氢氧化锂和碳酸锂的制备方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种氢氧化锂和碳酸锂的制备方法及其装置，该氢氧化锂的制备方法包含以下步骤：将磷酸锂溶解于酸中；准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将溶解于酸中的磷酸锂分别加入到阳极室的阳极分离膜和一价阳离子选择性渗析膜之间、及阴极室的阴极分离膜和一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到一价阳离子选择性渗析膜和一价阴离子选择性渗析膜之间；向一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液；以及将获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢氧化锂和碳酸锂的制备方法及其装置
本专利技术涉及一种氢氧化锂和碳酸锂的制备方法及其装置。
技术介绍
从商业的角度来讲，为了更经济地制备具有一定浓度以上纯度的氢氧化锂和碳酸锂，需要去除存在于含锂溶液中的杂质，但锂的浓度需要浓缩成适合于碳酸化的程度。然而，总费用中占大部分的是如上所述的去杂质费用和锂的浓缩费用，为了解决这一问题正在进行一些研究。将离子成分杂质去除至特定浓度以下的方法有通常所知的化学沉积法。但是，为此不仅需要支出过多的化学品费用，而且加入的化学品会成为另一种杂质，需要再进行提纯。另外，作为用于浓缩锂的方法曾经提出过利用太阳热使自然状态盐水蒸发去除杂质以浓缩出锂的技术。但是，如果依靠自然蒸发，则需要一年以上的长时间，为了解决这种时间上的问题，需要大规模的蒸发设备(例如，蒸发用人造池塘等)，此时会进一步发生高昂的设备投资费用、运营费用、维护费用等。因此，为了更经济地制备具有一定浓度以上纯度的氢氧化锂和碳酸锂，需要可替代化学沉积法和自然蒸发法的技术，但是还没有提出有效的替代方案。
技术实现思路
本专利技术人们提出一种有效的替代方案，该方案采用化学沉积法和自然蒸发法之外的方法，可以经济地制备所述氢氧化锂和碳酸锂。具体研发出一系列方法，用一价离子选择性电渗析装置使磷酸锂渗析，以分离成氯化锂水溶液和磷酸水溶液，再用双极电渗析装置使所述分离的氯化锂渗析，以分离成氢氧化锂水溶液和盐酸水溶液，可由所述分离的氢氧化锂水溶液最终获得粉末状的氢氧化锂和碳酸锂。作为本专利技术的一个具体实施方案分别提出氢氧化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法。本专利技术的一个具体实施方案提供一种氢氧化锂的制备方法，该方法包含以下步骤：将磷酸锂溶解于酸(acid)中；准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将所述溶解于酸中的磷酸锂分别加入到所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间；向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液；以及将所获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液。下面说明所述各步骤。将所获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液的步骤可包含以下步骤：准备双极电渗析装置，其按顺序配置有：阳极室，其具有阳极；第一双极膜；阴离子选择性渗析膜；阳离子选择性渗析膜；第二双极膜；阴极室，其具有阴极，将所述氯化锂水溶液加入到所述阳离子选择性渗析膜和所述阴离子选择性渗析膜之间，将水分别加入到所述第一双极膜和所述阴离子选择性渗析膜之间、及所述第二双极膜和所述阳离子选择性渗析膜之间；以及向所述双极电渗析装置施加电流，以获得氢氧化锂水溶液，同时作为副产物获得盐酸水溶液。所述准备磷酸锂的步骤可包含以下步骤：准备含锂溶液；以及所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂。通过所述一价离子选择性电渗析装置获得的磷酸水溶液，其可作为供磷物质用于所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂的步骤。通过所述双极电渗析装置获得的盐酸水溶液，其可作为一部分或全部酸用于所述将磷酸锂溶解于酸中的步骤。向所述双极电渗析装置施加电流，以获得氢氧化锂水溶液，同时作为副产物获得盐酸水溶液的步骤之后，还可包含以下步骤：将所述氢氧化锂水溶液浓缩进行结晶化；以及对所述结晶化的氢氧化锂进行干燥，以获得粉末状的氢氧化锂。在准备含锂溶液的步骤中，所述含锂溶液可选自从海水提取溶解的锂的溶液、再利用废锂电池的工序中产生的溶液、锂矿石浸出溶液、盐水、含锂温泉水、含锂地下水、含锂卤水及它们的组合中。所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂的步骤之前，还可包含以下步骤：去除所述含锂溶液中的二价离子杂质。具体地，在去除所述含锂溶液中的二价离子杂质的步骤，可以向所述含锂溶液中加入选自氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、硫酸钠(Na2SO4)及它们的组合中的化合物，以去除钙离子和镁离子。在所述将磷酸锂溶解于酸中的步骤中，用于溶解所述磷酸锂的酸可选自盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)、氢溴酸(HBr)及它们的组合中。本专利技术的又一个具体实施方案的氢氧化锂的制备方法，其中，准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将所述溶解于酸中的磷酸锂分别加入到所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间的步骤中，所述阴极室和所述阳极室分别可含有选自硫酸锂(Li2SO4)、氢氧化锂(LiOH)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、磷酸(H3PO4)及它们的组合中的电极液。具体地，所述电极液的浓度可为0.1重量％至20重量％。另外，所述电极液的电导率可为10ms/㎝至100ms/㎝。向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液的步骤可包含以下步骤：所述溶解于酸中的磷酸锂中的锂离子透过所述一价阳离子选择性渗析膜朝所述阴极方向迁移；所述溶解于酸中的磷酸锂中的氯离子透过所述一价阴离子选择性渗析膜朝所述阳极方向迁移；所述迁移的锂离子和所述迁移的氯离子在所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间被浓缩而形成所述氯化锂水溶液；以及残留在所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间的所述溶解于酸中的磷酸锂中的磷酸离子和盐酸离子被浓缩而形成所述磷酸水溶液。向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液的步骤中，所回收的磷酸水溶液的浓度可为0.1M至3.0M。准备双极电渗析装置，其按顺序配置有：阳极室，其具有阳极；第一双极膜；阴离子选择性渗析膜；阳离子选择性渗析膜；第二双极膜；阴极室，其具有阴极，将所述氯化锂水溶液加入到所述阳离子选择性渗析膜和所述阴离子选择性渗析膜之间，将水分别加入到所述第一双极膜和所述阴离子选择性渗析膜之间、及所述第二双极膜和所述阳离子选择性渗析膜之间的步骤中，所述水的加入量对所述氯化锂水溶液的加入量之重量比(水:氯化锂水溶液)可为1:20至1:2。具体地，向所述双极电渗析装置施加电流，以获得氢氧化锂水溶液，同时作为副产物获得盐酸水溶液的步骤可包含以下步骤：所述水在所述第一双极膜和所述第二双极膜被水解而产生氢氧离子和氢离子；所述氯化锂水溶液中的锂离子透过所述阳离子选择性渗析膜朝所述阴极方向迁移；在所述第二双极膜产生的氢氧离子和所述迁移的锂离子在所述阳离子选择性渗析膜和所述第二双极膜之间被浓缩而形成氢氧化锂水溶液；所述氯化锂水溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢氧化锂的制备方法，其包含以下步骤：将磷酸锂溶解于酸中；准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将所述溶解于酸中的磷酸锂分别加入到所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间；向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液；以及将所获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.30 KR 10-2015-0061914;2015.06.08 KR 10-2011.一种氢氧化锂的制备方法，其包含以下步骤：将磷酸锂溶解于酸中；准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将所述溶解于酸中的磷酸锂分别加入到所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间；向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液；以及将所获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液。2.