung eingeleitet werden. Bevorzugt werden Lithiumhydroxid-Lösung und Kohlendioxid (gasförmig oder als wässrige Lösung) durch zwei verschiedene Eintragsrohre in den Reaktor eigebracht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in eine Lithiumhydrogenkarbonatlösung heißes Wasser oder Wasserdampf eingeleitet. Das Fällungsmittel heißes Wasser oder Wasserdampf bewirkt die Ausfällung von Lithiumkarbonat aus der Lithiumhydrogenkarbonatlösung unter Bildung von Kohlendioxid. Diese Reaktion kann auch durch Druckbeaufschlagung einer im Reaktor befindlichen Lithiumhydrogenkarbonatlösung unterstützt werden. Ebenso kann eine Lithiumhydrogenkarbonatlösung zu heißem Wasser in einen Reaktor zugegeben werden. Bevorzugt werden Lithiumhydrogenkarbonatlösung und heißes Wasser bzw. Wasserdampf durch zwei verschiedene Eintragsrohre in den Reaktor eigebracht.

In einer weiteren Ausführungsform wird in einer Umkehrreaktion zur vorangehenden Ausführungsform Kohlendioxid (gasförmig) in eine Lithiumkarbonatsuspension eingeführt. Gleichermaßen kann eine mit Kohlendioxid versetzte wässrige Lösung durch Zugabe einer Lithiumkarbonatsuspension zur Ausbildung von festem Lithiumkarbonat gebracht werden. Hierbei entsteht eine Lithiumhydrogenkarbonatlösung.

Die Abbildungen 2 bis 11 zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen, die hier abgebildet sind, sind auch möglich.

Abb. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Reaktor mit einem, gegebenenfalls zwei Eintragsrohren (Dampflanzen) (7a), (7b). Beim Vorliegen von zwei Eintragsrohren können diese - wie hier abgebildet - symmetrisch zur Achse des Rührers im Leitrohr (3) eingebracht sein. Die Öffnung an der Spitze des Eintragsrohres ragt hier jeweils ins Innere des Leitrohres.

Gemäß Abb. 3 sind 1 asymmetrisch angebrachte thermisch isolierte Eintragsrohre (7a), (7b) vorgesehen, wobei ein thermisch isoliertes Eintragsrohr (7a) ins Innere des Leitrohres (3) ragt, das andere nicht, d.h. dass das thermisch isolierte Eintragsrohr (7b) mit Öffnung an der Spitze des Eintragsrohrs in einem anderen Areal des Reaktors eingebracht wird.

Gemäß Abb. 4 sind die thermisch isolierten Eintragsrohre (7) (d.h. die thermisch isolierten Dampflanzen (7) oder hier auch „thermisch isolierten Injektionsrohre“ (7)) beheizbar bzw. kühlbar durch einen vom Kühl- bzw. Wärmekreislauf im Isolationsmantel der jeweiligen thermisch isolierten Dampflanze (7). Im Kühl- bzw. Wärmekreislauf kann sich eine Kühl- bzw. Wärmeflüssigkeit, ein Kühl- bzw. Wärmeträgergas oder ein Vakuum befinden. Bevorzugt wird der Kühl- bzw. Wärmekreislauf mit einem wässrigen Medium oder mit Luft gespeist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Isolationsmantel aus drei Schichten, der das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) für CO2 ringförmig ummantelt. Die Innere und die äußere Schicht des Isolationsmantels bestehen jeweils aus einer Kammer, die mit Material gefüllt ist, das einen geringen Wärmeleitwert aufweist. Dies können Vakuumdämmplatten, Luft oder andere feste oder gasförmige Dämmstoffe mit einem Wärmeleitwert kleiner 0,05 W/(mK), bevorzugt kleiner 0,01 W/(mK), mehr bevorzugt kleiner 0,005 W/(mK) ein sein. Die mittlere Schicht besteht aus einer spiralförmig um die Längsachse des thermisch isolierten Eintragsrohrs (7) angeordnete Kammer, die mit einem Kühlmedium durchströmt (siehe Abb. 10 unten). Die äußere Schicht dient dazu die Wärmeverluste zu minimieren. Diese Ausführungsform kann auch dazu verwendet werden, das Prozessmedium im Kristallisator zu kühlen.

Gemäß Abb. 5 befindet sich das thermisch isolierte Eintragsrohr in Verbindung mit einer Zustromleitung, die aus dem Reaktor herausgeführt wird, so dass eine Umlaufleitung (12) entsteht. Optional kann das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) darüber hinaus durch eine oder mehrere weitere Zufuhrleitungen gespeist werden.

Gemäß Abb. 6, wenn sie eine bevorzugte Ausführungsform von Abb. 5 zeigt, wird die Umlaufleitung mit Kühl-(bzw. Heiz-)manschetten (13) versehen, welche bevorzugt direkt an den Eintragsstellen in die Umlaufleitung (12) angebracht sind. In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform kann das zur Vermischung mit dem Umlaufstrom verwendete T-förmige Rohr auf der Seite, an der das Heiz- oder Kühlmedium eingeleitet wird, gegen den restlichen Teil des Rohrs thermisch in ähnlicher Weise wie für die Dampflanze beschrieben gekühlt bzw. geheizt werden.

