一种碳酸锂的制备方法技术

本发明专利技术适用于化工领域，提供了一种碳酸锂的制备方法，包括：将萃取有机相与含锂溶液按体积比1:1~10混合形成碱性萃取体系，萃取1~3次，单次萃取时间为1~15分钟，得到含锂有机相；将含锂有机相与反萃取溶液按体积比1:1~10进行混合，反萃取1~3次，单次反萃取时间为1~15分钟，收集含锂离子的碳酸氢锂水溶液；反萃溶液为将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液；对含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，使该水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂。该方法萃取效率高，可直接在碱性卤水或水溶液中提取锂离子制备碳酸锂，对生产设备的腐蚀性小，生产成本低且环保。

A preparation method of lithium carbonate

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸锂的制备方法
本专利技术属于化工领域，尤其涉及一种碳酸锂的制备方法。
技术介绍
锂是促进现代化建设与科技等相关产业发展的重要稀有元素，是最具发展潜力的一种新型能源和战略资源之一，被广泛应用于高能锂电池、橡胶工业、航空航天、陶瓷、激光、医药、焊接、炸药、水泥、冶炼和新能源等诸多领域，被誉称为“21世纪的能源金属”。尤其是在新能源领域中，l克锂通过热核反应释放出的能量，相当于两万多吨的优质煤燃烧所产生的能量，锂离子电池和核聚变发电是现如今研究的热点方向，鉴于它在原子能工业上的独特性能，又被称为“高能金属”。许多国家从经济发展需要和国家安全角度考虑已将锂作为战略储备物质并开展广泛应用技术研究。我国是一个具有丰富锂资源的大国，己探明的锂资源储量位居世界第二，尤其是液体锂矿资源非常丰富，占全国总储量的87%，主要分布在青海、西藏两个省份，青海和西藏盐湖卤水锂的远景储量就与世界其他国家目前己探明的总储量相当，且具有很高的开采价值和巨大的潜在经济效益，也是我国今后发展锂盐工业的重要资源宝库。其中西藏盐湖主要为碱性盐湖居多，湖水pH值在7~10之间。有碳酸盐类、硫酸盐类、硼酸盐类和氯化物等四大类型。西藏高原盐湖星罗棋布，是我国盐湖分布最密集的地区之一，也是世界上海拔最高、范围最大、数量最多、类型齐全的高原盐湖分布区。西藏高原有盐湖近500个，占西藏湖泊总数量的1/4；盐湖面积约8225km2（卤水湖面积），占西藏湖泊总面积的30.46%。另外矿石法产出的碳酸锂需要焙烧、污染大、成本高。制备碳酸锂产生的沉锂母液，含有大量的锂，其提取成本也较高。目前我国的锂产品尤其是碳酸锂还是主要依赖于进口，因此，必须加强我国卤水锂资源的开发，促进我国锂盐工业的快速发展。此外，现有的碳酸锂制备方法仍然存在诸如萃取效率低、无法在碱性卤水或者水溶液中直接提锂离子制备碳酸锂，且设备腐蚀严重、生产成本高和环境污染等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种碳酸锂的制备方法，旨在解决现有的碳酸锂制备方法仍然存在诸如萃取效率低、无法在碱性卤水或者水溶液中直接提锂离子制备碳酸锂，且设备腐蚀严重、生产成本高和环境污染的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种碳酸锂的制备方法，所述方法包括如下步骤：将萃取有机相与含锂溶液按体积比1:1~10进行混合，萃取1~3次，单次萃取时间为1~15分钟，得到含锂有机相；将所述含锂有机相与反萃取溶液按体积比1:1~10进行混合，反萃取1~3次，单次反萃取时间为1~15分钟，收集碳酸氢锂水溶液；其中，所述反萃溶液为将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液；对所述碳酸氢锂水溶液进行加热，以使所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂。本专利技术实施例提供的碳酸锂的制备方法，其一，采用的萃取有机相原料丰富，水溶性小、毒性小，且价格低廉，对锂离子的萃取率高，可提高对含锂溶液中的锂离子的提取率；其二，该方法的萃取和反萃取步骤均在碱性条件下进行，因此可避免对生产设备的酸性腐蚀；其三，在反萃取步骤中，采用将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液作为反萃取溶液，其与含锂有机相混合形成的反萃取体系的酸度低于6~9moL/L，并且可在碱性环境下直接将含锂有机相中的锂离子转化为碳酸氢锂，对收集的含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，即可使得含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂，这不仅提高了碳酸锂的纯度，而且还极大地降低了生产成本，避免了环境污染。