本发明专利技术提供了一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法，它包括如下步骤：(一)碳化：取碳酸盐型锂源，其中Li2O含量为5.0～40.3％w/w，置于氢化反应釜中进行一次或两次以上碳化处理，得碳酸锂湿精品；(二)将一次碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得电池级碳酸锂；或，将两次以上碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得高纯碳酸锂。本发明专利技术提供的方法可连续大规模生产电池级碳酸锂和高纯碳酸锂，能耗小，环境友好，具有较强的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高纯碳酸锂的制备方法，具体涉及工业化生产高纯碳酸锂和电池级碳酸锂的方法。
技术介绍
锂，已知最轻、原子核半径最小的银白色碱金属，因锂及其化合物有许多特有的优良性能，它们被广泛用于玻璃、陶瓷、润滑、电子、冶金、医药、制冷、航空航天等领域。随着清洁能源需求的高涨，锂能源将可能深刻的影响人类生活，其也被称作“21世纪的能源新贵”。碳酸锂是一种重要的锂盐，其用途广泛，具有很强的市场应用价值。根据GB/T 11075-2003, GB 10576-89、YS/T 582-2006等相关国标和行标，碳酸锂可分为四级工业级Li2CO3Li2CO3 含量< 99. 50 %，电池级Li2CO399. 50% 彡 Li2CO3 含量< 99. 90%，高纯3N 级 Li2CO399. 90% 彡 Li2CO3 含量< 99. 99%，高纯4N 级 Li2CO3 以上 Li2CO3 含量彡 99. 99%。然而，目前国内大多数碳酸锂生产厂家均只能提供较为低端的工业级碳酸锂，有些实力较强的生产厂家可以提供电池级碳酸锂，它们实际应用价值远不如高纯碳酸锂，导致我国碳酸锂产业不具国际竞争力。由孙玉柱2010年4月20日发表的“碳酸锂结晶过程研究”，华东理工大学博士学位论文第5 7页可知，目前由初级Li2CO3(纯度小于95% )制备高纯Li2CO3有多种工艺路线1、重结晶法，重结晶法分为碳酸锂重结晶法和甲酸锂重结晶法，但因重结晶过程中的共沉淀现象，杂质娃的含量很难降到5Χ1(Γ4%以下；2、LiOH溶液碳化法,包括苛化碳化法和电解碳化法，前者需要精致的石灰乳，且纯度要求很高，后者存在杂质离子污染的问题， 同时电解槽需要高价腐蚀材料，电解电耗大，对隔膜要求很高，均不适于工业应用；3、碳化法，包括碳化沉淀法和碳化分解法，碳化沉淀法是将初级Li2CO3与去离子水混合成水溶液浆料，再向其中通入高纯的二氧化碳气体，将难溶的碳酸锂转变为溶解度较大的LiHCO3，然后在另一个反应器中与高纯LiOH反应得沉淀物，烘干后即为高纯Li2CO3产品；碳化分解法是将Li2CO3与去离子水混合成水溶浆料，在搅拌的情况下，向其中通入高纯二氧化碳气体， 将难溶的碳酸锂转变为溶解度较大的LiHCO3，然后过滤浆料以除去不溶的杂质，溶解于滤液的杂质可通过离子交换和萃取等方法除去，在另一个反应器中加热净化后的LiHCO3溶液，恒温搅拌除去二氧化碳气体，LiHCO3分解沉淀生成Li2CO3,再经降温过滤出沉淀，烘干得到高纯度的Li2CO3产品。碳化热解法因原料相对廉价易得，工艺简单，过程环保，具有较高的可操作性。现有碳化法制备高纯碳酸锂的文献报道均为实验室方法，不适用于大规模工业化生产。故探索一种生产工艺流程合理、生产成本低、能耗低、环境污染小、产品质量高、品质稳定、可大规模工业化连续生产高纯碳酸锂的方法具有重要的环保、经济和社会意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新的工业化生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的方法及相关的专用设备(氢化反应釜)。本专利技术提供了，它包括如下步骤，它包括如下步骤(一 )碳化取碳酸盐型锂源，其中Li2O含量为5. O 40. 3% w/w，置于氢化反应釜中进行一次或两次以上碳化处理，得碳酸锂湿精品；( 二)将一次碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得电池级碳酸锂；或，将两次以上碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得高纯碳酸锂。本专利技术中所述的碳酸盐型锂源(Li2O :5. O 40. 3% w/w)包括碳酸盐型盐湖锂精矿、工业级碳酸锂(或其中间产品、次品、废品等)以及其它含有碳酸锂的物料。其中，步骤(一)所述碳化处理包括如下步骤I氢化将粒径< 80 μ m的碳酸盐型锂源，与纯水、母液、洗水的一种或几种的混合液，加入氢化反应爸中，通入CO2至液体pH为7. O 8. 5,即得氢化液；II除杂在上述氢化液中加入沉淀剂或者络合剂，使杂质沉淀或者以稳定水溶性络合物存在；III沉锂将步骤II处理的氢化液加热搅拌或加入LiOH搅拌，固液分离，得碳酸锂粗品，母液用于步骤I中循环使用；IV洗涤将碳酸锂粗品用纯水加热搅拌后离心，洗水用于步骤I中循环使用，沉淀为碳酸锂湿精品。其中，所述氢化反应釜包括罐体(I)、循环管(2)和循环泵(3)，其中，循环管(2) 一端与罐体(I)底部相连通，循环管(2)的另一端与罐体(I)的中部相连通，循环泵(3)设置在循环管(2)内。进一步地，循环管上设置排液口、进气口。优选地，进气口、循环泵设置在循环管的底端。进一步地，循环管外部设置冷凝管。进一步地，罐体上部设置卸压口和进料口。其中，在步骤I的氢化过程中，氢化反应釜内的温度为O 50°C，CO2的压强为 O. I O. 5MPa ;氢化反应釜的循环管⑵中物料的流速为2 8m/s。其中，反应温度优选为O 25°C，CO2压强优选为O. 2 O. 3MPa，流速优选为3 5m/s。其中，第一次碳化时，步骤III中碳酸锂粗品的Ca2+ ( O. 0050%, Mg2+ ( O. 010% 时，母液用于步骤I循环使用；步骤IV中碳酸锂湿精品的Ca2+ ( O. 0050%,Mg2+ ( O. 010% 时，洗水用于步骤I循环使用；第二次碳化时，步骤III中碳酸锂粗品的Ca2+ ( O. 001%,Mg2+ ( O. 001%时，母液用于步骤I循环使用；步骤IV中碳酸锂湿精品的Ca2+ ( O. 001%, Mg2+ ( O. 001%时，洗水用于步骤I循环使用。其中，步骤III中采用加热搅拌的方法沉锂，其中，温度为85 100°C，优选90°C，恒温搅拌10 60min，优选20 30min ;或，步骤III中采用加入LiOH的方法沉锂，其中， LiHCO3 LiOH = I O. 5 I. 2w/w，搅拌 10 60min，优选 20 30min ;步骤IV洗涤的条件，碳酸锂粗品纯水的质量体积比为I : 2 5w/v，在70 100°C下恒温搅拌10 60min。优选为，碳酸锂粗品纯水的质量体积比为I : 2. 5_3. 5w/ V，90-95°C下恒温搅拌20 30min。其中，步骤II的除杂工艺中，所述沉淀剂为草酸、草酸锂、草酸钠、磷酸、磷酸锂、 磷酸钠、磷酸二氢锂、磷酸二氢钠、硫化钠、硫代乙酰胺中的一种或两种以上的组合物，所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸锂盐、乙二胺四乙酸钠盐中的一种或两种以上的组合物。进一步地，步骤(一)采用两次碳化处理，其中，第一次除杂用沉淀剂，第二次除杂用络合剂。进一步地,步骤(一)所述碳酸盐型锂源中，Li2O含量为32. O 40. 3% w/w,该碳酸盐型锂源无需预处理，直接进行碳化处理；或，碳酸盐型锂源中含有Li2O ( 32. 0% w/w，该碳酸盐型锂源先进行预处理后，再进行碳化处理；其中，预处理方法如下(I)第一次锂钠分离取碳酸盐型锂源，加入纯水或/和含钠液体中，加热搅拌，固液分离，得含锂沉淀A ;第二次锂钠分离将含锂沉淀A加入纯水中，加热搅拌，固液分离，即得含锂沉淀B，分离所得的溶液为含钠液体并用于第一次锂钠分离中循环使用；或，(2)先将碳酸盐型锂源煅烧后，再经步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏康，杜洪文，向东，
申请(专利权)人：四川长和华锂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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