Gemäß Abb. 7, welche eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Reaktors gemäß Abb. 5 darstellt, ist in die Umlaufleitung ein statischer Mischer (8) integriert. Der statische Mischer ist eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten, oder zum Mischen von Flüssigkeiten mit Gasen, wobei eine homogene Mischung eines Gemisches mit gewünschtem, einstellbarem Mischungsverhältnis erzeugt wird. Statische Mischer sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Vorzugsweise wird im statischen Mischer auch die Reaktionstemperatur im Eintragsrohr eingestellt. Die Verfahrensparameter, die im statischen Mischer erzeugt werden, sind wie folgt: Es wird eine Temperatur im Bereich von 0°C bis Siedetemperatur eingestellt, vorzugsweise zwischen 40°C und 85°C, beispielsweise zwischen 80°C und 100°C. Für die Auflösung von Lithiumkarbonat kann eine Temperatur zwischen 10°C und 25°C eingestellt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit des Vermischens kann bei gegebener Dimensionierung des statischen Mischers durch den Umlaufvolumenstrom eingestellt werden.

Abb. 8 zeigt bevorzugte Eintragsstellen, schraffiert hervorgehoben, an denen die Eintragsrohre (7) wässrige Lösungen und/oder Dampf bzw. CO2 in den Reaktorbehälter einbringen können. Prinzipiell ist es möglich, die Öffnungen an den jeweiligen Spitzen der Eintragsrohre (hier genannt „Eintragsstellen“) an der Oberfläche innerhalb des Klärrings (1), im Zwischenraum zwischen Klärring (1) und Leitrohr (3) oder im Leitrohr (3) selbst, anzubringen. Besonders bevorzugt ist das Einbringen in das Leitrohr (3) von mindestens einer Eintragsstelle.

Abb. 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für die Kristallisation von Lithiumkarbonat mitexterner Klärung. Der Reaktor und ein angeschlossener externer Klärapparat (9) sind miteinander über den Überlauf (2) verbunden. Der Klärüberlauf wird im externen Klärapparat (9) gesammelt und von dort werden geklärte Kristalle aus dem Unterlauf des externen Klärapparats (9) in den Reaktor über das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) zurückgeleitet. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, mit dem Reaktorüberlauf mitgerissene Lithiumkarbonatpartikel in dem Klärapparat zu sammeln und in den Reaktor zurückzuführen, wodurch das Kornwachstum positiv beeinflusst wird. Außerdem ermöglicht diese Ausführungsform die Herstellung größerer Partikel als dies nur mit dem Reaktor alleine möglich wäre. Durch Vergrößerung des Klärringdurchmessers wird die Klärfläche im Reaktor verringert und damit die Geschwindigkeit der zum Überlauf aufströmenden Lösung erhöht. Dies bewirkt das auch der mittlere Korndurchmesser der mit der überlaufenden Lösung mitgerissenen U2CO3 Partikel steigt. Folglich erhöht sich auch der mittlere Korndurchmesser der im Reaktor zurückgehaltenen Partikel. Da der überlaufende Feststoff im Klärapparat gesammelt und zurückgeführt wird, wächst dieses Material allmählich zu der im Reaktor vorherrschenden Partikelgrößenverteilung heran, da der intensivierte Klassiereffekt dazu führt, dass die Rückhaltewahrscheinlichkeit im Reaktor nur bei ausreichend großem Partikeldurchmesser groß genug ist, um zu einer relevanten Populationsdichte zu führen. Aufgrund des erhöhten Feststoffaustrags wird im Vergleich zum Reaktor ohne nachgeschalteten Klärer ein größerer Volumenstrom aus dem Klärapparat zurückgeführt. Dieser trägt dazu bei, dass die Aufstromgeschwindigkeit im Klärbereich des Reaktors weiter erhöht wird und verstärkt den Klassiereffekt. Die geklärte Lösung kann im externen Klärapparat (9) abgetrennt werden.

Abb. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines thermisch isolierten Eintragsrohrs (7) (Dampflanze (7)), dessen Außenwand mit der Umgebungsluft gekühlt werden kann. Die Außenwand ist auf diese Weise nach außen isoliert, so dass die Außentemperatur der Dampflanze die Reaktortemperatur im Reaktormedium nicht übersteigt und vorzugsweise auch nicht unterschreitet. Auf diese Weise werden Inkrustationen an der Außenwand der Dampflanze vermieden. In anderen Ausführungsformen kann das Eintragsrohr bzw. die Dampflanze wahlweise mit einem Kühl- oder Wärmekreislauf gespeist werden. In der abgebildeten besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Isolationsmantel aus drei Schichten, der die Eintragslanze für CO2 ringförmig ummantelt. Die Innere und die äußere Schicht des Isolationsmantels sind jeweils mit Luft befüllbar (siehe A1 , A3). Die mittlere, spiralförmig um die Längsachse der Dampflanze angeordnete Kammer, kann mit kalter Umgebungsluft durchströmt werden (A2). Diese Abbildung zeigt eine vergleichsweise kostengünstige Variante der Dampflanze beispielsweise für das Erhitzen der Lithiumkarbonatsuspension, wenn beispielsweise gelöstes Lithiumhydrogenkarbonat zersetzt und als Lithiumkarbonat kristallisiert werden soll. Durch das zentrale Rohr kann Wasserdampf (D) oder eine wässrige Lösung geleitet werden.

