复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，将工业级氢氧化锂溶于纯水或结晶母液中，配制成第一溶液；向第一溶液中加入第一除杂剂后过滤，向滤液中加入氢氧化锂晶体进行冷却结晶，进行固液分离得到高纯单水氢氧化锂湿料和结晶母液；将高纯单水氢氧化锂湿料溶于纯水或碳化母液中，配制成第二溶液；向第二溶液中通入二氧化碳进行一次碳化处理，固液分离得到碳酸锂湿料和滤液；向所述滤液中加入第二除杂剂并保温反应后通入二氧化碳进行二次碳化处理，之后停止通入二氧化碳并继续反应，之后进行固液分离并将所得固体进行洗涤，得到高纯碳酸锂湿品和碳化母液，将所述高纯碳酸锂湿品进行后处理得到高纯碳酸锂产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂盐材料制备
，更具体地讲，涉及一种用工业级单水氢氧化锂复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法。
技术介绍
高纯单水氢氧化锂是高镍三元、NCA正极材料以及锂离子电池电解质添加剂重要的原材料。高纯碳酸锂是电解质六氟磷酸锂、电子单晶材料铌酸锂、钽酸锂以及X射线荧光分析关键材料硼酸锂的重要原料。目前国内外较少高纯单水氢氧化锂规模化生产技术相关报道，批量化生产主要是工业级及电池级氢氧化锂，采用的技术主要有如下两种路线：1)以矿石为原料生产氢氧化锂主要利用锂辉石精矿(主要含α-锂辉石)，在高温焙烧转化为β—锂辉石，然后浓硫酸酸化，除杂，浓缩得到硫酸锂浸出液。将硫酸锂浸出液加入氢氧化钠，冷冻分离10水硫酸钠，将滤液蒸发浓缩结晶出粗单水氢氧化锂；粗单水氢氧化锂采用二次重结晶提纯氢氧化锂，即得到高纯级氢氧化锂产品。专利CN102659144B采用上述方式制备高纯单水氢氧化锂。2)盐湖碳酸锂为原料生产氢氧化锂将精制石灰乳与盐湖碳酸锂按比例混合，苛化反应后可得到氢氧化锂溶液和碳酸钙沉淀。分离后将母液减压浓缩、结晶得到单水氢氧化锂产品。采用多次重结晶去提纯氢氧化锂，可得到电池级氢氧化锂产品。目前南美盐湖氢氧化锂生产厂家如FMC，SQM均采用碳酸锂苛化法生产氢氧化锂，由于盐湖卤水主要是氯化物卤水，其中钾、钠、镁、钙、硼含量一般都很高，所以生产的碳酸锂中杂质含量都比较高，制备的氢氧化锂中一般杂质含量也较高，通过多次重结晶提纯才达到电池级氢氧化锂质量，并且成本很高。目前国内外关于高纯碳酸锂生产相关技术主要如下：1)碳化法用高纯的LiOH与CO2在水中反应，沉淀制备高纯Li2CO3，该法温度控制非常关键，温度太高CO2利用率低，温度太低反应速度慢，均影响产率。整个过程几乎无杂质离子引入，CO2气体经洗涤后，产品纯度取决于LiOH的纯度。2)氢化法将工业级碳酸锂或者电池级碳酸锂在水溶液中搅拌分散，引入过量二氧化碳形成可溶性的碳酸氢锂；精密微孔过滤去除不溶性的杂质和未溶解的碳酸锂，滤液通过阳离子交换树脂除去K+、Na+、Ca2+、Mg2+、阴离子交换树脂去除B、Cl-、SO42-，升温使碳酸氢锂热分解析出碳酸锂，经过分离烘干，制得成品高纯碳酸锂，该法产能小，反应釜结壁严重，生产成本高，专利CN103833053B，CN103958412A采用该法生产高纯碳酸锂。
技术实现思路
为了解决现有技术高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂生产技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种通过添加剂除杂、LiOH重结晶提纯以及CO2分步碳化提纯三种提纯有机结合除杂的复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法本专利技术公开了一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，所述制备方法包括以下步骤：A、将工业级氢氧化锂溶于80～100℃的纯水或结晶母液中，配制成LiOH浓度为160～170g/L的第一溶液；B、向所述第一溶液中加入第一除杂剂并保温反应10～30min后过滤，向滤液中加入氢氧化锂晶体进行冷却结晶，当第一溶液的温度降至40～60℃时进行固液分离并将所得固体用纯水淋洗，得到高纯单水氢氧化锂湿料和结晶母液，将部分高纯单水氢氧化锂湿料进行后处理得到高纯单水氢氧化锂产品；C、将所述高纯单水氢氧化锂湿料溶于纯水或碳化母液中，配制成LiOH浓度为110～120g/L的第二溶液；D、向所述第二溶液中通入二氧化碳进行一次碳化处理，当第二溶液中的LiOH浓度降至70～100g/L时进行固液分离，得到碳酸锂湿料和溶液，将所述碳酸锂湿料进行后处理得到电池级碳酸锂产品；E、向所述步骤D溶液中加入第二除杂剂并保温反应10～30min后，通入二氧化碳进行二次碳化处理，当溶液中的LiOH浓度降至10～40g/L时停止通入二氧化碳并继续反应30～60min，之后进行固液分离并将所得固体进行洗涤，得到高纯碳酸锂湿品和碳化母液，将所述高纯碳酸锂湿品进行后处理得到高纯碳酸锂产品。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，在步骤B中，所述第一除杂剂为草酸、草酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、EDTA、EGTA和葡萄糖酸中的至少一种，所述第一除杂剂的加入量为氢氧化锂投入量的0.5～3.0％。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，在步骤B中，所述氢氧化锂晶体的加入量为所述工业级氢氧化锂投入量的5～30％；所述淋洗纯水的使用量为所得固体重量的10～40％。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，将所述高纯单水氢氧化锂湿料烘干、筛分和包装得到高纯单水氢氧化锂产品，所述高纯单水氢氧化锂产品的纯度为99.9％～99.99％。