一种基于选择性固固分离技术制备电池级碳酸锂的方法技术

一种采用选择性固固分离技术制备电池级碳酸锂的方法，属于化工材料制备领域。所谓选择性固固分离是指在不改变粉体混合物相态情况下将其中某种或几种化合物与其它组分分离的技术。该方法包括打浆筛分、一级沉降分离、二级沉降分离和浆洗等工艺步骤。其特点是不改变粉体相态，没有研磨、煅烧等高能耗过程，化学药剂用量少；轻、重杂质分步处理；同时杂质采用部分排放、大部分返回的处理方式，大大提高了原料碳酸锂利用率；一级沉降分离、二级沉降分离液全封闭循环，无废水排放，水消耗量少；本发明专利技术具有碳酸锂回收率高、生产成本低、生产能力大、便于自动化运行等特点，为高纯无机盐类提纯开辟了一条新的途径。

A method of preparation of battery grade lithium carbonate based on selective solid solid separation technology

A method for the preparation of battery grade lithium carbonate by selective solid solid separation technology belongs to the field of chemical material preparation. The so-called selective solid solid separation is a technique that separates some or several of the compounds from other components without changing the phase state of the powder mixture. Including beating screening, level of sedimentation, two stage precipitation separation and starch process steps of the method. Its characteristic is not change the powder phase, no grinding and calcination process of high energy consumption, less dosage of chemicals; light and heavy impurities step by step treatment; while the impurities by partial emission, most approaches processing returns, greatly improving the utilization rate of raw materials of lithium carbonate; a settling separation, two stage precipitation separation solution closed cycle, no waste water discharge, water consumption; the invention has the advantages of lithium carbonate and high recovery rate, low production cost, high production capacity, convenient automatic operation and other characteristics, has opened up a new way for the purification of high purity inorganic salts.

【技术实现步骤摘要】
一种基于选择性固固分离技术制备电池级碳酸锂的方法
本专利技术涉及一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，属于化工材料制备领域。
技术介绍
历经数十年研究与开发，国内外专家学者已开发出了一系列从盐湖含锂卤水提取碳酸锂的技术。其中，酸溶-碱沉法和氢化-热解法为典型代表。典型的酸溶-碱沉工艺流程为：原料→磨矿→高温煅烧→酸浸→过滤→除杂→碱沉→过滤→精除杂→烘干→包装。CN106636615A、CN201610023541.5等部分采用了此工艺。该工艺特点在于高温煅烧与酸浸配合将原料中的锂盐转化成可溶性锂盐，过滤去除酸不溶杂质，然后与碳酸钠反应得到碳酸锂，精除杂去除微量杂质后，得到产品。该工艺对原料适应性较好，可用于中低品位锂盐原料，如锂辉石等。不足之处在于：高温煅烧能耗较大，酸浸过程锂回收率偏低，一般为80-90％；废盐水循环利用难度大，处理成本高。典型的氢化-热解工艺流程为：原料→磨矿→洗矿→碳酸氢化→过滤→除杂→热解→过滤→精除杂→烘干→包装。CN105540619B、CN106745100A等就是部分采用该工艺。该工艺特点在于用碳酸氢化方式将碳酸锂溶解，过滤去除不溶解的杂质，加入沉淀剂去除钙镁等杂质，然后热解生成碳酸锂，精除杂去除微量杂质。该工艺优点在于全程几乎没有煅烧、蒸发等操作，能耗低；工艺用水处理后大部分可以循环使用。不足在于碳酸氢锂溶解度很小，且不稳定，一般碳酸氢化溶液锂含量(以Li2O计)仅有1-1.2％，因而用水量较大。即便大部分工艺水循环使用，吨产品水消耗仍高达8-10吨。同时碳酸锂在水中也是微溶的，造成生产效率低下。更重要的是，杂质钙镁也有碳酸氢化-热解类似过程，因此，钙镁杂质去除难度较大。综上所述，现有碳酸锂工艺在降低能耗、水消耗、减少“三废”排放、个别杂质去除等方面，仍有较大改进空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于选择性固固分离技术制备电池级碳酸锂的方法，以解决现有技术中所存在的高能耗、高耗水量、原料利用率低等不足和缺陷，使其具有“三废”排放少、成本低和连续化操作等优点。本专利技术的技术方案如下：一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)打浆筛分：在室温下将粗碳酸锂、水和低温除杂剂混合加入打浆釜，搅拌打浆，浆液经振动筛筛分后，渣排出，浆液待用；2)一级沉降分离：经筛分后的浆液进入一级沉降，经一级溢流沉降槽沉降后，底渣排出，溢流液过滤，滤液返回步骤1)中的打浆釜，滤饼待用；3)二级沉降分离：经一级沉降、过滤后的滤饼进入二级沉降，在二级沉降中将滤饼、去离子水和高温除杂剂混合搅拌，在温度为60-90℃下打浆，浆液进入二级溢流沉降槽，得到溢流液和底渣；溢流液过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼排出；底渣过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼待用；4)浆洗：将二级沉降中得到的滤饼与去离子水混合，搅拌升温至80-95℃，打浆洗涤，过滤、烘干得到所述的产品。上述技术方案中，其特征在于，打浆筛分中所述浆液的固含率为5-20％，低温除杂剂添加量为原料中碳酸锂重量的0.1-10％。二级沉降中所述浆液固含率为5-20％，高温除杂剂添加量为原料中碳酸锂重量的0.1-10％。本专利技术所述的低温除杂剂为碳酸钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、碳酸氢铵、吐温-80、三乙醇胺、十六烷基溴化铵、磷酸三丁酯和十六烷基硫酸钠中的一种或几种混合物。所述的高温除杂剂为氯化铵、氢氧化钠、EDTA、水杨酸、氨基磺酸钠和喹啉中的一种或几种混合物。优选地，打浆筛分过程中搅拌速度为300-1000转/分，打浆时间30-60分钟；振动筛筛孔为100-400目。二级沉降中搅拌速度为80-200转/分，打浆时间30-60分钟。优选地，步骤4)的浆洗过程中，烘干温度为100-250℃，烘干时间为1-4小时。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①不改变粉体相态，没有研磨、煅烧等高能耗过程，能耗低，化学药剂用量少；②轻、重杂质分步处理，离子树脂除杂把关微量杂质，保障产品质量；③同时杂质采用部分排放、大部分返回处理方式，大大提高原料碳酸锂利用率，且可根据原料成分变化、杂质去除情况等灵活改变排放比例。④低温、高温分离液全封闭循环，无废水排放，水消耗少；连续化操作，布局紧凑，占地少，生产能力大，便于自动化运行。附图说明图1为本专利技术方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。所谓选择性固固分离是指在不改变粉体混合物相态情况下将其中某种或几种化合物与其它组分分离的技术。本专利技术立足碳酸锂粉体微观结构，从不同颗粒微观界面差别入手，先采用经多次试验筛选出的高选择性低温除杂剂，选择性溶解结晶颗粒之间粘连物质，通过高速搅拌实现粉体各组分微观颗粒空间解离，同时利用低温药剂很好地抑制碳酸锂颗粒长大，而不影响其它组分结晶生长，造成不同组分结晶颗粒大小差异，从而沉降去除重杂质。然后在加热条件下，加入高温除杂剂，选择性加速碳酸锂结晶颗粒生长，造成不同组分颗粒大小差异，溢流去除轻杂质，最后经浆洗后得到纯碳酸锂产品。其具体工艺步骤如下：本专利技术吐过的一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，该方法具体包括如下步骤：1)打浆筛分：在室温下将粗碳酸锂、水和低温除杂剂混合加入打浆釜，搅拌打浆，浆液经振动筛筛分后，渣排出，浆液待用；所述低温除杂剂为碳酸钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、碳酸氢铵、吐温-80、三乙醇胺、十六烷基溴化铵、磷酸三丁酯和十六烷基硫酸钠中的一种或几种混合物。打浆筛分中所述浆液的固含率为5-20％，低温除杂剂添加量为原料中碳酸锂重量的0.1-10％。打浆筛分过程中搅拌速度优选为300-1000转/分，打浆时间30-60分钟；振动筛筛孔为100-400目。2)一级沉降分离：经筛分后的浆液进入一级沉降，经一级溢流沉降槽沉降后，底渣排出，溢流液过滤，滤液返回步骤1)中的打浆釜，滤饼待用；3)二级沉降分离：经一级沉降、过滤后的滤饼进入二级沉降，在二级沉降中将滤饼、去离子水和高温除杂剂混合搅拌，在温度为60-90℃下打浆，浆液进入二级溢流沉降槽，得到溢流液和底渣；溢流液过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼排出；底渣过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼待用；所述的高温除杂剂为氯化铵、氢氧化钠、EDTA、水杨酸、氨基磺酸钠和喹啉中的一种或几种混合物。二级沉降中所述浆液固含率为5-20％，高温除杂剂添加量为原料中碳酸锂重量的0.1-10％。二级沉降中搅拌速度优选为80-200转/分，打浆时间30-60分钟。4)浆洗：将二级沉降中得到的滤饼与去离子水混合，搅拌升温至80-95℃，打浆洗涤，过滤、烘干，烘干温度一般为100-250℃，烘干时间为1-4小时，最终得到所述的产品。实施例1:原料为西藏某盐湖粗碳酸锂，碳酸锂含量75.2％，含水率5.4％，主要杂质为钾、钠、钙、镁、硅、氯、硫酸根等。首先在室温下用高纯碳酸锂或已制备的碳酸锂产品与去离子水混合制成饱和碳酸锂溶液，作为一级沉降分离、二级沉降分离循环液使用。1kg粗碳酸锂与9kg饱和碳酸锂溶液、氢氧化钠10g、三乙醇胺5ml、吐温802g混合(浆液实际固含率9.4％)加入打浆釜，以400转/分搅拌1.5小时。浆液过300目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)打浆筛分：在室温下将粗碳酸锂、水和低温除杂剂混合加入打浆釜，搅拌打浆，浆液经振动筛筛分后，渣排出，浆液待用；2)一级沉降分离：经筛分后的浆液进入一级沉降，经一级溢流沉降槽沉降后，底渣排出，溢流液过滤，滤液返回步骤1)中的打浆釜，滤饼待用；3)二级沉降分离：经一级沉降、过滤后的滤饼进入二级沉降，在二级沉降中将滤饼、去离子水和高温除杂剂混合搅拌，在温度为60‑90℃下打浆，浆液进入二级溢流沉降槽，得到溢流液和底渣；溢流液过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼排出；底渣过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼待用；4)浆洗：将二级沉降中得到的滤饼与去离子水混合，搅拌升温至80‑95℃，打浆洗涤，过滤、烘干得到所述的产品。

