氯化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法技术

本发明专利技术涉及氯化锂水溶液的制备方法和碳酸锂的制备方法。本发明专利技术可提供一种氯化锂水溶液的制备方法包含：将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤；以及在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤。

Preparation methods of lithium chloride and lithium carbonate

The invention relates to a preparation method of lithium chloride aqueous solution and a preparation method of lithium carbonate. The present invention provides a preparation method of lithium chloride aqueous solution, which comprises the steps of adding calcium chloride to the slurry containing solvent and lithium phosphate, and the steps of reacting lithium phosphate with calcium chloride in the slurry containing solvent and lithium phosphate to obtain insoluble phosphate compound chloroapatite precipitate and lithium chloride aqueous solution.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氯化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法
本专利技术涉及氯化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法。
技术介绍
近来，随着电动汽车和移动设备的迅速普及，对用作电池电极材料的锂的需求逐渐增加。特别是，碳酸锂作为原料用于制作电动汽车的电池(battery)。这种碳酸锂的制备方法已知有如下几种。(1)从锂含量较高(约1～1.5％)的矿物如锂辉石(spodumene)、透锂长石(petalite)或锂云母(lepidolite)提取锂，然后通过与CO2的反应最终制备出碳酸锂。然而，为了从矿物中提取锂，必须进行浮选、高温加热、粉碎、酸混合、提取、提纯、浓缩、沉淀等工艺，因此回收步骤复杂，而且高能耗导致成本增加，由于在提取锂的过程中使用强酸，存在环境污染严重的问题。(2)直接利用含锂盐水(brine)中的锂。盐水中含有的锂浓度约为0.3～1.5g/L，盐水中含有的锂主要是通过在加压条件下加入CO2以碳酸锂的形式提取，而该碳酸锂的溶解度在0℃下约为15.4g/L、在100℃下约为7.2g/L，假设盐水中含有的锂都转换成碳酸锂，盐水中碳酸锂的量也只有1.59～7.95g/L(Li2CO3的分子量为74，Li的原子量为7，因此锂浓度乘以5.3，就可以估算出碳酸锂的浓度)，由于所述碳酸锂的浓度大多低于碳酸锂的溶解度，因而析出的碳酸锂的量不多，存在锂回收率非常低的问题。目前，为了以碳酸锂的形式提取盐水中含有的锂，从天然盐湖中将盐水泵入开放的蒸发池(evaporationponds)中贮蓄，然后经过一年以上的长时间自然蒸发，将锂浓缩成几十倍，再沉淀除杂(如Mg、Ca和B等)，通过使碳酸锂的析出量超过碳酸锂的溶解度来回收锂。然而，这种传统方法，由于盐水的蒸发和浓缩需要花费很多时间，因此生产率低，而且在盐水的蒸发和浓缩过程中，锂与其它杂质一起以盐的形式析出，从而造成锂的损失，还存在雨季利用受到限制的问题。(3)另一方面，韩国专利技术专利公开公报第2013-0113287号中提出了一种方法，先通过使水溶性反应剂即氢氧化钙与磷酸锂在水中进行反应制备出氢氧化锂水溶液后，再吹入CO2气体，以制备碳酸锂。磷酸锂在水中的溶解度低，在20℃下溶解度为0.39g/L，因此在常规方法中，需要将磷酸锂溶解于酸中以使锂离子浸出。但是，在该专利中，通过使水溶性反应剂即氢氧化钙直接与磷酸锂中的锂进行反应，试图基于水溶液中的反应以氢氧化锂水溶液形式获得锂离子，而无需任何额外的酸处理。然而，在该方法中，氢氧化钙与磷酸锂的反应速度不够快，因此需要很长时间才能获得浓度达到经济水平的锂离子。因此，考虑到经济性，如果限制氢氧化钙与磷酸锂的反应时间，则所获得的氢氧化锂水溶液中的锂离子的浓度降低，存在锂离子的回收率不高的问题。具体地，由于氢氧化钙与磷酸锂的反应速度不够快，因此在经济上可接受的反应时间内，只能回收5000ppm左右的低浓度的锂离子。因此，在通过后续工艺制备碳酸锂之前，必须将溶液浓缩成高浓度，这需要额外的浓缩工艺，而且需要很多蒸发能量。此外，还有诸如中国专利CN201210404254(申请号)的技术，但是存在如下问题。该中国专利使用的起始材料为锂电池的正极材料即磷酸-锂-铁化合物。该材料加盐酸浸出(leaching)，其结果物是溶解在水中的磷酸铁、磷酸锂和氯化铁成分。然后，将碱性组分加入溶液中，并将pH调节至2.0-2.5，以使磷酸铁析出并过滤，从而将铁成分以磷酸铁形式除去。将滤液的pH调节至6.0-7.0后，加入CaCl2以析出磷酸钙，然后滤除磷酸钙。在此，除去Ca成分和PO4离子。当最终的滤液蒸发并浓缩时，就会析出LiCl晶体。对析出物进行过滤并清洗(washing)，从而获得LiCl产品。也就是说，该中国专利使用盐酸，以从含锂的磷酸盐中浸出锂离子。然后，加入氯化钙，以除去磷酸根离子。该现有专利的问题在于，它用强酸从含锂的磷酸盐使锂浸出。但是，强酸尤其是盐酸在工艺上会造成各种严重的问题。
技术实现思路
技术问题为了解决上述的问题，本专利技术的一个示例性实施方案提供一种对环境友好的氯化锂水溶液的制备方法，可在短时间内从含锂磷酸盐中提取出高浓度的锂离子。此外，还提供一种可由氯化锂水溶液经济地制备碳酸锂的方法。技术方案本专利技术的一个示例性实施方案提供一种氯化锂水溶液的制备方法，其包含：将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤；以及在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤。所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中溶剂可为水。所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中溶剂可为超纯水(Deionizedwater)。在所述将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤中，所述磷酸锂可衍生自盐水中的锂、废电池中的锂、矿石中的锂或它们的组合。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤可以是在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物、未反应磷酸锂颗粒及氯化锂水溶液的步骤。所述氯化锂水溶液的制备方法在整个工艺上反应条件可以是中性或碱性条件。所述氯化锂水溶液的制备方法在整个工艺上反应条件可以是pH在7以上的条件。所述磷酸锂并非由通过强酸处理浸出的工艺获得。所获得的氯化锂水溶液中锂离子的浓度可为10000ppm以上。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤中，所述磷酸锂与氯化钙的反应中所述磷酸锂的反应率可为90％以上。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤之后，还可包含将所获得的氯磷灰石沉淀物水洗，然后将水洗滤液加入到所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中，以回收水洗滤液中残留锂的步骤。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤之后，可将所获得的氯磷灰石沉淀物水洗，然后将水洗滤液加入到在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤中获得的氯化锂水溶液中，以回收水洗滤液中残留锂。在所述将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤中，所加入的氯化钙的量以摩尔数计，相对于所述磷酸锂可为1.500倍以上且2.334倍以下。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤中，反应温度可为20℃以上且105℃以下，反应压力可为0bar以上且1.01325bar以下。在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石(Chloroapatite)沉淀物和氯化锂水溶液的步骤中，反应温度可为100℃以上且250℃以下，反应压力可为1.01325bar以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯化锂水溶液的制备方法，其包含：将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤；以及在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.05 KR 10-2016-01136841.一种氯化锂水溶液的制备方法，其包含：将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤；以及在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤。2.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中溶剂为水。3.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中溶剂为超纯水。4.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在所述将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤中，所述磷酸锂衍生自盐水中的锂、废电池中的锂、矿石中的锂或它们的组合。5.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤是在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物、未反应磷酸锂颗粒及氯化锂水溶液的步骤。6.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在整个工艺上反应条件是中性或碱性条件。7.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在整个工艺上反应条件是pH在7以上的条件。8.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，所述磷酸锂并非由通过强酸处理浸出的工艺获得。9.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，所获得的氯化锂水溶液中锂离子的浓度为10000ppm以上。10.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤中，所述磷酸锂与氯化钙的反应中所述磷酸锂的反应率为90％以上。11.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤之后，还包含将所获得的氯磷灰石沉淀物水洗，然后将水洗滤液加入到所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中，以回收水洗滤液中残留锂的步骤。12.根据权利要求1所述的氯化锂水溶液的制备方法，其中，在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤之后，将所获得的氯磷灰石沉淀物水洗，然后将水洗滤液加入到在所述包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成演，金炅锡，李昭娟，洪完基，崔在爀，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR