电池级高纯碳酸锂的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种电池级高纯碳酸锂的生产方法，其以盐湖卤水为原料生产氯化钾后的结晶母液废水，其中镁锂比为200‑500:1，经过离子筛吸附、洗脱后获得合格洗脱液，洗脱液中镁离子含量为1.0‑10g/L，锂离子含量约为300‑3000ppm，钠离子含量为0.3‑2.5g/L，钙离子含量为10‑100ppm，硫酸根离子含量10‑100ppm。本发明专利技术以离子筛吸附洗脱后的合格洗脱液为原料，工艺流程为：超滤膜技术、分段式纳滤技术、体外再生连续离子交换技术、反渗透技术、幅晒、沉锂反应，从而获得电池级高纯度碳酸锂，工艺过程连续可控、提取收率高、生产成本低，水资源综合利用程度高，易于工业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于盐化工领域，特别涉及一种电池级高纯碳酸锂的生产方法。
技术介绍
从盐湖提锂，通常采用经过提钾后的苦卤为原料。原料中镁锂比达到200-500:1，目前比较成熟的工艺是采用离子筛实现镁锂的初步分离，经过离子筛吸附洗脱后的合格洗脱液中镁锂比下降到3-4:1，其组分如下：镁离子含量为1.0-10g/L，锂离子含量约为0.3-2.5g/L，钠离子含量为0.3-3g/L，钙离子含量为10-100ppm，硫酸根离子含量10-100ppm。合格洗脱液采用固定床强酸钠型阳离子树脂脱镁，脱镁后料液经过砂滤、超滤预处理后采用反渗透浓缩，反渗透浓缩液再经过盐田幅晒、碱法沉镁、多效蒸发浓缩后进行沉锂反应。该工艺存在如下弊端：离交单元收率低，水耗大：合格洗脱液中镁含量达到1.0-10g/L，采用固定床强酸钠型树脂进行离子交换时，床层体积倍数仅为1-10倍，因此，树脂再生水洗的水耗量大。另外，采用固定床进行离子交换，当镁离子穿漏时树脂上仍吸附了7-15％的锂离子，采用氯化钠进行树脂再生时这部分锂离子和大量镁离子及部分氯化钠混合进入再生废液，造成锂离子损失；镁离子经离子交换树脂交换成钠离子，因此脱镁后料液中存在大量的氯化钠。采用反渗透浓缩时氯化钠造成的渗透压过高，从而反渗透浓缩倍率低，幅晒需要的盐田面积大，幅晒后浓卤水中锂离子含量低，在幅晒及多效蒸发浓缩过程中大量氯化钠饱和析出，一方面堵塞蒸发系统管路阀门，造成检修频繁生产不连续，另一方面，在氯化钠晶体滤除过程中夹带的母液中含有大量的锂离子，从而造成收率的严重损失；由于沉锂反应时锂离子浓度过低，通常小于20g/L，从而沉锂反应收率低，沉锂后母液需要添加盐酸赶除母液中的碳酸根离子，继续浓缩后又需要添加碳酸钠沉淀锂离子，从而造成了盐酸及碳酸钠原料的浪费；离子交换单元为了保证较高的锂离子收率，镁离子的穿透浓度较高，经过离子交换脱镁后的料液中镁离子的浓度通常在20-200ppm，经过反渗透浓缩、盐田幅晒后镁离子浓度达到800-2000ppm，采用添加氢氧化钠除镁，不但耗费氢氧化钠成本，生成的氢氧化镁沉淀极难过滤，通过气浮、板框压滤等工艺去除氢氧化镁，氢氧化镁滤渣含水率仍然达到85％以上，从而造成锂离子被氢氧化镁夹带损失。电池级碳酸锂对钙离子、镁离子、硫酸根都有严格要求。钙离子和镁离子通过离子交换及化学沉淀法去除，需要耗费大量的氯化钠及氢氧化钠原料。硫酸根离子采用过量氯化钡生成硫酸钡沉淀，过量的钡离子通过添加过量碳酸钠形成碳酸钡沉淀去除，钡法去除硫酸根离子不但成本高而且涉及剧毒药剂氯化钡的使用，存在安全隐患。鉴于如上原因，有必要研究一种电池级高纯碳酸锂的生产方法，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
考虑到至少一个上述问题而完成了本专利技术，并且本专利技术的一个目的在于提供一种电池级高纯碳酸锂的生产方法，该方法高收率，低成本，钙镁离子、硫酸根一体去除，水资源综合利用，工艺连续可控，低投资高效率。该方法包括以下步骤：经过离子筛单元吸附及洗脱的合格洗脱液，Mg2+1-10g/L，Li+0.3-2.5g/L，Na+0.3-3g/L，Ca2+10-100ppm，SO42-10-100ppm，pH值为7.5-8.0，固体悬浮物为10-30ppm，用盐酸将合格洗脱液的pH值调整到5.5-6.5；将调整pH值后的合格洗脱液采用超滤膜进行过滤，过滤后滤液浊度≤0.2NTU，SDI值≤2；超滤得到的截留液采用板框压滤机压滤，降低盐泥含水率，提高锂离子收率；将超滤得到的滤液采用一段纳滤膜进行过滤，获得第一滤液和第一截留液；采用二段纳滤膜并用纯水对第一截留液进行透析，获得第二滤液及第二截留液；第二截留液外排用于生产氢氧化镁或金属镁；第二滤液采用三段纳滤膜进行过滤，获得第三滤液和第三截留液；第三截留液与超滤得到的所述滤液合并采用一段纳滤膜处理；第一滤液与第三滤液合并，然后采用体外再生连续离交进行离子交换，获得第一交后液；第一交后液采用反渗透膜进行浓缩，获得第四滤液和第四截留液，第四滤液套用到纳滤单元作为透析水以及其它工艺用途；第四截留液进入盐田幅晒，获得幅晒浓缩液；幅晒浓缩液采用体外再生螯合树脂塔抛光脱钙镁，获得第二交后液；第二交后液添加碳酸钠进行沉锂反应，获得电池级高纯碳酸锂。根据本专利技术另一方面，超滤膜的材质包括陶瓷、聚砜、聚醚砜、改性聚醚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，超滤膜的过滤精度为20-200nm，超滤膜的组件方式为中空纤维、卷式、板式或管式，超滤膜的过滤方式为错流或死端过滤。根据本专利技术另一方面，一段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为100-200D，其对硫酸镁的截留率90-99％。根据本专利技术另一方面，二段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为200-300D，其对硫酸镁的截留率为90-98％。根据本专利技术另一方面，三段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为300-400D，其对硫酸镁的截留率为90-96％。根据本专利技术另一方面，反渗透膜为卷式组件方式的高分子膜，其对氯化钠的截留率为99％。根据本专利技术另一方面，所述的体外再生连续离交采用强酸钠型凝胶阳离子树脂或强酸钠型大孔阳离子树脂。根据本专利技术另一方面，所述的体外再生螯合树脂塔采用EDTA型螯合树脂。根据本专利技术另一方面，第一滤液和第三滤液合并后从主离交柱底部进料，逆向通过主离交柱，第一交后液从主离交柱顶部出水；主离交柱底部树脂最先饱和，底部饱和树脂通过重力作用排入解析柱，主离交柱顶部高位槽树脂通过重力作用同步进入，树脂转移完毕后，主离交柱恢复进料，解析柱内树脂采用氯化钠再生，再生完毕树脂用压缩空气压入主离交柱顶部高位槽待用；主离交柱每6-24小时转移一次树脂，树脂转移时间为3-10分钟；树脂转移时底部树脂为充分饱和树脂，进料镁离子交换势高于锂离子，充分替换树脂上的锂离子，从而实现锂离子收率最大化；距离主离交柱顶部出水口500-1000mm处布有取样口，当取样口有镁离子穿漏时排放底部饱和树脂，在取样口之上有500-1000mm树脂层作为保护层，保证镁离子不会穿漏。根据本专利技术另一方面，所述的体外再生螯合树脂塔，幅晒浓缩液从主离交柱底部进料，逆向通过主离交柱，第二交后液从主离交柱顶部出水；主离交柱底部树脂最先饱和，底部饱和树脂通过重力作用排入解析柱，主离交柱顶部高位槽树脂通过重力作用同步进入主离交柱，树脂转移完毕后，主离交柱恢复进料。解析柱内树脂采用先采用盐酸再生成氢型然后用氢氧化钠再生成钠型，再生完毕树脂用压缩空气压入主离交柱顶部高位槽待用；主离交柱每6-24小时转移一次树脂，树脂转移时间为3-10分钟；树脂转移时底部树脂为充分饱和树脂，进料镁离子交换势高于锂离子，充分替换树脂上的锂离子，从而实现锂离子收率最大化；距离主离交柱顶部出水口500-1000mm处布有取样口，当取样口有镁离子穿漏时排放底部饱和树脂，在取样口之上有500-1000mm树脂层作为保护层，保证镁离子不会穿漏。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术以离子筛吸附洗脱后的合格洗脱液为原料，工艺流程为：超滤膜技术、分段式纳滤技术、体外再生连续离子交换技术、反渗透技术、幅晒、沉锂反应，从而获得电池级高纯度碳酸锂，工艺过程连续可控、提取收率高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池级高纯碳酸锂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：经过离子筛单元吸附及洗脱的合格洗脱液，Mg2+1‑10g/L，Li+0.3‑2.5g/L，Na+0.3‑3g/L，Ca2+10‑100ppm，SO42‑10‑100ppm，pH值为7.5‑8.0，固体悬浮物为10‑30ppm，用盐酸将合格洗脱液的pH值调整到5.5‑6.5；将调整pH值后的合格洗脱液采用超滤膜进行过滤，过滤后滤液浊度≤0.2NTU，SDI值≤2；超滤得到的截留液采用板框压滤机压滤，降低盐泥含水率，提高锂离子收率；将超滤得到的滤液采用一段纳滤膜进行过滤，获得第一滤液和第一截留液；采用二段纳滤膜并用纯水对第一截留液进行透析，获得第二滤液及第二截留液；第二截留液外排用于生产氢氧化镁或金属镁；第二滤液采用三段纳滤膜进行过滤，获得第三滤液和第三截留液；第三截留液与超滤得到的所述滤液合并采用一段纳滤膜处理；第一滤液与第三滤液合并，然后采用体外再生连续离交进行离子交换，获得第一交后液；第一交后液采用反渗透膜进行浓缩，获得第四滤液和第四截留液，第四滤液套用到纳滤单元作为透析水以及其它工艺用途；第四截留液进入盐田幅晒，获得幅晒浓缩液；幅晒浓缩液采用体外再生螯合树脂塔抛光脱钙镁，获得第二交后液；第二交后液添加碳酸钠进行沉锂反应，获得电池级高纯碳酸锂。...

【技术特征摘要】
1.一种电池级高纯碳酸锂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：经过离子筛单元吸附及洗脱的合格洗脱液，Mg2+1-10g/L，Li+0.3-2.5g/L，Na+0.3-3g/L，Ca2+10-100ppm，SO42-10-100ppm，pH值为7.5-8.0，固体悬浮物为10-30ppm，用盐酸将合格洗脱液的pH值调整到5.5-6.5；将调整pH值后的合格洗脱液采用超滤膜进行过滤，过滤后滤液浊度≤0.2NTU，SDI值≤2；超滤得到的截留液采用板框压滤机压滤，降低盐泥含水率，提高锂离子收率；将超滤得到的滤液采用一段纳滤膜进行过滤，获得第一滤液和第一截留液；采用二段纳滤膜并用纯水对第一截留液进行透析，获得第二滤液及第二截留液；第二截留液外排用于生产氢氧化镁或金属镁；第二滤液采用三段纳滤膜进行过滤，获得第三滤液和第三截留液；第三截留液与超滤得到的所述滤液合并采用一段纳滤膜处理；第一滤液与第三滤液合并，然后采用体外再生连续离交进行离子交换，获得第一交后液；第一交后液采用反渗透膜进行浓缩，获得第四滤液和第四截留液，第四滤液套用到纳滤单元作为透析水以及其它工艺用途；第四截留液进入盐田幅晒，获得幅晒浓缩液；幅晒浓缩液采用体外再生螯合树脂塔抛光脱钙镁，获得第二交后液；第二交后液添加碳酸钠进行沉锂反应，获得电池级高纯碳酸锂。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于超滤膜的材质包括陶瓷、聚砜、聚醚砜、改性聚醚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，超滤膜的过滤精度为20-200nm，超滤膜的组件方式为中空纤维、卷式、板式或管式，超滤膜的过滤方式为错流或死端过滤。3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于一段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为100-200D，其对硫酸镁的截留率90-99％。4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于二段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为200-300D，其对硫酸镁的截留率为90-98％。5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于三段纳滤膜为卷式组件方式的高分子膜，其截留分子量为300-400D，其对硫酸镁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建勇，赵清，杨荣，梅波，
申请(专利权)人：北京清源创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11