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，在步骤D中，二氧化碳的通入速度为40～80m3/h，一次碳化处理时的搅拌速度为100～200rmp。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，在步骤E中，第二除杂剂为EDTA、EGTA和葡萄糖酸中的至少一种，第二除杂剂的加入量为0.2～1kg/t碳酸锂。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，在步骤E中，二氧化碳的通入速度为10～15m3/h，二次碳化处理时的搅拌速度为30～80rmp。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，冷却结晶的终点温度为40～60℃，一次碳化处理和二次碳化处理的温度为30～60℃。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，将所述结晶母液和碳化母液返回利用；将所述碳酸锂湿料洗涤后烘干、破碎、筛分和包装得到电池级碳酸锂产品，所述电池级碳酸锂产品的纯度满足电池级碳酸锂行业标准YST582-2013。根据本专利技术一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的一个实施例，将所述高纯碳酸锂湿品烘干、筛分和包装得到高纯碳酸锂产品，所述高纯碳酸锂产品的纯度为99.995％～99.999％。与现有技术相比，本专利技术复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法采用工业级氢氧化锂可制得产品纯度为99.9％～99.99％的高纯单水氢氧化锂、纯度为99.995％～99.999％的高纯碳酸锂及电池级碳酸锂，设备投资省、工艺稳定性高、产品质量稳定性好，综合锂回收率高，成本较低，同时可以根据市场需求调整高纯单水氢氧化锂与高纯碳酸锂的产量。本专利技术采用工业级氢氧化锂作为原料并通过添加剂除杂、LiOH重结晶提纯以及CO2分步碳化提纯三种提纯技术有机结合复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例的复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法的工艺流程图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，所述制备方法包括以下步骤：A、将工业级氢氧化锂溶于80～100℃的纯水或结晶母液中，配制成LiOH浓度为160～170g/L的第一溶液；B、向所述第一溶液中加入第一除杂剂并保温反应10～30min后过滤，向滤液中加入氢氧化锂晶体进行冷却结晶，当第一溶液的温度降至40～60℃时进行固液分离并将所得固体用纯水淋洗，得到高纯单水氢氧化锂湿料和结晶母液，将部分高纯单水氢氧化锂湿料进行后处理得到高纯单水氢氧化锂产品；C、将所述高纯单水氢氧化锂湿料溶于纯水或碳化母液中，配制成LiOH浓度为110～120g/L的第二溶液；D、向所述第二溶液中通入二氧化碳进行一次碳化处理，当第二溶液中的LiOH浓度降至70～100g/L时进行固液分离，得到碳酸锂湿料和溶液，将所述碳酸锂湿料进行后处理得到电池级碳酸锂产品；E、向所述溶液中加入第二除杂剂并保温反应10～30min后，通入二氧化碳进行二次碳化处理，当溶液中的LiOH浓度降至10～40g/L时停止通入二氧化碳并继续反应30～60min，之后进行固液分离，将所得固体进行洗涤，得到高纯碳酸锂湿品和碳化母液，将所述高纯碳酸锂湿品进行后处理得到高纯碳酸锂产品。...

【技术特征摘要】
1.一种复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，所述制备方法包括以下步骤：A、将工业级氢氧化锂溶于80～100℃的纯水或结晶母液中，配制成LiOH浓度为160～170g/L的第一溶液；B、向所述第一溶液中加入第一除杂剂并保温反应10～30min后过滤，向滤液中加入氢氧化锂晶体进行冷却结晶，当第一溶液的温度降至40～60℃时进行固液分离并将所得固体用纯水淋洗，得到高纯单水氢氧化锂湿料和结晶母液，将部分高纯单水氢氧化锂湿料进行后处理得到高纯单水氢氧化锂产品；C、将所述高纯单水氢氧化锂湿料溶于纯水或碳化母液中，配制成LiOH浓度为110～120g/L的第二溶液；D、向所述第二溶液中通入二氧化碳进行一次碳化处理，当第二溶液中的LiOH浓度降至70～100g/L时进行固液分离，得到碳酸锂湿料和溶液，将所述碳酸锂湿料进行后处理得到电池级碳酸锂产品；E、向所述溶液中加入第二除杂剂并保温反应10～30min后，通入二氧化碳进行二次碳化处理，当溶液中的LiOH浓度降至10～40g/L时停止通入二氧化碳并继续反应30～60min，之后进行固液分离，将所得固体进行洗涤，得到高纯碳酸锂湿品和碳化母液，将所述高纯碳酸锂湿品进行后处理得到高纯碳酸锂产品。2.根据权利要求1所述复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，在步骤B中，所述第一除杂剂为草酸、草酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、EDTA、EGTA和葡萄糖酸中的至少一种，所述第一除杂剂的加入量为氢氧化锂投入量的0.5～3.0％。3.根据权利要求1所述复合生产高纯单水氢氧化锂、高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，在步骤B中，所述氢氧化锂晶体的加入量为所述工业级氢氧化锂投入量的5～30％；所述淋...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡荣富，班文俊，孟强，郑传勇，蒋红军，
申请(专利权)人：成都开飞高能化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51