一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，包括：1)将粗碳酸锂精制成碳酸锂精矿；2)将碳酸锂精矿制成料浆，加入石灰，过滤得粗氢氧化锂溶液；3)将粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤，加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液；4)向精制氢氧化锂溶液中通入CO2进行碳化，过滤得碳酸氢锂溶液；5)将碳酸氢锂溶液加热，后过滤并洗涤，滤饼经干燥得高纯碳酸锂；合并滤液和洗液，加入氢氟酸后过滤并洗涤，滤饼经干燥即得氟化锂。本发明专利技术的方法，所得高纯碳酸锂中杂质离子达痕量级，产品质量优于YS/T546-2008的行业标准要求，解决了盐湖锂制备高纯碳酸锂质量不达标、锂收率低、生产成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法
本专利技术属于碳酸锂精制
，具体涉及一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法。
技术介绍
锂元素因其特殊性质被誉为“二十一世纪的能源金属”，锂元素及其化合物被称为“工业味精”，产品用途跨越了多个尖端行业的锂产业链。锂元素及其化合物主要来源于锂矿石和盐湖锂资源的提取。碳酸锂(Li2CO3)作为基础锂盐产品之一，国内企业根据现有的产品标准GB/T11075-2003、YS/T582-2006、YS/T546-2008和GB/T23853-2009，将碳酸锂分为工业级碳酸锂(主含量<99.50％)，电池级碳酸锂(99.50％≤含量<99.99％)和高纯碳酸锂(主含量≥99.99％)三类，主要应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和锂电池、锂合金、医药等领域。目前，国外锂(包括碳酸锂)主要来源于盐湖锂资源，这是因为盐湖锂提取成本低于矿石提锂成本约3～5万元，同时矿石锂资源分布和不可再生性决定了要持续发展就要节约矿石资源。但国内的锂(包括碳酸锂)来源主要是矿石锂资源，这是因为盐湖锂资源因受技术瓶颈制约，产品级别最高达电池级，局限了应用市场，需要矿石提锂弥补市场高纯需求。两者相比，国内的锂产品在市场上缺乏竞争力。国内外高纯碳酸锂的制备主要是苛化法、重结晶法、电解法、氢化沉淀法以及氢化分解法等方法或方法组合，其关键技术是将金属杂质离子含量降低至10ppm以下甚至更低。国内现有的除杂方法是在制备过程中加入沉淀剂，沉淀剂可为草酸、草酸锂、草酸钠、磷酸、磷酸锂、磷酸钠、磷酸二氢锂、磷酸二氢钠、硫化钠、硫代乙酰胺等中的一种或两种以上的组合物。实际生产中，加入沉淀剂确实可提升碳酸锂的产品质量，但个别金属离子仍达不到高纯碳酸锂的要求，如磷酸及磷酸盐除钙效果就不明显。结合市场需求及上述情况，探索一种粗碳酸锂制备高纯碳酸锂的方法，降低现有高纯碳酸锂的制备成本，提升国际市场竞争力，促进国内相关行业的持续发展是锂资源行业发展的首要前提。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，解决现有以盐湖锂为原料的制备方法所得产品达不到高纯碳酸锂要求的问题。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，包括下列步骤：1)将粗碳酸锂加水配制成料浆A，搅拌、过滤、洗涤，得碳酸锂精矿；2)将步骤1)所得碳酸锂精矿加水配制成碳酸锂料浆，加入石灰进行苛化反应，后过滤得粗氢氧化锂溶液；3)将步骤2)所得粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤，向滤液中加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液；4)向步骤3)所得精制氢氧化锂溶液中通入CO2进行碳化反应，后过滤得碳酸氢锂溶液；5)将步骤4)所得碳酸氢锂溶液加热进行脱碳反应，后过滤并洗涤，滤饼经干燥得高纯碳酸锂；合并滤液和洗液，加入氢氟酸调节其为酸性或中性，生成沉淀后过滤并洗涤，滤饼经干燥即得氟化锂。所述粗碳酸锂中碳酸锂的质量含量为40％～70％。所述粗碳酸锂包含以下质量百分比的组分：Li2CO340％～70％、Na+10.0％～18％、K+3.0％～4.0％、Cl-8.0％～15.0％、SO42-1.2％～4.0％、Ca2+0.5％～1.6％、Mg2+0.4％～3.0％、Fe2+0.2％～0.5％。所述粗碳酸锂为盐湖粗碳酸锂、矿石锂或低品位锂。步骤1)中，配制料浆A时液固比为0.8～8。步骤1)中所述搅拌是在0～100℃条件下搅拌0.5～10h。步骤1)中所述过滤和洗涤所得滤液和洗液用于生产其他产品，如氟化钾、氟化钠等。步骤2)中，石灰的加入量为：石灰与料浆B中碳酸盐的摩尔比为1.0～1.5:1。步骤2)所得粗氢氧化锂溶液中锂离子浓度为1～10g/L，pH为13～14。步骤3)还可以为：将步骤2)所得粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤并洗涤，合并滤液和洗液得混合液，向混合液中加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液。步骤3)中所述浓缩是将粗氢氧化锂溶液浓缩至Li2O的含量为30～60g/L。所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸锂盐、乙二胺四乙酸钠盐、柠檬酸、二乙三胺五乙酸、邻苯二甲酸、酒石酸中的任意一种或多种。