根据权利要求1所述的氢氧化锂的制备方法，其中，将所获得的氯化锂水溶液转换成氢氧化锂水溶液的步骤包含以下步骤：准备双极电渗析装置，其按顺序配置有：阳极室，其具有阳极；第一双极膜；阴离子选择性渗析膜；阳离子选择性渗析膜；第二双极膜；阴极室，其具有阴极，将所述氯化锂水溶液加入到所述阳离子选择性渗析膜和所述阴离子选择性渗析膜之间，将水分别加入到所述第一双极膜和所述阴离子选择性渗析膜之间、及所述第二双极膜和所述阳离子选择性渗析膜之间；以及向所述双极电渗析装置施加电流，以获得氢氧化锂水溶液，同时作为副产物获得盐酸水溶液。3.根据权利要求2所述的氢氧化锂的制备方法，其中，所述准备磷酸锂的步骤包含以下步骤：准备含锂溶液；以及所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂。4.根据权利要求3所述的氢氧化锂的制备方法，其中，通过所述一价离子选择性电渗析装置获得的磷酸水溶液，其作为供磷物质用于所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂的步骤。5.根据权利要求4所述的氢氧化锂的制备方法，其中，通过所述双极电渗析装置获得的盐酸水溶液，其作为一部分或全部酸用于所述将磷酸锂溶解于酸中的步骤。6.根据权利要求2所述的氢氧化锂的制备方法，其中，向所述双极电渗析装置施加电流，以获得氢氧化锂水溶液，同时作为副产物获得盐酸水溶液的步骤之后，还包含以下步骤：将所述氢氧化锂水溶液浓缩进行结晶化；以及对所述结晶化的氢氧化锂进行干燥，以获得粉末状的氢氧化锂。7.根据权利要求6所述的氢氧化锂的制备方法，其中，在准备含锂溶液的步骤中，所述含锂溶液选自从海水提取溶解的锂的溶液、再利用废锂电池的工序中产生的溶液、锂矿石浸出溶液、盐水、含锂温泉水、含锂地下水、含锂卤水及它们的组合中。8.根据权利要求7所述的氢氧化锂的制备方法，其中，所述含锂溶液中加入供磷物质，以使溶解的锂析出成磷酸锂的步骤之前，还包含以下步骤：去除所述含锂溶液中的二价离子杂质。9.根据权利要求8所述的氢氧化锂的制备方法，其中，在去除所述含锂溶液中的二价离子杂质的步骤，向所述含锂溶液中加入选自氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、硫酸钠(Na2SO4)及它们的组合中的化合物，以去除钙离子和镁离子。10.根据权利要求1至9中任何一项所述的氢氧化锂的制备方法，其中，在所述将磷酸锂溶解于酸中的步骤中，所述用于溶解磷酸锂的酸选自盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)、氢溴酸(HBr)及它们的组合中。11.根据权利要求10所述的氢氧化锂的制备方法，其中，准备一价离子选择性电渗析装置，其按顺序配置有：阴极室，其具有阴极分离膜；一价阴离子选择性渗析膜，其使一价阴离子选择性透过；一价阳离子选择性渗析膜，其使一价阳离子选择性透过；以及阳极室，其具有阳极分离膜，将所述溶解于酸中的磷酸锂分别加入到所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间，将水加入到所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间的步骤中，所述阴极室和所述阳极室分别含有选自硫酸锂(Li2SO4)、氢氧化锂(LiOH)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、磷酸(H3PO4)及它们的组合中的电极液。12.根据权利要求11所述的氢氧化锂的制备方法，其中，所述电极液的浓度为0.1重量％至20重量％。13.根据权利要求11所述的氢氧化锂的制备方法，其中，所述电极液的电导率为10ms/㎝至100ms/㎝。14.根据权利要求10所述的氢氧化锂的制备方法，其中，向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所形成的副产物磷酸水溶液的步骤包含以下步骤：所述溶解于酸中的磷酸锂中的锂离子透过所述一价阳离子选择性渗析膜朝所述阴极方向迁移；所述溶解于酸中的磷酸锂中的氯离子透过所述一价阴离子选择性渗析膜朝所述阳极方向迁移；所述迁移的锂离子和所述迁移的氯离子在所述一价阳离子选择性渗析膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间被浓缩而形成所述氯化锂水溶液；以及残留在所述阳极室的阳极分离膜和所述一价阳离子选择性渗析膜之间、及所述阴极室的阴极分离膜和所述一价阴离子选择性渗析膜之间的所述溶解于酸中的磷酸锂中的磷酸离子和盐酸离子被浓缩而形成所述磷酸水溶液。15.根据权利要求14所述的氢氧化锂的制备方法，其中，向所述一价离子选择性电渗析装置施加电流，以获得氯化锂水溶液，同时获得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴诚国，朴光锡，李相吉，郑宇喆，金畿永，李贤雨，
申请(专利权)人：浦项产业科学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR