一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法技术

本发明专利技术公开了一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，包括以下步骤：1)一级净化：将粗硫酸锂溶液降温冷析，得到一级净化液；2)二级净化：用氢氧化钠调整pH，加入絮凝剂，过滤，得到二级净化液；3)三级净化：用硫酸调整pH，依次加入乙二胺四乙酸二钠、草酸和活性炭，过滤，得到三级净化液；4)碳化合成：测定三级净化液中Li的含量，并按照Li的含量计算加碱量加入固态Na2CO3或Na2CO3溶液，反应30min；加入十二烷基伯胺反应30min，过滤，得到粗碳酸锂；5)洗涤：先用水洗涤两次，再用乙醇洗涤，过滤后干燥，得到电池级碳酸锂；6)母液回收。生产的电池级碳酸锂的纯度高于99.95％，得率高于99％，白度高于95％，实现了高纯度、高得率、高白度的安全环保生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法


[0001]本专利技术涉及碳酸锂制备
，特别涉及一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法。

技术介绍

[0002]锂元素的符号为Li，原子量为6.941，其在0℃时比重为0.534，是目前已知的最轻金属，能浮在石油上。锂的盐类可认为由Li2O衍生而得，包括氯化锂(LiCl)、硫酸锂(Li2SO4)、碳酸锂(Li2CO3)等。碳酸锂(Li2CO3)的溶解度在13℃时为13.1g/L，是新能源储能锂电池的主要原料。
[0003]随着新能源的不断发展，碳酸锂的需求量越来越大，目前，我国生产电池级碳酸锂的方法主要采用酸浸出法得到的硫酸锂溶液与纯碱(Na2CO3)发生复分解反应而得到，如专利申请号为CN201310001733.2公开了一种电池级碳酸锂的清洁化生产方法，以锂辉石为原料，通过β
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锂辉石锂精矿制备、硫酸锂溶液制备、离子去除、碳酸锂的制备和电池级碳酸锂的制备5个步骤制备得到电池级碳酸锂。本专利技术电池级碳酸锂的生产方法制备得到的产品质量稳定，符合电池级碳酸锂的行业标准，具有重要的工业推广价值。
[0004]CN201610129932.5公开了一种用硫酸锂溶液生产高纯度电池级碳酸锂的方法包括如下步骤：1)硫酸锂溶液析盐精制步骤：采用硫酸锂溶液为原料，先加入氢氧化钠冷却析出十水硫酸钠并分离出去，再用EDTA络合掉析盐后锂溶液中的钙镁等杂质；2)碳化沉锂步骤：在相对恒定的较高温度下进行连续碳化沉锂反应得到高纯度的电池级碳酸锂产品和沉锂母液；3)母液回收步骤：所产生的沉锂母液经硫酸中和并浓缩后返回到硫酸锂溶液原料中循环使用。本方法所生产的电池级碳酸锂纯度高，且沉锂母液的处理方法使得回收的硫酸锂溶液生产出的碳酸锂仍为高纯度的电池级碳酸锂产品。
[0005]上述方法中均采用硫酸锂与纯碱进行复分解反应制备电池级碳酸锂，其主要包括硫酸锂溶液的净化、碳化复分解合成、洗涤和干燥这四大步骤，采用上述方法虽然能够制备纯度较高的电池级碳酸锂，但仍然存在以下问题：
[0006]1)在碳化复分解合成步骤中，均采用液态纯碱(Na2CO3溶液)与净化后的硫酸锂溶液进行复分解反应，其未考虑硫酸锂溶液中锂的含量，在复分解反应过程中，会因为锂的含量过低导致离子碰撞机会降低或者因为锂的含量过高导致碱难溶，反应形成包裹，最终都会使Li2CO3的转化率降低，大大降低了Li2CO3的得率；且在复分解反应过程中，Li2CO3也会发生溶解而损失，降低了Li2CO3的得率；
[0007]2)在洗涤步骤中，均采用水进行多次洗涤，容易发生原本稀散的锂多次流失的现象，造成Li2CO3的得率低；
[0008]3)上述生产方法中均未涉及电池级碳酸锂的白度的研究，在电池级碳酸锂行业领域中，白度对电池级碳酸锂的品质产生重大的影响，在电池级碳酸锂生产过程中一些有机色素未被有效去除，不仅会造成电池级碳酸锂的纯度降低，还导致其白度下降，严重影响下游产品的导电性能；且当白度＜92％时为不合格品，白度为92
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95％之间为合格品，白度≥
的溶解造成Li2CO3的损失，大大提高Li2CO3的得率；此外，十二烷基伯胺是高碳化合物呈碱性，在27℃以上完全溶解，能将一些有机色素一起随溶液带走，可进一步提高碳酸锂的白度，使制备的碳酸锂的白度符合生产要求；
[0021]步骤5)中先采用两次水洗的方法去除粗碳酸锂上附着的杂质，然后再采用乙醇进行洗涤，主要可洗去残留的有机物(如有机硫、磷、硼等衍生物)，不仅可以降低生产的碳酸锂中杂质的含量，进一步提高生产的碳酸锂的白度，且Li2CO3有不溶于醇的特性，采用乙醇洗涤的方法还可阻止Li2CO3的溶解，有效降低Li2CO3在洗涤过程中的损失，提高Li2CO3的得率；
[0022]步骤6)中由于碳化合成步骤过滤后的滤液以及洗涤步骤中过滤后的滤液均含有残余的锂，为了回收锂和环保要求，将这些滤液收集起来进行回收利用，可进一步提高碳酸锂的得率。
[0023]进一步，所述步骤1)中降温冷析时的温度为3
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5℃，冷析时间为4
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6h。
[0024]进一步，所述步骤2)中分阶段沉析杂质的具体操作步骤为：当溶液的pH调整至7.5
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8时，停止加氢氧化钠，使铁、钴分别转化为Fe(OH)3、Co(OH)2，沉析10
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20min后，继续加氢氧化钠调整溶液的pH至10
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11，停止加氢氧化钠，使镍、铜分别转化为(Ni(OH)2、Cu(OH)2，沉析10
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20min后，继续加氢氧化钠调整溶液的pH至12
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14，使钙、镁分别转化为(Ca(OH)2、Mg(OH)2，沉析10
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30min。
[0025]进一步，所述步骤3)中乙二胺四乙酸二钠和草酸的用量均为2
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3g/L，所述活性炭的用量为10
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20g/L。
[0026]进一步，所述步骤4)中向三级净化液中加入固态Na2CO3或Na2CO3溶液的标准为：当Li的含量低于8g/L，加固态Na2CO3；当Li的含量高于15g/L，加浓度为30
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40％的Na2CO3溶液。
[0027]上述方案中，当Li的含量低于8g/L时，由于溶液中Li的含量太低，若采用加入Na2CO3溶液的方式，会增大溶液中的水量，Li的浓度会更低，会大大降低离子之间的碰撞机会，进而会减少Li2CO3的转化率，降低Li2CO3的得率，为了有效促进复分解反应，采用加入固态Na2CO3的方法可增大Li2CO3的转化率，进而提高Li2CO3的得率；
[0028]当Li的含量为8
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15g/L时，溶液的浓度稍高，若加入固态Na2CO3，会使少部分Na2CO3难以溶解，，降低Li2CO3的转化效果，进而会降低Li2CO3的得率；
[0029]当Li的含量高于15g/L时，溶液的浓度较高，若加入固态Na2CO3，会使Na2CO3难以溶解，表面会形成过激反应生成难溶的Li2CO3形成包裹，Na2CO3利用降低，同时也降低Li2CO3的转化效果，进而会降低Li2CO3的得率。
[0030]进一步，所述十二烷基伯胺的用量为2
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3g/L。
[0031]进一步，所述步骤4)中在向三级净化液中加入固态Na2CO3或者Na2CO3溶液时，应控制溶液的温度为90℃，分多次加入，同时需随时检测溶液pH的变化；当pH为12时，停止加纯碱；当pH下降至8时，说明碳化不彻底，需慢加纯碱调整pH；当pH为9时停止，说明加碱量已够，应停止加纯碱，保温反应30min后加入十二烷基伯胺。
[0032]进一步，所述步骤5)中洗涤的具体操作步骤为：按固液比为1∶4向粗碳酸锂中加入温度为40℃的水进行一次洗涤，洗涤30
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40min后过滤；再按固液比为1∶4向经一次洗涤并过滤后得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，其特征在于，包括以下步骤：1)一级净化：将粗硫酸锂溶液进行降温冷析，使十水硫酸钠析出后进行固液分离除去，得到一级净化液；2)二级净化：将一级净化液升温至40℃，使用氢氧化钠调整溶液的pH，分阶段沉析杂质，再加入絮凝剂后静置，过滤并收集滤液，得到二级净化液；3)三级净化：将二级净化液升温至40℃，使用硫酸调整溶液的pH为6.5
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7，先加入乙二胺四乙酸二钠和草酸，然后加入活性炭吸附去除有机色素，过滤，再将滤液升温至90
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95℃，保温30min，静止观看沉淀物上清溶液，清彻透明进行过滤并收集滤液，得到三级净化液；4)碳化合成：测定三级净化液中Li的含量，并按照Li的含量
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1.465
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0.5为加碱量将固态Na2CO3或Na2CO3溶液缓慢加入到温度为90℃的三级净化液中至溶液的pH为9，保温反应30min；再加入十二烷基伯胺，在90℃下反应30min，过滤，得到的滤饼为粗碳酸锂；5)洗涤：先用水对粗碳酸锂进行两次洗涤、过滤，然后再用乙醇进行第三次洗涤，过滤后干燥，得到电池级碳酸锂；6)母液回收：将步骤4)中过滤后的滤液以及步骤5)中过滤后的滤液合并得到的母液进行回收利用。2.如权利要求1所述一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，其特征在于，所述步骤1)中降温冷析时的温度为3
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5℃，冷析时间为4
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6h。3.如权利要求1所述一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，其特征在于，所述步骤2)中分阶段沉析杂质的具体操作步骤为：当溶液的pH调整至7.5
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8时，停止加氢氧化钠，使铁、钴分别转化为Fe(OH)3、Co(OH)2，沉析10
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20min后，继续加氢氧化钠调整溶液的pH至10
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11，停止加氢氧化钠，使镍、铜分别转化为(Ni(OH)2、Cu(OH)2，沉析10
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20min后，继续加氢氧化钠调整溶液的pH至12
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14，使钙、镁分别转化为(Ca(OH)2、Mg(OH)2，沉析10
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30min。4.如权利要求1所述一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，其特征在于，所述步骤3)中乙二胺四乙酸二钠和草酸的用量均为2
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3g/L，所述活性炭的用量为10
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20g/L。5.如权利要求1所述一种电池级碳酸锂的净化阻溶生产方法，其特征在于，所述步骤4)中向三级净化液中加入固态Na2CO3或Na2CO3溶液的标准为：当Li的含量低于8g/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松林，邓小毛，汤正春，立竟天，邓娴，
申请(专利权)人：衡阳市坤泰化工实业有限公司，
类型：发明
国别省市：