Abb. 11 zeigt eine Kombination von zwei Apparaten der vorliegenden Erfindung, wie sie beispielsweise zur Reinigung von Lithiumkarbonat eingesetzt werden kann. Im Einheitsreaktor 1 wird verunreinigtes Lithiumkarbonat aufgelöst. Dazu werden kontinuierlich eine wässrige Suspension mit dem verunreinigten Lithiumkarbonat und CO2 in den Reaktor eingetragen, um Lithiumhydrogenkarbonat auszubilden. In dem Reaktor befindet sich eine ausreichende Menge festes Lithiumkarbonat vorzugsweise mit einer Konzentration von 180-250 g/l. Grobe, unlösliche Verunreinigungen verbleiben ebenfalls im Reaktor, wobei nach einer festgelegten Betriebszeit Suspension aus dem Unterlauf (10) des Reaktors ausgetragen und filtriert wird, damit eine übermäßige Anreicherung der Verunreinigungen vermieden wird. Das mit dem Lösungsüberlauf (2) ausgetragene feste Lithiumkarbonat wird in einem nachfolgenden Klärer gesammelt und mit dem Klärerunterlauf in den Einheitsreaktor 1 zurückgeführt. Der Klärerüberlauf gelangt zu einem Feinfilter, damit auch feinste Partikel aus dem Lithiumhydrogenkarbonatlösungsstrom entfernt werden. Durch den Aufbau bis zum Feinfilter wird gewährleistet, dass mit der Kontrolle der Temperatur und des Drucks eine Lithiumhydrogenkarbonatlösung mit stets konstanter Lithiumhydrogenkarbonatkonzentration erzeugt wird. Da stets eine ausreichende Menge Lithiumkarbonat-Feststoff zur Verfügung steht, wird die Lösung stets bis nahe der Löslichkeitsgrenze von Lithiumhydrogenkarbonat konzentriert. Die aufgelöste Menge U2CO3 wird durch die Li2CC>3-Suspension nachgeführt, sodass die Feststoffkonzentration im Einheitsreaktor 1 und damit auch die Umsetzungsrate, vorzugsweise 15 - 25 (kg/m³ h), konstant bleibt. Nach dem Feinfilter folgende lonentauscher dienen dazu, durch das CO2 ebenfalls gelöste multivalente Kationen wie Kalzium, Magnesium oder Aluminium und/oder Borate aus der Lithiumhydrogenkarbonatlösung zu entfernen. Danach wird Lithiumkarbonat unter Zufuhr von Wasserdampf mit dem erfindungsgemäßen Aufbau im Einheitsreaktor 2 wieder kristallisiert, am Unterlauf des Einheitsreaktors 2 abgelassen und das feste Lithiumkarbonat mit einer Zentrifuge abgetrennt und zur Trocknung übergeben. Die am Klärapparat überlaufende Lösung wird gesammelt und je nach zulässiger Konzentration der weiteren gelösten Verunreinigungen wie Natrium, Kalium, Chlorid oder Sulfat vollständig oder teilweise zur Suspendierung von verunreinigtem Lithiumkarbonat verwendet.

Ausführungsformen der Erfindung

Bereitgestellt werden durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Kristallisationsverfahren.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird bereitgestellt eine Vorrichtung für eine thermisch gesteuerten Fällungskristallisation in Form eines Reaktors, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit einem, vorzugsweise flachem, gewölbtem oder leicht konischem, Boden, mit einem zentrisch angeordneten Axial-Rührer (6) mit Leitrohr (3), der bevorzugt eine zum Behälterboden gerichtete Strömung erzeugt, sowie ein ringförmiges konzentrisch den Axial-Rührer (6) umgebenes Trennblech (1) (sog. „Klärring“ (1)) zur Abtrennung eines Klärringraumes vom gerührten Behälterinhalt und eine Überlaufrinne (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor ein thermisch isoliertes Eintragsrohr (7) zum Einbringen einer wässrigen Phase oder einer Gasphase umfasst, ohne dabei eine Oberfläche im Reaktorinneren aufzuweisen, welche einen Temperaturgradienten zur Temperatur des Reaktormediums aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) eine Öffnung, bevorzugt an der Spitze des Eintragsrohres, die in das Innere des Reaktorbehälters hineinragt, wobei das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) thermisch isoliert ist, bevorzugt durch eine Ummantelung, welche mit einem Kühl- und/oder Wärmemedium gespeist wird. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ummantelung ein Vakuum. Eine weitere Ausführungsform enthält Luft als Isolationsschicht. Noch eine weitere Ausführungsform enthält Vakuumdämm- oder Kunststoffschaum. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Eintragsrohr dreischichtig ummantelt wobei die innere und äußere Schicht in beschriebener Weise thermisch isolierend und die mittlere durch Zufuhr eines Heiz- oder Kühlmediums so temperaturregulierend wirken, dass zwischen der Oberfläche des Eintragsrohres und dem Medium, in das dieses eintaucht, kein messbarer Temperaturgradient mehr auftritt. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Eintragsrohr Teil eines Umlaufkreislaufes (12), der thermisch regulierbar ist, und vorzugsweise in graduellen Schritten die Reaktionstemperatur einstellen kann.

In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die oben genannten Ausführungsformen einen Reaktionsbehälter, der des Weiteren Einrichtungen für die Strömungsumlenkung (4) (z. B. ein Ablenkring (4)), sowie einen Unterlauf (10) geeignet zur Produktentnahme am Behälterboden aufweist.

In anderen Ausführungsformen umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung eine integrierte Klärzone (11). Vorzugsweise umfasst der Reaktor der Erfindung eine zusätzliche externe Kläreinrichtung (9) (oder „Klärapparatur“ (9)), die außerhalb des Reaktors angeordnet ist, in welche der Reaktorüberlauf aus dem Überlauf (2) des Reaktors eingeleitet wird. In der externen Kläreinrichtung (9) können abgeschiedene Feststoffpartikel gesammelt und in den Reaktor zurückgeführt werden, wodurch das Kristallwachstum gefördert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die externe Kläreinrichtung (9) ein Klärkonus ohne Krählwerk, ein Rundeindicker mit Krählwerk, ein Lamellenklärer, eine Zentrifuge, oder ein Dekanter.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Reaktor der Erfindung zwei oder mehrere thermisch isolierte Eintragsrohre (7). Bevorzugt sind die thermisch isolierten Eintragsrohre (7a, 7b) achsensymmetrisch zum Axial-Rührer (6) angeordnet.

In einer anderen Ausführungsform sind zwei thermisch isolierte Eintragsrohre (7) asymmetrisch (7a), (7b) zum Axial-Rührer (6) angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein thermisch isoliertes Eintragsrohr (7) im Leitrohr des Reaktors (3) angebracht, d. h., die Eintragsrohröffnung an der Spitze des thermisch isolierten Eintragsrohres (7) ragt bevorzugt in das Leitrohr hinein.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung einen Ablenkring (4).

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung einen Wandstrombrecher (5).

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung einen Unterlauf (10). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung einen Sechsschrägblattrührer (6a). Die Anwendung von Vierschrägblatt- oder Propellerrührern ist ebenfalls möglich.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung einen statischen Mischer (8).

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reaktor der vorliegenden Erfindung eine Umlaufleitung (12), vorzugsweise eine beheizbare und/oder kühlbare Umlaufleitung (12).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) eine thermisch isolierte Dampflanze (7), deren Außenwand mit Umgebungsluft gekühlt werden kann, oder deren Außenwand mit einem flüssigen Medium gekühlt oder beheizt werden kann. Vorzugsweise ist das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) mit einer dreifachen Isolationsschicht umgeben.

Ebenfalls bereitgestellt wird ein Kristallisationsverfahren in einem zylindrischen Reaktorbehälter, der mit einem Rührwerk ausgestattet ist, wobei das Kristallisationsverfahren folgenden Schritt umfasst: a) Einleiten einer Fällungsreaktion durch Zufuhr mindestens eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in ein Medium im Reaktorinneren, wobei das zugeführte Medium eine andere T emperatur, vorzugsweise eine höhere T emperatur als das Reaktormedium aufweist, wobei eine Temperaturänderung im Reaktionsmedium im Inneren des Reaktors erfolgt, welche die Fällungsreaktion induziert oder begünstigt, ohne dass eine Oberfläche in den Reaktor eingebracht wird, die einen Temperaturgradienten zum Reaktormedium erzeugt.

Vorzugsweise wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine thermisch isolierte Dampflanze (7) in den Reaktorbehälter eingebracht.

Mehr bevorzugt wird das zugeführte Medium mittels eines Umlaufkreislaufes (12) zugeführt.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Batterie von zwei oder mehreren Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterie von zwei Vorrichtungen (d.h. Reaktoren) der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Bevorzugt wird in diesen zwei Vorrichtungen eine Reaktion und eine Umkehrreaktion ablaufen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine verunreinigte Ausgangssubstanz aufgereinigt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in einem ersten Apparat der Batterie verunreinigtes Lithiumkarbonat unter Zugabe von CO2 in Lithiumhydrogenkarbonat überführt, welches in einem zweiten Apparat der Batterie mit zugeführtem Wasserdampf in reines Lithiumkarbonat zurücküberführt wird. In diesen Ausführungsformen können Reinigungselemente zwischen den beiden Apparaten eingebracht werden, z.B. ein oder mehrere Ionenaustauscher und/oder ein oder mehrere Filter. Vorteilhaft sind diese Ausführungsformen insbesondere dadurch, dass sie im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden können.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterie von drei Vorrichungen (hier „Apparate“) der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Diese wird z.B. zur Umwandlung von festem U2CO3 mit einer leicht überstöchiometrischen Menge festem Ca(OH)2 zu gelöstem LiOH und festem CaCOs eingesetzt. Die gewählte Ausführungsform begünstigt die Ausbildung einer hohen Konzentration an gelöstem LiOH bei minimierten Lithiumverlusten, die durch ungelöstes oder rekristallisiertes Ü2CO3 im festen Produkt CaCOs entstehen. Bevorzugt wird in diesen drei Vorrichtungen der Batterie die Umwandlungsreaktion vorwiegend im ersten Apparat ablaufen und in den beiden anderen Apparaten werden die Umwandlungsreaktionen quantitativ komplettiert. Durch die Umsetzung von U2CO3 mit Ca(OH)2 bildet sich zunächst das gegenüber den beiden Edukten deutlich schlechter lösliche CaCOs, wobei Lithium als Hydroxid in Lösung geht. Mit fortschreitender Reaktion steigt die Konzentration von LiOH in der Lösung. Diese reduziert die Löslichkeit sowohl von U2CO3 als auch von Ca(OH)2, weshalb mit dem Erreichen einer LiOH-Konzentration von mehr als 2,5 Massenanteilen in 100 Massenanteilen Lösung mit dem Auftreten von festem U2CO3 gerechnet werden muss, das ohne weitere Behandlung mit dem CaCOs aus dem Prozess verloren geht. Deshalb wird das für den Prozess benötigte Wasser in die dritte Apparatur gegeben, so dass dort eine CaCOs Suspension mit einer nur gering an LiOH konzentrierten Lösung entsteht, die nach der erfindungsgemäßen Entnahme aus dem Apparat entwässert wird. Durch die geringe Lithiumhydroxidkonzentration treten nur geringe Lithiumverluste auf, die durch das Waschen des Filterkuchens weiter reduziert werden können. Das Filtrat, das Waschfiltrat und der Überlauf des dritten Apparates gelangen in den zweiten Apparat, der zusätzlich mit dem Unterlauf des ersten Apparates und dem Unterlauf eines dem ersten Apparat nachgeschalteten Klärapparates gespeist wird. Durch den so bewirkten Verdünnungseffekt wird festes U2CO3 aus dem ersten Apparat aufgelöst, das mit dem noch nicht umgesetzten Ca(OH)2 zu LiOH und CaCOs reagiert und die Reaktion abschließt. Der Überlauf aus dem ersten Apparat wird in einen Klärapparat geleitet und geklärt, so dass die daraus ablaufende, klare Lösung mit bekannten Methoden zu Lithiumhydroxid- Monohydrat oder anderen Produkten weiterverarbeitet werden kann.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird zur Reinigung von Lithiumkarbonat in einem Einheitsreaktor verunreinigtes Lithiumkarbonat kontinuierlich aufgelöst. Dabei wird entsprechend der Auflöserate von Lithiumkarbonat, die bevorzugt zwischen 10 kg/m³h und 25 kg/m³h liegt, frische Suspension mit verunreinigtem Lithiumkarbonat zugeführt, damit eine bevorzugte Feststoffkonzentration zwischen 180 kg/m3 und 250 kg/m³ im unteren Bereich des Reaktors aufrechterhalten bleibt. Um eine übermäßige Anreicherung von unlöslichen Verunreinigungen zu vermeiden wird kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen Suspension am Unterlauf des Reaktors abgezogen, so dass bevorzugt mindestens 95 von 100 Massenanteile Lithiumkarbonat im verunreinigten Einsatzmaterial aufgelöst werden. Kriterium für den Volumenstrom des Suspensionsabzugs am Reaktorunterlauf ist die die Gewährleistung der spezifischen Auflöserate, deren Erreichung durch messen der Dichte, Brechungsindex oder anderen charakteristischen Messgrößen der Lösung in der Lithiumhydrogenkarbonatlösung überwacht werden kann. Das aus dem Unterlauf des Reaktors entnommene Lithiumkarbonat wird anderweitig verwendet. Das mit dem Lösungsüberlauf ausgetragene feste Lithiumkarbonat wird in einem nachfolgenden Klärer gesammelt und mit dem Klärerunterlauf in den Einheitsreaktor 1 zurückgeführt. Der Klärerüberlauf gelangt zu einem Feinfilter, damit auch feinste Partikel aus dem Lithiumhydrogenkarbonatlösungsstrom entfernt werden. Diese Feinstpartikel sind in der Regel Verunreinigungen und werden ebenfalls aus dem Prozess entfernt. Nach dem Feinfilter folgen lonentauscher, die dazu dienen, gelöste multivalente Kationen wie Kalzium, Magnesium oder Aluminium und/oder Borate aus der Lithiumhydrogenkarbonatlösung zu entfernen. Deren Regeneration erfolgt vorzugsweise mit verdünnter Salz- oder Salpetersäure. Deren Konditionierung erfolgt bevorzugt mit verdünnter Lithi- umhydroxidlösung. Damit wird eine Anreicherung anderer Alkalimetalle vermieden, was der Fäll wäre, wenn anstatt Lithiumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid verwendet würde. Die so gereinigte Lithiumhydrogenkarbonatlösung wird anschließend dazu verwendet um wieder Lithiumkarbonat zu produzieren. Dazu wird dieses unter Zufuhr von Dampf mit dem erfindungsgemäßen Aufbau, mit einer spezifischen Kristallisationsrate 10 - 25 kg/hm³, kristallisiert, mit einer Zentrifuge abgetrennt, gegebenenfalls gewaschen und zur Trocknung übergeben. Die am Klärapparat überlaufende Lösung wird gesammelt und je nach zulässiger Konzentration der weiteren gelösten Verunreinigungen wie Natrium, Kalium, Chlorid oder Sulfat vollständig oder teilweise zur Suspendierung von verunreinigtem Lithiumkarbonat verwendet. In einer besonders bevorzugten Variante dieser Ausführung wird die zur Suspendierung des verunreinigten Lithiumkarbonats verwendete Lösung mittels Wasserverdunstung gekühlt und das verdampfte Wasser komprimiert, so dass es als Heizdampf wieder in den erfindungsgemäßen Aufbau zurückgeführt und dadurch der thermische Energieverbrauch reduziert wird.

In eine weiteren Ausführungsform wird Lithiumkarbonat nach einer der beschriebenen Ausführungsformen in einem Reaktor kristallisiert und entweder von der Mutterlauge getrennt oder in dieser angereichert. Danach gelangt das Lithiumkarbonat in einen, den beschriebenen Ausführungsformen entsprechenden, zweiten Reaktor, der mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Dampflanzen, die einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen entsprechen, ausgestattet ist. Durch eine Dampflanze wird vorzugsweise das zuvor hergestellte Lithiumkarbonat in suspendierter Form eingetragen. Durch eine weitere wird eine Lösung mit einem weiteren Metallsalz eingeleitet. Durch mindestens eine weitere Dampflanze wird ein Medium eingeleitet, das entweder zur Übersättigung des eingetragenen weiteren Kations im Reaktor führt oder in einer bevorzugten Variante ein weiteres Anion zur Verfügung stellt, das mit dem weiteren Kation ein Fällprodukt bildet, wobei die Fällung des Produkts durch das vorhandene Lithiumkarbonat angetrieben wird. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau stellen die Lithiumkarbonatpartikel in großem Maße Wachstumsoberflächen zur Verfügung, sodass die Ü2CO3-Partikel gleichmäßig mit einer Schicht überzogen werden, die das Fällprodukt des Metallsalzes enthält. Die Reihenfolge der Fällung kann im Bedarfsfall umgekehrt werden, so dass Lithiumkarbonat, die aus einem anderen Kation oder Anion bestehenden Partikel umhüllt.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in einer Serie mit aufeinanderfolgenden Kristallisationsschritten Lithiumsalzlösungen verarbeitet, die neben Lithium als Kation noch weiter Kat- und Anionen enthalten können, die die Kristallisation eines batterietauglichen Lithiumkarbonats behindern. Die in der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen und Wirkprinzipien werden angewandt, um in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Kristallisationsoder Fällschritten zunächst eines oder mehrere Kat- und/oder Anionen zu kristallisieren, ohne dass Lithium in relevanten Mengen mitgefällt wird. In der letzten erfindungsgemäßen Kristallisationseinheit wird mit einer der beschriebenen Ausführungsformen Lithiumkarbonat kristallisiert, die Kristallisation bzw. Fällung der Stör-Ionen kann je nach Anwendungsfall in jeweils einer erfindungsgemäßen Kristallisationseinheit pro Kation oder Anion oder synchron mit der Fällung mehrerer Kationen und/oder Anionen in einer erfindungsgemäßen Kristallisationseinheit (= Vorrichtung der Erfindung) erfolgen. Häufige Kationen, die aus der Lösung nahezu vollständig entfernt werden müssen, sind Kalzium oder Magnesium. Häufige Anionen, die einen Einfluss auf die Kristallisation und Reinheit von Lithiumkarbonat haben, sind Sulfat und Borate.

Beispiele

Fällung von Lithiumkarbonat durch Dekarbonisierung einer Lithiumhydrogenkarbonatlösung. a) Eine bei Umgebungstemperatur zwischengelagerte Lithiumhydrogenkarbonatlösung mit 75 g/l UHCO3 wird mit einer Rate von 10 Liter/h durch einen mit Dampf beheizten Plattenwärmetauscher gepumpt und so auf 95 °C erhitzt und anschließend in einen erfindungsgemäßen Kristallisationsreaktor eingetragen. Nach 25 Minuten wurde das Experiment unterbrochen, da lediglich noch 75 °C erreicht wurden und sich der Durchfluss auf unter 7 l/h verringert hatte. Nach Durchspülen des Plattenwärmetauschers mit Salzsäure konnten der ursprüngliche Lösungsdurchfluss und die avisierte T emperatur von 95 °C wieder kurzfristig erreicht werden. Da erneut ein massiver Abfall von beiden Prozessparametern auftrat wurde das Experiment abgebrochen. b) Die gleiche Lösung wurde mit einer Rate von 10 Liter/h in einem zweiten Versuchsdurchgang direkt über eine aus einem einfachen Rohr bestehenden Dampflanze in den durchmischten Bereich innerhalb des Klärrings des erfindungsgemäßen Reaktors mit einem Volumen von 400 Liter, eingetragen und das System mit Dampf, der über eine, aus einem einfachen Injektionsrohr bestehenden und in das Leitrohr des erfindungsgemäßen Reaktors hineinragende Dampflanze strömte, erhitzt. Der Prozess wurde über einen Zeitraum von 8 Stunden betrieben bevor dieser plangemäß beendet wurde. Innerhalb dieser Zeit wuchs die Feststoffkonzentration auf 3 g/l an. Eine Menge von zirka 600 g U2CO3 ummantelte das Dampfinjektionsrohr. c) Durch Verwendung einer thermisch isolierten Dampflanze im Versuchsaufbau und Versuchsablauf von b) wurde unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in b) kein festes Ü2CO3 mehr auf der Dampflanzenoberfläche abgeschieden.

Beispiel 2:

Für die Li2CC>3-Fällung wurden insgesamt vier Experimente im kleinen Pilotmaßstab (20 Liter Reaktorvolumen) in zwei verschiedenen Szenarien durchgeführt, jeweils mit konventionellem Aufbau mit drei mit Überlauf betriebenen Rührgefäßen mit Leitrohr einem Schleifenreaktor-Aufbau. Die Versuchsarbeiten sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Alle Versuche wurden bei etwa 70 °C durchgeführt.

Tabelle: Vereinfachte Übersicht über die durchgeführten Testarbeiten zur Li2CC>3-Fällung Szenario:

Sulfatarme Lösung: Die Sole enthält 0,9 % Lithium, 6,2 % Natrium, 13 % Chlorid und 0,02 % Sulfat.

Hoher Kaliumgehalt: Die Sole enthält 0,9 % Lithium, 4,2 % Natrium, 3,0 % Kalium 12,7 % Chlorid und 0,12 % Sulfat.

In den Szenarien 1 und 3 werden die Lithiumlösungen aufgeteilt. Für den ersten der Rührkesselkaskade wird über ein Injektionsrohr die Lithiumlösung mit einer Rate von 19 Liter pro Stunde eingespeist. In den zweiten Kessel der Kaskade werden in analoger Weise 8 Liter pro Stunde Lithiumlösung eingetragen. Zur Fällung von Lithiumkarbonat wird eine Lösung mit 30 % Natriumkarbonat verwendet, die über ein Injektionsrohr in den ersten Rührkessel der Kaskade eingetragen wird. Der dritte Rührkessel der Kaskade dient der Verweilzeitverlängerung. Die die Rührkesselkaskade verlassende Suspension wird in einem Klärapparat gesammelt und der Feststoff eingedickt, filtriert, haftlaugenfrei gewaschen und analysiert.

Die Szenarien 2 und 4 werden in einem der Abbildung 9 entsprechenden Aufbau durchgeführt. Die Erhitzung und Temperaturregulierung erfolgt über eine Dampflanze entsprechend der Abbildung 4, durch Einspeisen von ca. 1 Liter pro Stunde eines Dampf-Wassergemischs. In den erfindungsgemäßen Kristallisationsreaktorwerden gleichzeitig 8,7 Liter pro Stunde Lithiumlösung und 2, 1 Liter pro Stunde Sodalösung über einen der Abbildung 2 entsprechenden Aufbau eingetragen. Ab der zehnten Stunde wird mit dem Abzug von 2 Liter pro Stunde Produktsuspension aus dem Reaktorunterlauf begonnen und bis zurVersuchsstunde 32 fortgesetzt. Der Überlauf des Reaktors gelangt in einen Klärapparat in dem die mitgerissenen Feststoffpartikeln gesammelt und über den Unterlauf des Klärapparats wieder in den Reaktor zurückgeführt werden. Diese Rückführung beginnt mit der ersten Versuchsstunde. Die entnommene Suspension wird filtriert, haftlaugenfrei gewaschen und das Produkt analysiert. Es ergeben sich folgende Verunreinigungen im Produkt

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Aufbaus ergeben sich insbesondere bei den Elementen Natrium und Kalium höhere Reinheiten. Darüber hinaus können bei der Entwässerung geringere Restfeuchten erzielt werden die dem Erfindungsgemäßen Aufbau nach Zentrifugation zischen 6% und 8% liegen während sich mit konventionellen Aufbau Restfeuchten zwischen 9% und 12 % einstellen. Unterschiede treten auch bei der Korngrößenverteilung mit einer erheblich größeren

Spannweite für die 10 % Perzentile und multimodaler Verteilung und erheblich geringeren Modalwerten der Hauptverteilung beim konventionellen Aufbau auf. Diese sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst:

Beispiel 3: Herstellung von kugelförmigen Lithiumkarbonat durch Fällung aus einer Lithiumsulfatlösung.

Ein Massefluss von 10,5 kg pro Stunde einer Lösung mit 7,3 % U2SO4, 13,4 % Na2SC>4, 6,3 % K2SO4 und Spuren an Kalzium, Magnesium, Rubidium und Cäsium wird mit einer Temperatur von 22 °C über eine erfindungsgemäße Dampflanze gemäß Abbildung 5 in den Innenbereich des Leitrohrs des Reaktors eingetragen. Zeitlich synchron werden 2 kg pro Stunde einer 33 %-igen Nat- riumkarbonatlösung über eine erfindungsgemäße Dampflanze gemäß Abbildung 4 in den Innenbereich des Leitrohrs so eingetragen, dass sich der Menge an eingetragenen Lithiumionen zu der Menge an eingetragenen Karbonat-Ionen ein Molverhältnis 2,21 : 1 einstellt. Auf diese Weise werden 477 g Lithiumkarbonat pro Stunde kristallisiert. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Reaktors mit einem Volumen von 20 Liter entsprechen die genannten Bedingungen einer spezifischen Produktionsrate von 23,9 kg/(m³h). Nach erfolgter Fest-Flüssigtrennung und Waschen wird ein Produkt mit einer Reinheit von 99% mit Natriumsulfat, Kaliumsulfat und Lithiumsulfat als nicht weiter auswaschbaren Hauptverunreinigungen erhalten. In Abweichung zu anderen Verfahren fällt das Produkt kugelförmig mit einem Median-Durchmesser von 0,208 mm sowie einer engen Partikelgrößenverteilung von 0,169 mm als Grenzwert zum unteren und 0,255 mm zum oberen 10-von-100 Größen-Perzentil.

Beispiel 4: Wärmeisolation

In einen Reaktor mit einem Volumen von 300 m³, der eine Suspension aus U2CO3 und einer zu 80 % gesättigten NaCI Lösung umwälzt, ragt eine zylindrisch ausgestaltete Dampflanze mit einer Eintauchtiefe von 5 m.

