利用工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的方法，它包括如下步骤：（一）碳化：将工业级碳酸锂和二次蒸馏水调浆，调浆后通入二氧化碳气体，使碳酸锂固体溶解为碳酸氢锂溶液；（二）离子交换：采用树脂一次离子交换或两次离子交换除去溶液中的钙、镁等主要杂质；（三）热解：将一次离子交换吸附后液沸腾条件下加热一定时间，过滤，洗涤干燥得到电池级碳酸锂；将二次以上离子交换吸附后液于沸腾条件下加热分解，过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锂。本发明专利技术提供的方法可以有效控制杂质含量，工艺流程较短，能耗小，环境友好，具有较强的实用价值。

Method for preparing battery grade lithium carbonate or high-purity lithium carbonate by using industrial grade lithium carbonate

The invention discloses a method for preparing battery grade lithium carbonate or lithium carbonate of high purity using industrial grade lithium carbonate system, which comprises the following steps: (a) carbide: industrial grade lithium carbonate and two distilled water paste, paste after adding carbon dioxide gas, the solid lithium carbonate dissolved bicarbonate lithium solution; (two) using an ion exchange resin ion exchange or two ion exchange solution for removing calcium and magnesium in the main impurities; (three): pyrolysis of an ion exchange adsorption solution after boiling under the condition of heating time, filtering, washing and drying to obtain battery grade lithium carbonate; two the ion exchange adsorption of liquid in boiling condition of heating decomposition, filtering, washing and drying to obtain high purity lithium carbonate. The method provided by the invention can effectively control the impurity content, has a short process flow, a small energy consumption, a friendly environment and a strong practical value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于无机材料制备的分离与提纯领域。
技术介绍
工业级碳酸锂作为生产金属锂和二次锂盐的关键产品，在玻璃陶瓷、石油化工、医药、电池等重要工业领域都是不可或缺的原材料。近年来，随着低碳经济与新能源产业的升温，尤其是锂电池行业的高速 发展，使得Li2CO3的需求量日益增长，应用范围不断扩大，然而对它的纯度要求也越来越高，因此提纯制备高纯Li2CO3已势在必行。工业级碳酸锂通过电解法、Li2CO3重结晶法、碳酸氢化分解法、碳酸氢化沉淀法、碳酸钠化学沉淀法等方法可生产高纯碳酸锂。比如中国专利200710019052.3《一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法》，利用盐湖卤水中制取的粗碳酸锂为原料，通入CO2碳化，再进行各种除杂过程后，在负压条件下分解碳酸氢锂，淋洗多次得到纯度为99.9%的碳酸锂；中国专利200910163250.6《从工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法》，将工业级碳酸锂与水混合成浆料，匀速搅拌中逐滴添加有机酸，再将尿素的水溶液加入其中，调节PH值，控制温度，使尿素缓慢释放出CO2气体从而沉淀出碳酸锂。然而当前的制备方法中仍然存在不足，其中最显著的问题是难以进一步提升产品纯度，杂质含量较高。本专利技术采用碳化-离子交换-热解的联合提纯方法，该法不仅具有操作简单、提纯效果好、成本低、污染小等特点，而且热分解后过滤沉淀所得的母液可循环利用，以便提高锂的回收率及产品产率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂和高纯碳酸锂的方法。本专利技术通过下述技术方案予以实现:首先将工业级碳酸锂和蒸馏水的混合浆液经碳化后使其转化为碳酸氢锂溶液，其次采用离子交换法去除碳酸氢锂溶液中的钙、镁等杂质，经深度除杂后进行热解反应，制备电池级碳酸锂或高纯碳酸锂。其特征在于包括以下步骤:( I)碳化:将工业级碳酸锂制成含3-6重量％固相的水浆，通入二氧化碳气体将碳酸锂转化为碳酸氢锂溶液，反应式如下:Li2C03+C02+nH20 — 2LiHC03+ (η -1) H2O该反应在20°C~30°C温度条件下进行30min~180min，反应结束后将溶液过滤，所得滤液为碳化液；(2)离子交换:碳化液通入装有选择性树脂的离子交换装置中，利用树脂对钙、镁的吸附作用将钙、镁等二价离子去除，树脂经再生后可反复使用，该树脂典型的交换反应如下所示:[0011 ] Ca2+ (溶液)+2Na+R — CaR+2Na+ (溶液)Mg2+ (溶液)+2Na+R — MgR+2Na+(溶液)上式中R代表离子交换剂的骨架；(3)热解:将经除杂的碳酸氢锂溶液加热至沸腾，反应60min~180min,过滤、洗涤、干燥得到所需的电池级或高纯碳酸锂，热解原理如下:2LiHCCh + n IhO Δ r L12CO3I+ CChT+ (η+1) Η2Ο。本专利技术的的进一步特征在于:步骤(1) Li+在固相中的损失率〈5%，滤液中Ca2+ ( 10mg/L, Mg2+ ( 5mg/L。本专利技术的的进一步特征在于:步骤(1)调浆后的矿浆浓度为3%~6% (重量比)。本专利技术的的进一步特征在于:步骤(2)所述的选择性树脂为螯合树脂D401、D403、D564和D418中的一种。本专利技术的的进一步特征在于:步骤步骤(2)的离子交换 装置为三根串联的有机玻璃柱子，一次离子交换Ca2+去除率大于50%，二次离子交换Ca2+去除率大于70%。本专利技术的的进一步特征在于:步骤(3) —次离子交换吸附后液热解后得到的产品中Ca2+S 0.005%,Mg2+ ( 0.008% ; 二次或以上离子交换吸附后液热解得到的产品中Ca2+ ( 0.001%,Mg2+ ( 0.0005%,并且热解后液循环使用。有益效果:本专利技术以工业级碳酸锂为原料，以保证锂不损失且控制钙、镁等杂质含量为目的，采用适宜的碳化工艺，获得了理想的碳酸氢锂溶液；采用螯合树脂处理碳酸氢锂溶液，可以有效控制钙、镁等杂质含量，制得高纯度的碳酸锂，经测定，碳酸锂产品纯度可达99.9%或以上，产品质量稳定。本专利技术工艺简单易行，无污染，成本低。本专利技术符合盐湖资源初级产品向“精细化、高值化、系列化”方向发展的要求，使资源开发从粗放型走向高值化，从而极大地增加盐湖产品的技术含量和附加值，使我国的盐湖锂资源优势真正转变成经济优势。【附图说明】图1是本专利技术的的工艺流程图。【具体实施方式】实施例1某工业级碳酸锂，其组成为Li2C0398.29%, Ca0.027%, Mg0.0055%, Na0.026%,K0.012%, Fe0.0015%, CI0.009%, SO广0.18%，盐酸不溶物 0.38%。(I)在液固比17.5，CO2流速40L/h，碳化时间1.5h的条件下进行碳化试验，过滤。Li+在固相中的损失率为1.52%,滤液中Ca2+24mg/L, Mg2+12mg/L。(2)将(I)的滤液通入到装有螯合树脂的交换柱中，流速0.8ml/min,—次离子交换钙的去除率为78%。(3)将一次离子交换后液装入带有搅拌器的三口瓶中，搅拌，加热至料液沸腾，反应1.5h，过滤，洗涤，干燥获得碳酸锂产品。(4)经分析，产品中碳酸锂含量99.9%，达到电池级碳酸锂的质量标准YS/T582-2006。分析结果如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）碳化：将工业级碳酸锂制成含3?6重量%固相的水浆，通入二氧化碳气体将碳酸锂转化为碳酸氢锂溶液，反应式如下：Li2CO3+CO2+nH2O→2LiHCO3+(n–1)H2O该反应在20℃～30℃温度条件下进行30min～180min，反应结束后将溶液过滤，所得滤液为碳化液；（2）离子交换：碳化液通入装有选择性树脂的离子交换装置中，利用树脂对钙、镁的吸附作用将钙、镁等二价离子去除，树脂经再生后可反复使用，该树脂典型的交换反应如下所示：Ca2+（溶液）+2Na+R→CaR+2Na+(溶液)Mg2+（溶液）+2Na+R→MgR+2Na+(溶液)上式中R代表离子交换剂的骨架；（3）热解：将经除杂的碳酸氢锂溶液加热至沸腾，反应60min～180min，过滤、洗涤、干燥得到所需的电池级或高纯碳酸锂，热解原理如下：FDA0000400976450000011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种利用工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)碳化:将工业级碳酸锂制成含3-6重量％固相的水浆，通入二氧化碳气体将碳酸锂转化为碳酸氢锂溶液，反应式如下:Li2C03+C02+nH20 — 2LiHC03+(n -1) H2O 该反应在20°C~30°C温度条件下进行30min~180min，反应结束后将溶液过滤，所得滤液为碳化液； (2)离子交换:碳化液通入装有选择性树脂的离子交换装置中，利用树脂对钙、镁的吸附作用将钙、镁等二价离子去除，树脂经再生后可反复使用，该树脂典型的交换反应如下所示:Ca2+ (溶液)+2Na+R — CaR+2Na+(溶液) Mg2+ (溶液)+2Na+R — MgR+2Na+(溶液) 上式中R代表离子交换剂的骨架； (3)热解:将经除杂的碳酸氢锂溶液加热至沸腾，反应60min~180min，过滤、洗涤、干燥得到所需的电池级或高纯碳酸锂，热解原理如下:2LiHC()3 + n H2O A , L12CO3I+ CO2T+ (n+1) H2O2.根据权利要求1所述的利用工业级碳酸锂制备电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭秀民，张利珍，张秀峰，李琦，赵恒勤，
申请(专利权)人：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：