一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法技术

本发明专利技术提供了一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法，采用铁、亚铁、铝、钙的可溶性盐作转化剂，在低酸条件下转化剂与磷酸锂充分反应，使磷酸锂中的锂离子和磷酸根初步分离；然后调节复分解反应产物的pH值，使磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸铝或磷酸氢钙能够完全沉淀；过滤掉沉淀后，向滤液中加入碱性物质调节滤液的pH值，将滤液中的铁离子、亚铁离子、铝离子或钙离子沉淀为氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝或氢氧化钙，进而除去，得到初步净化液；然后对初步净化液进行离子交换处理，得到深度净化液；深度净化液与碳酸钠溶液于85～100℃条件下反应，洗涤干燥后得到电池级碳酸锂。

Preparation of lithium carbonate for battery by acid conversion of low grade lithium phosphate

The invention provides a method for preparing lithium carbonate for batteries by acidic conversion of low-grade lithium phosphate. Soluble salts of iron, ferrous, aluminum and calcium are used as conversion agents to react adequately with lithium phosphate under low-acid conditions to separate lithium ions and phosphate radicals from lithium phosphate, and then adjust the pH of the product of double decomposition reaction. Value, so that ferric phosphate, ferrous phosphate, aluminum phosphate or calcium hydrogen phosphate can be completely precipitated; after filtering out the precipitation, adding alkaline substances to the filter to adjust the pH value of the filter, iron ions, ferrous ions, aluminum ions or calcium ions in the filter to precipitate into ferric hydroxide, ferrous hydroxide, aluminum hydroxide or calcium hydroxide, and then remove The initial purified solution was obtained by ion exchange treatment, and then the deep purified solution was obtained. The deep purified solution reacted with sodium carbonate solution at 85 ~ 100 C, and the battery-grade lithium carbonate was obtained after washing and drying.

【技术实现步骤摘要】
一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法
本专利技术涉及化工领域，尤其涉及一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法。
技术介绍
碳酸锂作为锂产品的一种基础性化合物，广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金行业，素有“工业味精”之称。碳酸锂是目前高新
如锂离子电池、原子能、航空航天、军事工业和受控核聚变等领域所急需的、必不可少的原料，是各国大力发展的一种重要原料。由于锂离子电池在电动车领域的应用，使得碳酸锂的需求量快速增长，根据测算，到2018年，全球对碳酸锂的需求将达到26.3万吨，相较2017年增加约2.9万吨。新能源汽车的持续升温，使得产业链上的电池级碳酸锂价格再创新高，2017年10月上旬电池级碳酸锂再创新高，小幅上涨0.12％。目前电池级碳酸锂出厂价在15.5万～16.5万元/吨，工业级在13.5万～15.8万元/吨，据预测未来几年碳酸锂价格仍将高位运行。目前，碳酸锂的制备方法主要有两种，即矿石提锂和卤水提锂。随着国家对环保及循环经济重视程度的提高，锂离子电池的回收利用必然成为规模，可以预见废锂资源循环利用必将成为制备锂盐的重要途径之一。磷酸锂作为废锂电池回收钴、镍或碳酸锂工业生产中尾液回收锂的副产物，其杂质量高，难以直接作为磷酸锂产品外售，其产储量也将随碳酸锂需求量的增大而增大。技术人员已开始研究将磷酸锂转化成碳酸锂，但是现有技术中由磷酸锂转化制备得到的碳酸锂纯度较低，一般为工业级。本专利技术可高效处理磷酸锂，将其转化成当下紧俏的电池用碳酸锂，拓宽电池用碳酸锂的制备渠道，同时可依外部条件将磷源转化成实用的副产品。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法。本专利技术提供的制备方法能够制备得到电池用碳酸锂。本专利技术提供了一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法，包括以下步骤：(1)将磷酸锂浆料与转化剂在酸性条件下混合，发生复分解反应，得到固液混合物；所述转化剂包括铁盐、亚铁盐、铝盐或钙盐；所述磷酸锂浆料中磷酸根、转化剂中金属离子与酸中氢离子的摩尔比为1:1.0～1.2:0.5～1.1；(2)采用碱调节所述步骤(1)得到的固液混合物的pH值，得到混合物料；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，所述混合物料的pH值为2.5～3.2；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.8；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，所述混合物料的pH值为3.8～4.6；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.2；(3)对所述步骤(2)得到的混合物料进行固液分离，收集滤液；(4)采用碱调节所述步骤(3)得到的滤液的pH值，进行中和反应，得到中和反应液；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，调节滤液的pH值为3.6～4.5；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，调节滤液的pH值为9.0～10.0；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，调节滤液的pH值为5.0～5.5；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，调节滤液的pH值为12～12.5；(5)将所述步骤(4)得到的中和反应液进行固液分离，收集滤液，得到初步净化液；(6)将所述步骤(5)得到的初步净化液进行离子交换，得到深度净化液；(7)将所述步骤(6)得到的深度净化液与碳酸钠溶液于85～100℃条件下混合反应，对所述反应产物依次进行过滤、固相水洗和烘干，得到电池用碳酸锂；所述电池用碳酸锂的纯度为≥99.5％。优选的，所述步骤(1)中磷酸锂浆料中锂的质量分数为10～15.8％。优选的，当所述步骤(1)中转化剂为铁盐或铝盐时，所述酸中氢离子与磷酸锂浆料中磷酸根的摩尔比为0.55～1.05:1；当所述步骤(1)中转化剂为钙或亚铁盐时，所述酸中氢离子与磷酸锂浆料中磷酸根的摩尔比为0.85～1.1:1。优选的，所述步骤(1)中铁盐包括氯化铁、硫酸铁或硝酸铁；所述亚铁盐包括氯化亚铁、硫酸亚铁或硝酸亚铁；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硫酸铝钾或硝酸铝；所述钙盐包括氯化钙或硝酸钙。优选的，所述步骤(1)中复分解反应的时间为1.0～1.5h。优选的，所述步骤(2)和步骤(4)中的碱独立地包括氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液、氢氧化钙浆料或碳酸钙浆料。优选的，所述离子交换用离子交换树脂为钠型阳离子树脂。优选的，所述步骤(7)在碳酸钠溶液与深度净化液混合前，将所述碳酸钠溶液用精度为1-5um的精密过滤器进行过滤，直至碳酸钠溶液澄清无明显悬浮颗粒。优选的，所述步骤(7)反应的温度为85～100℃。本专利技术通过复分解反应，采用铁盐、亚铁盐、铝盐或钙盐为转化剂，在低酸条件下转化剂与磷酸锂充分反应，使磷酸锂中的锂离子和磷酸根初步分离；然后向固液混合物中添加碱调节固液混合物的pH值，使固液混合溶液中的磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸铝或磷酸氢钙能够完全沉淀；过滤掉沉淀后，向滤液中加入碱调节滤液的pH值，有利于进一步将滤液中的铁离子、亚铁离子、铝离子或钙离子沉淀为氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝或氢氧化钙，除去滤液中的铁离子、亚铁离子、铝离子或钙离子，得到初步净化液；然后对初步净化液进行离子交换处理，有利于进一步去除初步净化液中的铁离子、亚铁离子、铝离子或钙离子，得到深度净化液；将深度净化液与碳酸钠溶液反应，得到电池用碳酸锂。采用本专利技术所述方法能够制备得到纯度高的碳酸锂，所述碳酸锂的纯度≥99.5％，符合电池用要求。附图说明图1为本专利技术磷酸锂转化为电池用碳酸锂的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法，包括以下步骤：(1)将磷酸锂浆料与转化剂在酸性条件下混合，发生复分解反应，得到固液混合物；所述转化剂包括铁盐、亚铁盐、铝盐或钙盐；所述磷酸锂浆料中磷酸根、转化剂中金属离子与酸中氢离子的摩尔比为1:1.0～1.2:0.5～1.1；(2)采用碱调节所述步骤(1)得到的固液混合物的pH值，得到混合物料；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，所述混合物料的pH值为2.5～3.2；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.8；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，所述混合物料的pH值为3.8～4.6；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.2；(3)对所述步骤(2)得到的混合物料进行固液分离，收集滤液；(4)采用碱调节所述步骤(3)得到的滤液的pH值，进行中和反应，得到中和反应液；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，调节滤液的pH值为3.6～4.5；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，调节滤液的pH值为9.0～10.0；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，调节滤液的pH值为5.0～5.5；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，调节滤液的pH值为12～12.5；(5)将所述步骤(4)得到的中和反应液进行固液分离，收集滤液，得到初步净化液；(6)将所述步骤(5)得到的初步净化液进行离子交换，得到深度净化液；(7)将所述步骤(6)得到的深度净化液与精制碳酸钠溶液于85～100℃条件下混合反应，对所述反应产物依次进行过滤、固相水洗和烘干，得到电池用碳酸锂；所述电池用碳酸锂的纯度为≥99.5％。本专利技术将磷酸锂浆料与转化剂在酸存在的条件下混合，发生复分解反应，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法，包括以下步骤：(1)将磷酸锂浆料与转化剂在酸性条件下混合，发生复分解反应，得到固液混合物；所述转化剂包括铁盐、亚铁盐、铝盐或钙盐；所述磷酸锂浆料中磷酸根、转化剂中金属离子与酸中氢离子的摩尔比为1:1.0～1.2:0.5～1.1；(2)采用碱调节所述步骤(1)得到的固液混合物的pH值，得到混合物料；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，所述混合物料的pH值为2.5～3.2；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.8；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，所述混合物料的pH值为3.8～4.6；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.2；(3)对所述步骤(2)得到的混合物料进行固液分离，收集滤液；(4)采用碱调节所述步骤(3)得到的滤液的pH值，进行中和反应，得到中和反应液；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，调节滤液的pH值为3.6～4.5；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，调节滤液的pH值为9.0～10.0；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，调节滤液的pH值为5.0～5.5；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，调节滤液的pH值为12～12.5；(5)将所述步骤(4)得到的中和反应液进行固液分离，收集滤液，得到初步净化液；(6)将所述步骤(5)得到的初步净化液进行离子交换，得到深度净化液；(7)将所述步骤(6)得到的深度净化液与碳酸钠溶液于85～100℃条件下混合反应，对所述反应产物依次进行过滤、固相水洗和烘干，得到电池用碳酸锂；所述电池用碳酸锂的纯度为≥99.5％。...

【技术特征摘要】
1.一种低品位磷酸锂酸性转化法制备电池用碳酸锂的方法，包括以下步骤：(1)将磷酸锂浆料与转化剂在酸性条件下混合，发生复分解反应，得到固液混合物；所述转化剂包括铁盐、亚铁盐、铝盐或钙盐；所述磷酸锂浆料中磷酸根、转化剂中金属离子与酸中氢离子的摩尔比为1:1.0～1.2:0.5～1.1；(2)采用碱调节所述步骤(1)得到的固液混合物的pH值，得到混合物料；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，所述混合物料的pH值为2.5～3.2；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.8；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，所述混合物料的pH值为3.8～4.6；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，所述混合物料的pH值为5.5～6.2；(3)对所述步骤(2)得到的混合物料进行固液分离，收集滤液；(4)采用碱调节所述步骤(3)得到的滤液的pH值，进行中和反应，得到中和反应液；当所述步骤(1)中转化剂为铁盐时，调节滤液的pH值为3.6～4.5；当所述步骤(1)中转化剂为亚铁盐时，调节滤液的pH值为9.0～10.0；当所述步骤(1)中转化剂为铝盐时，调节滤液的pH值为5.0～5.5；当所述步骤(1)中转化剂为钙盐时，调节滤液的pH值为12～12.5；(5)将所述步骤(4)得到的中和反应液进行固液分离，收集滤液，得到初步净化液；(6)将所述步骤(5)得到的初步净化液进行离子交换，得到深度净化液；(7)将所述步骤(6)得到的深度净化液与碳酸钠溶液于85～100℃条件下混合反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春平，文小强，周有池，王玉香，袁德林，肖颖奕，刘雯雯，罗林山，普建，周新华，
申请(专利权)人：赣州有色冶金研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36