【技术特征摘要】
1.一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)打浆筛分：在室温下将粗碳酸锂、水和低温除杂剂混合加入打浆釜，搅拌打浆，浆液经振动筛筛分后，渣排出，浆液待用；2)一级沉降分离：经筛分后的浆液进入一级沉降，经一级溢流沉降槽沉降后，底渣排出，溢流液过滤，滤液返回步骤1)中的打浆釜，滤饼待用；3)二级沉降分离：经一级沉降、过滤后的滤饼进入二级沉降，在二级沉降中将滤饼、去离子水和高温除杂剂混合搅拌，在温度为60-90℃下打浆，浆液进入二级溢流沉降槽，得到溢流液和底渣；溢流液过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼排出；底渣过滤后滤液返回二级沉降中的打浆釜，滤饼待用；4)浆洗：将二级沉降中得到的滤饼与去离子水混合，搅拌升温至80-95℃，打浆洗涤，过滤、烘干得到所述的产品。2.如权利要求1所述的一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，其特征在于，打浆筛分中所述浆液的固含率为5-20％，低温除杂剂添加量为原料中碳酸锂重量的0.1-10％。3.如权利要求1所述的一种采用选择性固固分离技术制备电池级高纯碳酸锂方法，其特征在于，二级沉降中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：向兰，张英才，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11