制备碳酸锂的方法技术

提供了方法，所述方法包括将包含硫酸锂和/或硫酸氢锂的水性组合物进行电解或电渗析，以将至少一部分所述硫酸盐转化为氢氧化锂。在电解或电渗析期间，水性组合物被至少基本上维持在具有约1至约4的值的pH；以及将所述氢氧化锂转化为碳酸锂。可选地，可将硫酸锂和/或硫酸氢锂进行包括双室膜过程的第一电膜过程，以将硫酸锂和/或硫酸氢锂转化为氢氧化锂，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及将所述第一锂减少的水性流进行包含三室膜过程的第二电膜过程，以制备至少另一部分氢氧化锂，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。

Preparation of Lithium Carbonate

A method is provided that includes electrolysis or electrodialysis of aqueous compositions containing lithium sulfate and/or lithium bisulfate to convert at least part of the sulfate into lithium hydroxide. During electrolysis or electrodialysis, the aqueous composition is maintained at least substantially at a pH of about 1 to 4 values; and the lithium hydroxide is converted into lithium carbonate. Optionally, lithium sulfate and/or lithium bisulfate can be converted into lithium hydroxide by a first membrane process including a two-chamber membrane process to obtain a first lithium-reduced water flow and a first lithium-rich water flow; and a second membrane process comprising a three-chamber membrane process to prepare at least another one. A part of lithium hydroxide is obtained, and the second lithium reduces the water flow and the second lithium hydroxide rich water flow is obtained.

【技术实现步骤摘要】
制备碳酸锂的方法本公开要求于2013年10月23日提交的第61/894,655号美国临时专利的优先权，在此通过引用将其整体并入。本公开涉及应用于碳酸锂制造的化学领域的改进。例如，此类方法可用于从含锂的原料中制备碳酸锂。例如，该公开还涉及其它锂产物如氢氧化锂和硫酸锂的生产。对于碳酸锂的需求正迅速增长。碳酸锂市场正在扩张，并且当前的全球生产能力可能将不能满足需求的预期增加。例如，碳酸锂被用作铝熔盐电解中的添加物以及珐琅和玻璃中的添加物。碳酸锂还可用于控制躁郁症，用于铌酸锂、钽酸锂和氟化锂电子级晶体的生产，以及用于锂电池的新兴技术。由于锂电池的高的能量密度与重量比及其与其它类型的电池相比的相对长的使用寿命，其已成为在一些现有的和建议的新应用中的电池的选择。锂电池被用于一些应用中，如便携式计算机、手机、医疗器械和植入物(例如心脏起搏器)。锂电池也是新型汽车例如混合动力汽车和电动汽车的发展中的感兴趣的选择，所述新型汽车因为排放降低和对碳氢燃料的依赖降低，因此既是环境友好的也是“绿色的”。使用的碳酸锂可能需要高纯度，例如，对于不同的电池应用而言。碳酸锂生产者的数量有限。作为对锂产物的增加的需求的直接结果，电池制造商正在寻找高质量锂产物(例如碳酸锂)的另外的且可靠的来源。迄今为止提出了少数的用于制备碳酸锂的方法。例如可以通过利用含锂的盐水或者利用海水来制备碳酸锂。一些提出的方法包括所生产的碳酸锂的几个纯化步骤。例如，已提出的方法需要用碳酸钠沉淀，并包括所生产的碳酸锂的几个纯化步骤。因此，需要为用于制备碳酸锂的现有溶液提供另一选择。根据一方面，提供了制备碳酸锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分硫酸锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂的水性组合物进行电解或电渗析，其中在电解或电渗析期间，所述包含硫酸锂的水性组合物被至少基本上维持在具有约1至约4的值的pH；以及将氢氧化锂转化为碳酸锂。根据另一方面，提供了制备碳酸锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将包含锂化合物的水性组合物进行电解或电渗析；以及将氢氧化锂转化为碳酸锂。根据另一方面，提供了制备碳酸锂的方法，所述方法包括：用水浸提经酸焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应，以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物以及包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述沉淀物分离；任选地，将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与另一种碱反应，以获得约9.5至约11.5的pH，以及任选地与至少一种金属碳酸盐反应，由此以任选地为至少一种碳酸盐的形式至少部分地沉淀至少一种金属离子，以获得任选地包含所述至少一种碳酸盐的沉淀物以及包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述沉淀物分离；将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与离子交换树脂接触，以从所述组合物中至少部分地去除至少一种金属离子，由此获得包含锂化合物的水性组合物；将所述包含锂化合物的水性组合物进行电渗析或电解；以及将氢氧化锂转化为碳酸锂。根据另一方面，提供了制备碳酸锂的方法，所述方法包括：用水浸提经酸焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应，以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物以及包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述沉淀物分离；任选地，将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与另一种碱反应，以获得约9.5至约11.5的pH，以及任选地与至少一种金属碳酸盐反应，由此以至少一种碳酸盐形式至少部分地沉淀至少一种金属离子，以获得任选地包含所述至少一种碳酸盐的沉淀物以及包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述沉淀物分离；将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与离子交换树脂接触，以从所述组合物中至少部分地去除至少一种金属离子，由此获得包含锂化合物的水性组合物；根据如本公开中所限定的方法将所述包含锂化合物的水性组合物进行电渗析或电解；以及如本公开中所限定的那样将氢氧化锂转化为碳酸锂。因此根据本公开的一方面，提供了制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将包含锂化合物的水性组合物进行第一电膜过程，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行第二电膜过程，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。本公开还包括制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将包含锂化合物的水性组合物进行第一电膜过程，以进行至预先确定的程度，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行第二电膜过程，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。本公开还包括制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将硫酸锂和/或硫酸氢锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂和/或硫酸氢锂的水性组合物进行第一电膜过程，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行第二电膜过程，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。本公开还包括制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将硫酸锂和/或硫酸氢锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂和/或硫酸氢锂的水性组合物进行第一电膜过程，以进行至预先确定的程度，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行第二电膜过程，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。本公开还包括制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将硫酸锂和/或硫酸氢锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂和/或硫酸氢锂的水性组合物进行包括双室膜过程的第一电膜过程，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行包括三室膜过程的第二电膜过程，并获得第二锂减少的水性流和第二富含氢氧化锂的水性流。本公开还包括制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将硫酸锂和/或硫酸氢锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂和/或硫酸氢锂的水性组合物进行包括双室膜过程的第一电膜过程，以进行至预先确定的程度，并获得第一锂减少的水性流和第一富含氢氧化锂的水性流；以及在适于制备至少另一部分氢氧化锂的条件下，将所述第一锂减少的水性流进行包括三室膜过程的第二电膜过程，并获得第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：用水浸提经酸焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物和包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物分离；将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与离子交换树脂接触，以从所述组合物中至少部分地去除至少一种金属离子，由此获得包含锂化合物的水性组合物；以及在适于将至少一部分所述锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将所述包含所述锂化合物的水性组合物进行电解或电渗析，其中在所述电解或电渗析期间，所述包含所述锂化合物的水性组合物具有约9.5至约12.5的pH。

【技术特征摘要】
2013.10.23 US 61/894,6551.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：用水浸提经酸焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物和包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物分离；将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与离子交换树脂接触，以从所述组合物中至少部分地去除至少一种金属离子，由此获得包含锂化合物的水性组合物；以及在适于将至少一部分所述锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将所述包含所述锂化合物的水性组合物进行电解或电渗析，其中在所述电解或电渗析期间，所述包含所述锂化合物的水性组合物具有约9.5至约12.5的pH。2.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：用水浸提经碱焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物和包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物，并将所述水性组合物与所述包含所述至少一种氢氧化物的沉淀物分离；将所述包含Li+且含有降低含量的所述至少一种金属离子的水性组合物与离子交换树脂接触，以从所述组合物中至少部分地去除至少一种金属离子，由此获得包含锂化合物的水性组合物；以及在适于将至少一部分所述锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将所述包含所述锂化合物的水性组合物进行电解或电渗析，其中在所述电解或电渗析期间，所述包含所述锂化合物的水性组合物具有高于7的pH。3.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分硫酸锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂的水性组合物进行电渗析或电解，其中在电渗析或电解期间，所述包含硫酸锂的水性组合物被至少基本上维持在具有约9.5至约12.5的值的pH。4.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将包含所述锂化合物的水性组合物进行双极三室电渗析或三室膜电解，其中在所述电渗析或电解期间，所述包含所述锂化合物的水性组合物被至少基本上维持在具有约9.5至约12.5的值的pH。5.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分锂化合物转化为氢氧化锂的条件下，将包含所述锂化合物的水性组合物进行电渗析或电解，其中在所述电渗析或电解期间，所述包含所述锂化合物的水性组合物被至少基本上维持在具有约9.5至约12.5的值的pH，其中在所述方法期间，电压被至少基本上维持在恒定值。6.制备碳酸锂的方法，所述方法包括：通过将CO2喷射进包含氢氧化锂的水性组合物而使所述组合物与CO2反应，由此获得包含碳酸锂的浆，其中通过将pH至少基本上维持在约10至约11.5的值进行所述喷射；将至少一部分浆加至澄清器中，并获得包含碳酸氢锂的上清液和包含碳酸锂的固体，将所述固体与所述上清液分离；以及在至少约85℃的温度下加热上清液，以将碳酸氢锂至少部分转化为碳酸锂。7.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分硫酸锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂的水性组合物进行电解；其中在所述电解期间，所述包含硫酸锂的水性组合物被至少基本上维持在具有约1至约4的值的pH；其中通过将包含硫酸锂的水性组合物引入中央室、将包含氢氧化锂的水性组合物引入阴极室、并在阳极室中产生包含硫酸的水性组合物，从而在三室膜电解池中实施所述方法；以及其中所述三室膜电解池的中央室通过阳离子交换膜与所述三室膜电解池的阴极室隔开，并且所述三室膜电解池的中央室通过阴离子交换膜与所述三室膜电解池的阴极室隔开。8.制备氢氧化锂的方法，所述方法包括：在适于将至少一部分硫酸锂转化为氢氧化锂的条件下，将包含硫酸锂的水性组合物进行电解；其中在所述电解期间，所述包含硫酸锂的水性组合物被至少基本上维持在具有约1至约4的值的pH；其中所述包含硫酸锂的水性组合物通过包括以下的方法制备：用水浸提经酸焙烧的含锂的材料，以获得包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物，其中所述含锂的材料是之前已经与H2SO4反应的材料；将所述包含Li+和至少一种金属离子的水性组合物与碱反应，以获得约4.5至约6.5的pH，并由此以至少一种氢氧化物的形式至少部分地沉淀所述至少一种金属离子，以获得包含所述至少一种氢氧化物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伊·布拉萨，盖理·皮尔斯，斯蒂芬·查尔斯·麦凯，米科拉斯·格拉德科瓦斯，彼得·西蒙斯，J·大卫·亨德尔斯，珍弗朗索瓦·马尼安，吉纳维芙·克莱顿，
申请(专利权)人：内玛斯卡锂公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA