高纯碳酸锂和其它高纯含锂化合物的制备方法技术

本发明专利技术总体上涉及从各种液体中选择性脱除锂的方法、生产高纯碳酸锂的方法、生产高纯氢氧化锂的方法和再生树脂的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及选择性地制备高纯碳酸锂和各种其它高纯含锂化合物的领域。
技术介绍
碳酸锂(Li2CO3)通常由两种来源进行工业生产(I)由伟晶花岗岩矿物源如锂 辉石、磷锰锂矿或锂云母中提取，这些矿石可以通过传统采矿获得；和(2)由含锂盐水如在智利的 Salar de Atacama、Silver Peak Nevada、玻利维亚的 Salar de Uyuni 或阿根廷的Salar de Hombre Muerte找到的那些中提取。还有替代的盐水源,例如地热、油田、Smackover和残余水热盐水。但这些盐水以前未被工业开发。碳酸锂具有多种商业用途，包括在铝冶炼(熔融盐电解)、瓷釉和玻璃中用作添加剂；用来控制躁郁症(当以其较纯态应用时)；和用于生产铌酸锂、钽铁矿和氟化物的电子级晶体。在生产锂离子电池的数种材料如阴极材料和电解质盐以及在需要高纯锂金属的更前卫的第二代蓄电池时需要使用高纯碳酸锂。在锂离子电池的情况下，在制备阴极和阴极的活性物质时，可能需要纯化的碳酸锂，所述活性材料例如但不限于锂钴氧化物、锂锰氧化物或磷酸锂铁以及混合金属氧化物如锂钴镍锰氧化物。目前存在几种用于从富含氯化锂的盐水或其它含锂液体中脱除锂的方法，但目前采用的方法均不适合生产含低浓度镁和钙的碳酸锂，从而限制了碳酸锂在不首先进行进一步纯化而用作电池级锂产品的能力。从矿物源如锂辉石或硅酸锂铝矿石(LiAlSi2O6)提取碳酸锂的方法也同样产生对电池中使用来说纯度不足的材料。使用这些方法得到的材料的纯度对电池级金属锂生产或医药级碳酸锂来说纯度不够。因此，需要从含锂盐水中提取锂和生产纯度足以产生高纯度金属锂的锂盐如氯化锂和碳酸锂的方法。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种生产高纯碳酸锂的方法。所述方法包括如下步骤使包含工业级Li2CO3的第一水溶液与CO2反应以形成包含溶解LiHCO3的第二水溶液。应用气-液-固分离器将未反应的CO2和不溶性化合物与第二水溶液分离以产生第三水溶液。通过使第三水溶液与离子选择性介质接触而从第三水溶液中脱除溶解杂质，以产生第四水溶液。在最后的步骤中，从第四水溶液中沉淀Li2CO3，其中所沉淀的Li2CO3的纯度为至少约99. 99%ο在某些实施方案中，所述工业级氢氧化锂的纯度不大于约99%。在替代的实施方案中，所述工业级氢氧化锂的纯度不大于约99. 9%的纯度。在某些实施方案中，将与第二水溶液分离的所述不溶性化合物循环至第一水溶液。在某些实施方案中，所述方法包括在沉淀Li2CO3之前将第三水溶液预热至约50°C的温度的步骤。在某些实施方案中，所述方法包括将第三水溶液提供给反渗透装置以浓缩Li2CO3的步骤，其中可操作所述反渗透装置以从所述溶液中脱除CO2并使Li2CO3沉淀。在某些实施方案中，所沉淀的Li2CO3的纯度为至少约99. 999%。在替代的实施方案中，所沉淀的Li2CO3的纯度为至少约99. 9999%。在另一方面，本专利技术涉及一种生产高纯碳酸锂的方法。所述方法包括在环境温度下使包含纯度小于约99%的LiHCO3的盐水与CO2接触，以形成包含LiHCO3和溶解离子的第二水溶液的步骤。所述方法包括应用玻璃-液-固反应器从第二水溶液中分离不溶性化合物以形成第三水溶液的步骤，所述第三水溶液包含LiHCO3和溶解离子。所述方法然后包括使用离子选择性介质从所述第三水溶液中提取至少一部分溶解离子以形成包含溶解LiHCO3和相对于第三水溶液具有降低的溶解离子浓度的第四水溶液的步骤。所述方法包括在实施分离和提取步骤时保持恒定压力的步骤。最后，所述方法包括将所述第四水溶液加热以形成固体LiHCO3、气体CO2和溶解杂质的步骤。·在某些实施方案中，将从第二水溶液分离出的所述不溶性化合物循环至第一水溶液。在某些实施方案中，所述方法包括将第二水溶液提供给反渗透装置的步骤，其中所述反渗透装置构造为在高压下操作，从而浓缩Li2CO3。在另一方面，提供一种用于生产高纯LiPF6的方法。所述方法包括使高纯Li2CO3与HF反应以产生氟化锂溶液和然后使所得溶液与PF5反应以产生LiPF6的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在某些实施方案中，在去离子水中使HF分散。在另一方面，提供一种生产高纯LiF的方法。所述方法包括在流化床反应器中使高纯碳酸锂与HF气体反应的步骤，其中所述LiF是高纯的和干燥的。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯LiMnO2的方法。所述方法包括使高纯碳酸锂与电解产生的MnO2反应以产生高纯LiMnO2的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯锂钴氧化物的方法。所述方法包括使高纯碳酸锂与氧化钴反应以产生高纯锂钴氧化物的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯磷酸锂铁的方法。所述方法包括使高纯碳酸锂与高纯磷酸铁反应以产生高纯磷酸锂铁的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯LiH2POJ^方法。所述方法包括使高纯碳酸锂与磷酸反应以产生高纯LiH2PO4的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在某些实施方案中，所述方法还包括使LiH2PO4与氧化铁反应以产生磷酸锂铁。在另一方面，提供一种生产高纯氯化锂的方法。所述方法包括使包含去离子水和高纯碳酸锂的溶液与气态盐酸反应以产生高纯氯化锂的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯氢氧化锂的方法。所述方法包括使包含高纯碳酸氢锂的溶液电解的步骤。在某些实施方案中，按照本文所描述的方法生产高纯碳酸锂。在另一方面，提供一种生产高纯碳酸锂的方法。所述方法包括向配备有膜或分离器的电解槽进料包含纯化氯化锂物流的第一水溶液的步骤，其中所述第一水溶液的氯化锂浓度至多约40wt%,以形成包含至少10wt%氯化锂的第二水溶液。所述方法包括向所述电解槽施加电流以在阴极室中产生包含大于4wt%氢氧化锂的第三水溶液的步骤。任选地，所述方法包括使所述第三水溶液冷却和向碳酸化反应器提供第三水溶液和二氧化碳以产生包含碳酸氢锂的第四水溶液。使用气-液-固反应器将第四水溶液与二氧化碳和形成的碳酸锂固体分离，和过滤以脱除痕量杂质。最后，所述方法包括向保持在至少约95°C下的沉淀反应器中进料过滤后的第四水溶液以使高纯碳酸锂沉淀的步骤。在某些实施方案中，所述方法包括在过滤步骤之后将第四水溶液提供给离子交换柱以脱除二价离子的步骤。在另一方面，提供一种使在生产锂的过程中应用的离子交换树脂再生的方法。所 述方法包括如下步骤用水从树脂中置换包含锂的第一水溶液，其中所述水以低流量提供；使用逆流流动的水从树脂中脱除置换的固体；通过使树脂与稀酸接触而脱除二价离子；洗涤树脂以置换和稀释树脂上的酸；通过与稀氢氧化钠接触而使树脂再活化；和用水洗涤树脂。附图说明本专利技术的新型特征在所附的权利要求中进行了阐述。从而以这种方式可以更详细地理解本专利技术的特征、优点和目的以及将会变得很明显的其它方面，上面简要概述的本专利技术的更具体描述可以参考作为本说明书一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.17 US 61/305,2131.一种生产高纯碳酸锂的方法，所述方法包括如下步骤 使包含工业级Li2CO3的第一水溶液与CO2反应，以形成包含溶解LiHCO3的第二水溶液； 使用气-液-固分离器将未反应的CO2和不溶性化合物与第二水溶液分离，以产生第三水溶液； 通过使第三水溶液与离子选择性介质接触而从第三水溶液中脱除溶解的杂质，以产生第四水溶液；和 从第四水溶液中沉淀Li2CO3，其中所述Li2CO3的纯度为至少约99. 99%。2.权利要求I的方法，其中将与第二水溶液分离的不溶性化合物循环至第一水溶液。3.权利要求I的方法，所述方法还包括在沉淀Li2CO3之前将第三水溶液预热至约50°C温度的步骤。4.权利要求I的方法，所述方法还包括将第三水溶液提供给反渗透装置以浓缩Li2CO3的步骤，其中可操作所述反渗透装置以从溶液中脱除CO2并促使Li2CO3沉淀。5.一种生产高纯碳酸锂的方法，所述方法包括如下步骤 在环境温度下使含纯度小于约99%的LiHCO3的盐水与CO2接触，以形成包含LiHCO3和溶解离子的第二水溶液； 使用玻璃-液-固反应器从第二水溶液中分离不溶性化合物以形成第三水溶液，所述第三水溶液包含LiHCO3和溶解离子； 使用离子选择性介质从所述第三水溶液中提取至少一部分溶解离子，以形成包含溶解LiHCO3和相对于第三水溶液具有降低溶解离子浓度的第四水溶液； 在实施分离和提取步骤时保持恒定压力；和 加热所述第四水溶液，以形成固体LiHCO3、气体CO2和溶解杂质。6.权利要求5的方法，其中将从第二水溶液中分离的不溶性化合物循环至第一水溶液。7.权利要求5的方法，所述方法还包括将第二水溶液提供给反渗透装置的步骤，其中所述反渗透装置构造为在高压下操作，从而浓缩Li2C03。8.—种生产高纯LiPF6的方法，所述方法包括如下步骤 使按权利要求I的方法获得的高纯Li2CO3与HF反应以产生氟化锂溶液；和 使所述溶液与PF5反应以产生LiPF6。9.一种生产高纯LiF的方法，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·哈里森，R·布兰彻特，
申请(专利权)人：辛博尔股份有限公司，
类型：
国别省市：