一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法。所述方法包括：将盐湖卤水沉锂母液与分散剂置于密闭反应装置并升温至70℃

【技术实现步骤摘要】
一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法


[0001]本专利技术属于资源循环利用
，具体涉及一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法。

技术介绍

[0002]锂作为密度最小、质量最轻的一种金属，因其具备独特的物理、化学性质，被称为“工业味精”，此前已被广泛应用于玻璃、陶瓷、光电、冶金、催化、润滑、医药等领域。人类进入工业化时代以来，因大规模使用化石燃料从而出现了全球范围内的环境污染和能源危机。为应对这一问题，近年来新能源行业飞速发展，锂在新能源行业得到进一步的应用，尤其作为制造锂电池的基础原料，全球范围内对锂的需求量巨大，锂也因此被称为“21世纪能源新贵”。
[0003]全球范围内锂主要以卤水矿床、伟晶岩矿床、沉积矿床三种形式存在。其中含锂卤水矿床约占全球锂资源的60％，伟晶岩型矿床约占30％，沉积岩型矿床约占10％左右。提锂产生的沉锂母液是一种复杂的盐水混合体系，其中Li
+
浓度约为1
‑
2g/L，同时含有大量的Cl
‑
、CO
32
‑
、SO
42
‑
、Al
3+
、Ca
2+
、Na
+
、K
+
、Mn
2+
、Mg
2+
、Fe
3+
等，如果将沉锂母液直接排放到环境，则会造成大量锂资源流失，若排入到沉锂循环体系中，则会导致体系中Cl
‑
、CO
32
‑
、SO
42
‑
、Na
+
等富集，引起锂盐产品杂质元素含量超标，影响产品品质。因此如何经济、绿色、高效的回收沉锂母液中的锂，是解决目前全球锂资源供需紧张的一种方法。
[0004]随着新能源行业的飞速发展，市场对锂电池正极材料磷酸铁锂的需求旺盛，而磷酸锂包含磷、锂两种元素，在特定的制备工艺下能够降低磷酸铁锂的制造成本，因此磷酸锂作为一种重要的原材料会在磷酸铁锂生产过程中得到大量的应用。近年来一些企业和研究机构开展了利用磷酸盐回收沉锂母液中锂的工作，最终得到磷酸锂、磷酸二氢锂等产品。
[0005]例如专利CN201610295111.9、CN201510374978.9中使用沉锂母液制备锂盐的方法，制备过程中多次调整反应体系pH，消耗大量酸碱，同时使用多种化学试剂，不但增加生产成本、增大生产现场管理难度，而且还会在反应体系中引入其它杂质离子，影响锂盐产品品质。专利CN202010208353.6中通过磷酸盐除碳、EDTA络合沉淀、碱液调整pH、氢氧化锂溶液纯化，惰性气体氛围加压等洗涤五步制备出电池级磷酸锂，该方法中使用到四种以上的化学试剂，同时还需要惰性气体氛围下加压洗涤，工艺流程过于冗长，锂回收率偏低，同时复杂的原料体系和压力设备会大幅增加生产成本。专利CN201110190405.2中通过初步沉锂、深度沉锂、分离洗涤、加酸溶解、浓缩重结晶、脱水淋洗等六道工序制备出高纯度磷酸二氢锂。该工艺流程复杂，整个工艺过程中将碱性的沉锂母液加酸pH从12
‑
14降低至5
‑
7左右，沉锂后加碱调整pH至10.0左右，溶解过程再加磷酸调低至1.5
‑
2.0之间，会消耗大量的磷酸、氢氧化钠等。同时溶解重结晶过程不但消耗大量的纯水，而且需要升温至130℃，我国的盐湖提锂企业大多在青海、西藏等高原地区，将水溶液加热至此温度能耗极高，而且该地区淡水资源极为稀缺，因此该方法成本过高，回收经济效益有限。
[0006]此外因矿石开采技术、锂分离提取技术的限制，前期锂资源的开采和利用主要来
源于固体锂矿石，卤水提锂技术近五年来才逐渐趋于成熟，目前卤水提锂技术在中国青海、西藏等地区开始大规模产业化。早期回收沉锂母液的技术大多数只针对于矿石提锂工艺产出的沉锂母液进行研究，矿石提锂和盐湖提锂两种工艺产生的沉锂母液中物相组成、杂质离子种类、盐浓度等存在较大区别，矿石提锂法沉锂母液中除了含有1
‑
2g/L的锂之外，还有大量的CO
32
‑
、SO
42
‑
、Na
+
、Al
3+
、Mn
2+
、Fe
3+
等元素。通常针对矿石提锂产出的沉锂母液处理方法是通过冷冻析钠，分离出Na2SO4·
10H2O，然后浓缩母液析出Li2CO3，固液分离后的溶液返回到初始母液中，随后母液继续冷冻析钠，实现自循环过程。该方法减少了锂循环工艺，但是锂收率不高，冷冻、浓缩能耗较高，且因Al
3+
、Mn
2+
、Fe
3+
等元素始终在反应体系内循环，最终会导致锂产品杂质元素偏高甚至超标。而卤水提锂法沉锂母液主要组成是Li2CO3和NaCl，NaCl的溶解度随温度变化不大，采用冷冻析钠的工艺无法有效去除Na
+
，直接以磷盐和沉锂母液反应时会出现严重的团聚和包晶现象，大量含Na
+
卤水会被夹带如团聚体中无法通过后续洗涤除去，此外所得产品粒度分布宽泛，无法满足下游企业使用需求。
[0007]近几年针对盐湖卤水提锂产出的沉锂母液中锂回收开发的方法，比如使用氟化氢制备氟化锂工艺产生的尾液含有大量的氟离子，对环境污染较大，不符合目前环保相关的要求。磷酸盐沉锂
‑
氢氧化锂纯化
‑
加压洗涤技术，工艺流程过于冗长，锂回收率偏低，酸碱使用种类多、消耗量大，会使生产成本过高，且加压设备不以利于企业生产安全管理、工业化放大。多级沉锂
‑
浓缩重结晶技术工艺流程复杂、酸碱使用量大、生产周期长、能耗高、淡水消耗量大，经济效益有限，导致企业回收积极性不高。因此从生产成本、经济效益、技术放大可行性以及环境保护等角度综合考虑，上述技术尚不能实现经济、绿色、高效的回收沉锂母液中的锂资源。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法，以克服现有技术的不足。
[0009]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0010]本专利技术实施例提供了一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法，其包括：
[0011]将盐湖卤水沉锂母液与分散剂置于密闭反应装置并升温至70℃
‑
95℃，之后输入磷酸溶液并进行结晶沉锂反应、陈化处理，获得粗磷酸锂；其中，所述分散剂包括乙二醇多聚体；
[0012]以及，对所述粗磷酸锂进行纯化、干燥处理，制得高纯磷酸锂。
[0013]在一些较为具体的实施方案中，所述高纯磷酸锂中磷酸锂的含量在97wt％以上。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)本专利技术中的结晶过程可控、产品纯度高，制备的磷酸锂分散性好、粒度分布集中、杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用盐湖卤水沉锂母液制备高纯磷酸锂的方法，其特征在于包括：将盐湖卤水沉锂母液与分散剂置于密闭反应装置并升温至70℃
‑
95℃，之后输入磷酸溶液并进行结晶沉锂反应、陈化处理，获得粗磷酸锂；其中，所述分散剂包括乙二醇多聚体；以及，对所述粗磷酸锂进行纯化、干燥处理，制得高纯磷酸锂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括：将盐湖卤水沉锂母液与分散剂置于密闭反应装置并升温至70℃
‑
95℃，之后以3ml/min
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20ml/min的速率输入磷酸溶液，并继续在温度为70℃
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95℃、搅拌速度为100rpm
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600rpm的条件下进行结晶沉锂反应10min
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120min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷酸溶液中磷元素与盐湖卤水沉锂母液中的锂元素的摩尔比为0.90∶1
‑
2.00∶1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分散剂与盐湖卤水沉锂母液的质量比为1∶100
‑
10∶100。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，权朝明，王怀有，祝增虎，彭正军，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：