优选的，所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸锂盐、乙二胺四乙酸钠盐中的任意一种或多种。络合剂的加入量为：络合剂与滤液或混合液中的杂质金属离子的质量比为1.0～6.0:1。步骤4)中通入CO2为食品级或高纯级CO2。步骤4)中所述碳化反应是在2～4MPa压力下进行的，反应时间为1～4h。步骤5)中所述加热是指加热至30～100℃。步骤5)中所述脱碳反应是在常压或微负压下进行的，反应时间为1～10h。步骤5)中加入氢氟酸调节至pH为2～7。步骤3)中过滤所得滤饼返回步骤2)中碳酸锂料浆，用于制备粗氢氧化锂溶液；步骤4)中过滤所得滤饼返回步骤2)中碳酸锂料浆，用于制备粗氢氧化锂溶液；步骤5)中生成沉淀后过滤并洗涤所得滤液和洗液返回粗氢氧化锂溶液，或返回步骤2)中碳酸锂料浆用于制备粗氢氧化锂溶液。本专利技术的利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，涉及的化学反应式主要有：Li2CO3+CaO+H2O→CaCO3↓+2LiOHMgCO3+CaO+H2O→CaCO3↓+Mg(OH)2↓Na2CO3+CaO+H2O→CaCO3↓+2NaOHK2CO3+CaO+H2O→CaCO3↓+2KOHCa2++H2Y2-(络合剂)＝CaY2-+2H+2LiOH+CO2→Li2CO3↓+H2OLi2CO3+CO2+H2O→2LiHCO32LiHCO3→Li2CO3↓+CO2↑+H2O。本专利技术的利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，以盐湖粗碳酸锂为原料，依次进行精制、苛化反应、络合除杂、碳化反应、脱碳等工艺，在制备高纯碳酸锂的同时联产工业级氟化锂，该方法的优点在于：所得高纯碳酸锂中，杂质离子达痕量级，产品质量优于YS/T546-2008的行业标准要求，解决了盐湖锂制备高纯碳酸锂质量不达标、锂收率低、生产成本高、市场竞争力弱的问题；络合剂的使用，避免了现有的昂贵树脂除杂，简化了工艺流程；络合剂的解离与氟结合，进一步降低了滤液中溶解的杂质金属离子，避免了滤液中杂质离子的持续增高；开辟了低品位锂资源生产高附加值、高品质锂产品的新工艺，流程简单，易于工业化操作，节约了矿石资源，社会效益显著；锂元素收率高，且制备过程中母液实现了闭路循环，降低了生产成本，环保效益和经济效益显著；络合剂的解离与氟结合生成的共沉淀工业级氟化锂，可直接外卖用于铝电解等，形成工艺过程新的经济增长点，同时解决了现有氟化锂制备原料单一、生产成本高的问题。本专利技术的利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法是清洁生产工艺，经济效益、社会效益和环保效益显著，属国家产业结构调整和产品结构升级的支持项目，值得大力推广应用。该方法除用于盐湖粗碳酸锂精制外，同样适用于矿石锂生产高纯碳酸锂以及低品位锂生产高纯碳酸锂。本专利技术的方法同样适用于制备电池级碳酸锂；也可将步骤4)中通入CO2后，先生成的碳酸锂料浆直接过滤洗涤制得电池级碳酸锂或工业级碳酸锂。附图说明图1为本专利技术的利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，其特征在于：包括下列步骤：1)将粗碳酸锂加水配制成料浆A，搅拌、过滤、洗涤，得碳酸锂精矿；2)将步骤1)所得碳酸锂精矿加水配制成碳酸锂料浆，加入石灰进行苛化反应，后过滤得粗氢氧化锂溶液；3)将步骤2)所得粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤，向滤液中加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液；4)向步骤3)所得精制氢氧化锂溶液中通入CO2进行碳化反应，后过滤得碳酸氢锂溶液；5)将步骤4)所得碳酸氢锂溶液加热进行脱碳反应，后过滤并洗涤，滤饼经干燥得高纯碳酸锂；合并滤液和洗液，加入氢氟酸调节其为酸性或中性，生成沉淀后过滤并洗涤，滤饼经干燥即得氟化锂。

【技术特征摘要】
1.一种利用粗碳酸锂制备高纯碳酸锂联产氟化锂的方法，其特征在于：包括下列步骤：1)将粗碳酸锂加水配制成料浆A，搅拌、过滤、洗涤，得碳酸锂精矿；2)将步骤1)所得碳酸锂精矿加水配制成碳酸锂料浆，加入石灰进行苛化反应，后过滤得粗氢氧化锂溶液；3)将步骤2)所得粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤，向滤液中加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液；4)向步骤3)所得精制氢氧化锂溶液中通入CO2进行碳化反应，后过滤得碳酸氢锂溶液；5)将步骤4)所得碳酸氢锂溶液加热进行脱碳反应，后过滤并洗涤，滤饼经干燥得高纯碳酸锂；合并滤液和洗液，加入氢氟酸调节其为酸性或中性，生成沉淀后过滤并洗涤，滤饼经干燥即得氟化锂；步骤3)还可以为：将步骤2)所得粗氢氧化锂溶液浓缩后过滤并洗涤，合并滤液和洗液得混合液，向混合液中加入络合剂除去杂质金属离子，得精制氢氧化锂溶液；步骤2)中，石灰的加入量为：石灰与碳酸锂料浆中碳酸盐的摩尔比为1.0～1.5:1；步骤2)所得粗氢氧化锂溶液中锂离子浓度为1～10g/L，pH为13～14；所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸锂盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世江，侯红军，杨华春，于贺华，王建萍，刘海霞，曹军艳，李霞，耿梦湍，孙斌斌，
申请(专利权)人：多氟多化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41