Die Dampflanze wird mit bei einer Temperatur von 160 °C gesättigtem Dampf betrieben. Die Ü2CO3 Suspension siedet bei 105 °C. Die Lösung besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 6 W/(mK). Für diesen Anordnung und Prozesskonfiguration wurde eine Nusseltzahl von 3434 ermittelt. Um eine Temperaturdifferenz kleiner 0,1 K zwischen der Mediums-Temperatur und der Oberflächentemperatur der Außenseite der Dampflanze zu erreichen ist eine Isolation mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK) bei einer Schichtdicke von ca. 2 cm erforderlich.

Claims

Ansprüche:

1. Ein Reaktor, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit einem zentrisch angeordneten Axial-Rührer (6) mit Leitrohr (3), der eine zum Behälterboden gerichtete Strömung erzeugt, sowie einen ringförmigen konzentrisch den Axial-Rührer (6) umgebenen Klärring (1) und einen Überlauf (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor ein thermisch isoliertes Eintragsrohr (7) zum Einbringen einer wässrigen Phase, Feststoffsuspension oder einer Gasphase umfasst, das in das Innere des Reaktorbehälters hineinragt.

2. Der Reaktor gemäß Anspruch 1 , wobei der T emperaturgradient zwischen der Oberfläche des thermisch isolierten Eintragsrohrs (7) und dem Reaktorinneren kleiner 1 K ist.

3. Der Reaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei durch die thermische Isolation des Eintragsrohres keine Kristallbildung auf der Oberfläche des Eintragsrohres eintritt.

4. Der Reaktor gemäß Anspruch 1 , wobei das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) Teil eines Umlaufkreislaufes (12) ist.

5. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-4, der des Weiteren Einrichtungen für die Strömungsumlenkung (4), einen Wandstrombrecher (5) und/oder einen Unterlauf (10) aufweist.

6. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-5, umfassend eine externe Kläreinrichtung (9), die außerhalb des Reaktors angeordnet ist, in welche der Reaktorüberlauf aus dem Überlauf (2) des Reaktors eingeleitet wird.

7. Der Reaktor gemäß Anspruch 6, wobei die externe Kläreinrichtung (9) einen Klärkonus ohne Krählwerk, einen Rundeindicker mit Krählwerk, einen Lamellenklärer, eine Zentrifuge, oder einen Dekanter umfasst.

8. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-7, umfassend zwei oder mehrere thermisch isolierte Eintragsrohre (7).

9. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei zwei Eintragsrohre (7) asymmetrisch oder symmetrisch zum Axial-Rührer (6) angeordnet sind.

10. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei mindestens ein Eintragsrohr (7) in das Leitrohr des Reaktors (3) hineinragt.

11. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-10, wobei der Reaktor einen statischen Mischer (8) in einer Umlaufleitung (12) umfasst.

12. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-11 , wobei der Reaktor eine beheizbare Umlaufleitung (12) umfasst.

13. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) eine Außenwand umfasst, die mit Umgebungsluft oder mit einem flüssigen Medium beheizt wird.

14. Der Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1-13, wobei das thermisch isolierte Eintragsrohr (7) einen Isolatormantel mit einer Isolationsschicht umfasst und die Isolationsschicht des Isolationsmantels eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK) oder kleiner aufweist.

15. Ein Verfahren zur Kristallisation in einem zylindrischen Reaktor, der mit einem Rührwerk ausgestattet ist, wobei das Kristallisationsverfahren folgenden Schritt umfasst: a) Einleiten einer Fällungsreaktion durch Zufuhr mindestens eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in ein Medium im Reaktorinneren, wobei das zugeführte Medium eine höhere Temperatur als das Reaktormedium aufweist, wobei eine Temperaturänderung im Reaktionsmedium im Inneren des Reaktors erfolgt, welche die Fällungsreaktion induziert oder begünstigt, ohne dass eine Oberfläche in den Reaktor eingebracht wird, die einen Temperaturgradienten zum Reaktormedium erzeugt.

16. Das Verfahren gemäß Anspruch 15, umfassend das Einbringen einer thermisch isolierten Dampflanze (7) in den Reaktorbehälter, durch welche das zugeführte Medium in das Reaktormedium eingebracht wird.

17. Eine Batterie von Reaktoren gemäß einem der Ansprüche 1-14, wobei mindestens zwei der Reaktoren in Serie geschaltet sind.

18. Die Batterie von Reaktoren gemäß Anspruch 17, wobei im ersten Reaktor eine Hinreaktion und im zweiten Reaktor eine chemische Rückreaktion stattfindet.

19. Verwendung des Reaktors gemäß einem der Ansprüche 1-14 oder des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 15-16 oder der Batterie von Anspruch 17 oder 18 zur Herstellung von Lithiumkarbonat, bevorzugt durch Einbringen von heißem Wasser oder Wasserdampf in eine Lthiumhydrogenkarbonatlösung.

20. Lithiumkarbonat als kugelförmiges Kristallisat mit einem Median- Durchmesser von 0,15 mm bis 0,75 mm als Medianwert bei einer engen Partikelgrößenverteilung mit einem 10 % Größenperzentil zwischen 0,09 und 0,65 mm bis zu einem 90 % Größenperzentil zwischen 0,20 mm und 0,80 mm und besonders bevorzugt mit einem Partikeldurchmesser von 0.208 mm bei einer Partikelgrößenverteilung vom 10% Größenperzentil von 0,169 mm bis zum 90 % Größenperzentil von 0,255 mm.