一种电池级氢氧化锂的制备方法技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种电池级氢氧化锂的制备方法，本发明专利技术氢氧化锂的制备方法，具有产品纯度高、生产工序短、生产能耗低等优点，该制备方法，包括如下步骤：A、配制预制混合液：将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按照硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比为2:1～1.2混合；B、冷冻预制混合液：步骤A所得预制混合液在‑15℃～‑10℃的温度下冷冻结晶1～2h，固液分离得到十水硫酸钠晶体和氢氧化锂冷冻液；C、步骤B所得氢氧化锂冷冻液经过蒸发浓缩，固液分离得到氢氧化锂粗品；D、步骤C氢氧化锂粗品重溶解除杂，然后蒸发浓缩，固液分离得到粗晶粒电池级品质的氢氧化锂。产品纯度高、杂质少、粗晶粒、品貌好，操作方法简单，生产工序少，成本低，能耗少。

A preparation method of battery grade lithium hydroxide

The invention belongs to the field of materials, particularly relates to a method for preparing battery grade lithium hydroxide, the invention relates to a preparation method of lithium hydroxide, has high product purity, low energy consumption, short production process production advantages, the preparation method comprises the following steps: A, preparation of prefabricated mixed liquid: lithium sulfate solution and in accordance with the molar ratio of sodium hydroxide solution lithium sulfate and sodium hydroxide is 2:1 ~ 1.2 B, mixed; frozen prefabricated mixture: step A the mixture in prefabricated frozen 15 ~ crystallization temperature of 10 DEG C for 1 ~ 2H, solid-liquid separation to obtain sodium sulfate crystal and ten water lithium hydroxide frozen liquid; C, step B income LiOH freezing liquid after evaporation, solid-liquid separation obtained crude lithium hydroxide; D, step C LiOH crude heavy soluble impurity removal, then evaporation concentration, solid-liquid separation to obtain coarse grain quality battery grade The lithium hydroxide. The product of high purity, less impurity, coarse grain, good appearance, simple operation, less production procedure, low cost, low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种电池级氢氧化锂的制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种电池级氢氧化锂的制备方法。
技术介绍
经过十几年的发展，现国内矿法生产氢氧化锂整体的工艺流程为：前工序从矿石中提锂均采用硫酸法，后工序为分离生产出氢氧化锂。目前，国内外由锂辉石生产氢氧化锂的方法主要有硫酸法和石灰法两种方法(即前工序)，各国各地根据自己的条件选择其中之一。国外自七十年代以后，基本上只保留硫酸法一种。我国石灰石法收率和产品质量方面都进入世界先进行列。因而，仍有数条石灰石法生产线。九十年代后国内掀起锂盐厂建设高潮，各新建厂均采用硫酸法生产工艺，石灰石法的生产线逐步被淘汰。硫酸法与石灰石法生产工艺相比，它具有能耗低(仅为石灰石法的1/3)，收率高(国外最高可达90－91％，国内达83－86％)，设备利用率高，渣量少(为石灰石法的1/4)，以及对矿石品位要求不严等优点，因而在国内外受到越来越多的重视。目前，硫酸法制备氢氧化锂的主要工艺如下：(1)由锂辉矿经焙烧、酸化、制浆、浸出和初步浓缩的硫酸锂溶液；(2)在硫酸锂溶液中加入氢氧化钠，得到硫酸钠与氢氧化锂溶液混合物；(3)将硫酸钠与氢氧化锂混合溶液降温冷冻，溶液温度降到5～－10℃，经结晶后分离出硫酸钠；(4)由冷冻分离来的清液，加热，蒸发浓缩；(5)结晶并离心分离，得氢氧化锂粗品；(6)在粗品一水氢氧化锂溶解液中加入氢氧化钡，形成不溶的硫酸钡，过滤除去沉淀物及杂物，滤出液经蒸发浓缩、结晶、分离，得湿一水氢氧化锂：(7)干燥得一水氢氧化锂。但是前述方法耗时长，能耗高，通过多次纯化才能得到电池级的氢氧化锂，本专利技术欲提供一种全新的氢氧化锂的制备方法，以达到提升产品品质、减少生产工序和降低生产能耗的目的。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种电池级氢氧化锂的制备方法，具有产品纯度高、生产工序短、生产能耗低等优点。本专利技术电池级氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：A、配制预制混合液：将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按照硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比为2:1～1.2混合；B、冷冻预制混合液：步骤A所得预制混合液在-15℃～-10℃的温度下冷冻结晶1～2h，固液分离得到十水硫酸钠晶体和氢氧化锂冷冻液；C、步骤B所得氢氧化锂冷冻液经过蒸发浓缩，固液分离得到氢氧化锂粗品；D、步骤C氢氧化锂粗品重溶解除杂，然后蒸发浓缩，固液分离得到粗晶粒电池级品质的氢氧化锂。上述技术方案中，步骤A所述硫酸锂溶液的浓度为25-27g/L；步骤A所述氢氧化钠溶液的浓度为45-55％，优选氢氧化钠溶液的浓度50％(g/g)。硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按照硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比2:1～1.2混合，即表示预制混合液中，硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比为n(Li2SO4):n(NaOH)＝2:1～1.2。步骤C和D中所述蒸发浓缩均采用蒸汽再压缩循环蒸发器，即MVR蒸发器。是一种重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源需求的蒸发器。本专利技术制备方法的关键点是：(1)降低氢氧化锂粗品重溶解溶液中杂质元素的含量，使其Na，K等离子含量降低到3g/L以内；具体的控制关键有：(a)通过控制冷冻液中硫酸根为小于35g/L，甚至可控制在低于25g/L；通过采用温度-15℃～-10℃的冷冻条件的原因是可以减少一次重溶解，缩短生产工序的效果。如果冷冻温度高于-10℃，直接导致冷冻得到的氢氧化锂溶液中的硫酸根含量过高，则只经过一次重溶解除杂无法得到电池级品质的单水氢氧化锂，如果低于-15℃，对于降低氢氧化锂溶液中硫酸根的作用不明显，但是能耗会大大增加。(b)步骤C蒸发浓缩氢氧化锂冷冻液得到粗品时，控制冷冻液浓缩倍数为1.5-2.2倍，优选浓缩倍数为1.8倍。(c)步骤C固液分离得到氢氧化锂粗品，每300kg粗产品用10-20L，温度在65-75℃的蒸馏水淋洗1-3次；优选每300kg粗产品用15L，温度在70℃的蒸馏水淋洗一次。(2)改善氢氧化锂二次结晶条件，提高结晶粒径；具体的控制关键有：(a)控制氢氧化锂冷冻液中Li2O含量，需控制在55-65g/L。(b)控制氢氧化锂粗品重溶解溶液进入蒸发器时的温度应该≥80℃，因此需要对溶液贮槽进行良好的保温处理以及进蒸发器前进行预热。(3)步骤D固液分离温度控制40～50℃，选择上述温度范围的原因是可以最大限度的使单水氢氧化锂析出，同时也可以减少杂质析出的效果。如果低于40℃虽然便于氢氧化锂析出，但继续降温其溶解度变化不大，不太经济，如果高于50℃会导致氢氧化锂溶解度会有较大变化，降低单位产出，而且其它杂质会增加。在这个温度下既可以最大限度的使单水氢氧化锂析出，同时也可以减少杂质析出，从而保证最终氢氧化锂指标能一次性达到电池级要求。具体的控制关键有：(a)单水氢氧化锂0℃～40℃的溶解度变化仅为0.3g/100g水，40℃～100℃间的溶解度变化为4.5g/100g水，因此从溶解度变化来看，可以选择40-50℃为步骤D氢氧化锂固液分离温度。(b)在步骤D的固液分离后的淋洗步骤，每300kg步骤D固液分离得到的氢氧化锂用10-15L、温度在50℃的蒸馏水淋洗至少2次。优选，每300kg固液分离得到的氢氧化锂用15L、温度在50℃的蒸馏水淋洗。综上，采用上述步骤及参数控制可得到纯度高、杂质少的粗晶粒、品貌好的电池级品质的氢氧化锂，操作方法具有简单，减少生产工序，成本低，能耗少等优点。具体实施方式以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明，说明但不限制本专利技术。以下实施例均采用以下制备方法制备氢氧化锂，包括如下步骤：A、配制预制混合液：将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液混合；B、冷冻预制混合液：步骤A所得预制混合液在一定的温度下冷冻结晶一定时间，固液分离得到十水硫酸钠晶体和氢氧化锂冷冻液；C、步骤B所得氢氧化锂冷冻液经过蒸发浓缩，固液分离得到氢氧化锂粗品；D、步骤C氢氧化锂粗品重溶解除杂，然后蒸发浓缩，固液分离得到粗晶粒电池级品质的氢氧化锂。其中，各实施例分别考察了不同参数条件下产品的品质。考察试验1：冷冻温度及时间1、考察组别实施例1：硫酸锂和氢氧化钠按照摩尔比n(Li2SO4)：n(NaOH)为2:1，冷冻温度控制在-10℃，冷冻时间为1h。实施例2：硫酸锂和氢氧化钠按照摩尔比n(Li2SO4)：n(NaOH)为2:1，冷冻温度控制在-15℃，冷冻时间为2h。实施例3：工艺条件3硫酸锂和氢氧化钠按照摩尔比n(Li2SO4)：n(NaOH)为2:1，冷冻温度控制在-12℃，冷冻时间为1.5h。对比例1：硫酸锂和氢氧化钠按照摩尔比n(Li2SO4)：n(NaOH)为2:1，冷冻温度控制在-6℃，冷冻时间为1h。实施例1-3，对比例的其余条件一致，均为步骤C浓缩倍数为1.8倍，氢氧化锂粗品每300kg粗产品用15L，温度在70℃的蒸馏水淋洗一次；氢氧化锂粗品重溶解溶液进入蒸发器时的温度应该≥80℃；步骤D固液分离温度控制40～50℃，每300kg固液分离得到的氢氧化锂成品用10-15L、温度在50℃的蒸馏水淋洗，干燥，重复2次。2、试验方法1)按照实施例1-3，对比例1的硫酸锂和氢氧化钠比例称取样品，配制出预制混合液；2)按照实施例1-3，对比例1的工艺条件对预制混合液进行冷冻，离心分本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池级氢氧化锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：A、配制预制混合液：将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按照硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比为2:1～1.2混合；B、冷冻预制混合液：步骤A所得预制混合液在‑15℃～‑10℃的温度下冷冻结晶1～2h，固液分离得到十水硫酸钠晶体和氢氧化锂冷冻液；C、步骤B所得氢氧化锂冷冻液经过蒸发浓缩，固液分离得到氢氧化锂粗品；D、步骤C氢氧化锂粗品重溶解除杂，然后蒸发浓缩，固液分离得到粗晶粒电池级品质的氢氧化锂。

【技术特征摘要】
1.电池级氢氧化锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：A、配制预制混合液：将硫酸锂溶液和氢氧化钠溶液按照硫酸锂和氢氧化钠的摩尔比为2:1～1.2混合；B、冷冻预制混合液：步骤A所得预制混合液在-15℃～-10℃的温度下冷冻结晶1～2h，固液分离得到十水硫酸钠晶体和氢氧化锂冷冻液；C、步骤B所得氢氧化锂冷冻液经过蒸发浓缩，固液分离得到氢氧化锂粗品；D、步骤C氢氧化锂粗品重溶解除杂，然后蒸发浓缩，固液分离得到粗晶粒电池级品质的氢氧化锂。2.根据权利要求1所述的电池级氢氧化锂的制备方法，其特征在于：步骤A所述硫酸锂溶液的浓度为25-27g/L；步骤A所述氢氧化钠溶液的浓度为45-55％；进一步优选，步骤A所述氢氧化钠溶液的浓度为50％。3.根据权利要求1所述的电池级氢氧化锂的制备方法，其特征在于：步骤C和D中所述蒸发浓缩均采用蒸汽再压缩循环蒸发器。4.根据权利要求1所述的电池级氢氧化锂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，胡诗为，董兴旺，赵江，李朝红，金和山，王云旭，周耀文，
申请(专利权)人：阿坝中晟锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51