采用ICP-0ES分析法测定采用本专利技术实施例提供的碳酸锂的制备方法制备碳酸锂过程中产生的各级萃取液和反萃取液中各离子含量，经计算分析结果显示，对含锂溶液中的锂的总回收率可达到86.83%~99.53%。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种碳酸锂的制备方法，该方法采用水溶性小、毒性小、价格低廉且对锂离子具有高萃取率的萃取有机相与含锂溶液形成碱性萃取体系，不仅提高了对含锂溶液中锂离子的提取率，并且可避免对生产设备的酸性腐蚀；同时，采用将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液作为反萃取溶液，与含锂有机相混合形成的反萃取体系的酸度低于6~9moL/L，并且可在碱性环境下直接将含锂有机相中的锂离子转化为碳酸氢锂，对收集的含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，即可使得含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂，这不仅提高了碳酸锂的纯度，而且还极大地降低了生产成本，避免了环境污染。本专利技术实施例提供了一种碳酸锂的制备方法，所述方法包括如下步骤：将萃取有机相与含锂溶液按体积比1:1~10混合形成碱性萃取体系，萃取1~3次，单次萃取时间为1~15分钟，得到含锂有机相。将所述含锂有机相与反萃取溶液按体积比1:1~10进行混合，反萃取1~3次，单次反萃取时间为1~15分钟，收集含锂离子的碳酸氢锂水溶液；其中，所述反萃溶液为将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液。其中，所述碱金属元素包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr），铵盐包括无机铵盐、季铵盐。碱性金属盐包括卤素离子盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐。二氧化碳是将气态二氧化碳，采用压缩机升压以后打入，或者用本身带有压力的钢瓶装的二氧化碳。此外，在对碳酸氢锂水溶液进行加热，碳酸氢锂结晶析出并受热分解后产生的二氧化碳可以循环利用。当然，还可直接使用二氧化碳气体或者含碳酸氢根的盐分解制取，或者以碳酸盐为原料制取二氧化碳。对所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，以使所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂。作为本专利技术的一个实施例，在萃取阶段，可将含锂溶液与萃取剂按预设的体积比混合进行萃取，并将得到的含锂有机相与反萃取溶液（如，二氧化碳和纯水的混合物）按预设体积比混合进行反萃取，在反萃取阶段中分离出来的萃取剂可进入萃取阶段进行循环使用，而在反萃取阶段中分离得到的含锂离子的碳酸氢锂水溶液经加热后，其中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到高纯度的碳酸锂以及二氧化碳，该二氧化碳可进入反萃取阶段进行循环使用，将剩余的混合液进行分离，得到高纯度的碳酸锂和沉锂母液，该沉锂母液可进入到反萃取阶段中循环使用，或者可以进入到萃取阶段作为含锂溶液进行循环萃取，从而提高对含锂溶液的锂离子的回收率。在本专利技术实施例中，在萃取阶段中，萃取有机相与含锂溶液的反应方程式可表达如下：S+Li+→SLi+，其中S表示萃取有机相。在反萃取阶段中，反萃取的反应式表示如下：H2O+CO2→H2CO3SLi++H2CO3→SH++LiHCO3SH++OH-→S+H2O由于碳酸氢锂的溶解度随温度的升高而降低，所以在将碳酸氢锂水溶液进行加热后，其中的碳酸氢锂即从水溶液中结晶析出，并受热分解为碳酸锂、二氧化碳和水，反应的方程式如下：2LiHCO3→Li2CO3↓+CO2↑+H2O在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将萃取有机相与含锂溶液按体积比1:1~10混合形成碱性萃取体系，萃取1~3次，单次萃取时间为1~15分钟，得到含锂有机相；将所述含锂有机相与反萃取溶液按体积比1:1~10进行混合，反萃取1~3次，单次反萃取时间为1~15分钟，收集含锂离子的碳酸氢锂水溶液；其中，所述反萃溶液为将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液；对所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，以使所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将萃取有机相与含锂溶液按体积比1:1~10混合形成碱性萃取体系，萃取1~3次，单次萃取时间为1~15分钟，得到含锂有机相；将所述含锂有机相与反萃取溶液按体积比1:1~10进行混合，反萃取1~3次，单次反萃取时间为1~15分钟，收集含锂离子的碳酸氢锂水溶液；其中，所述反萃溶液为将二氧化碳通入纯水、碱性金属盐或者铵盐水溶液中的一种或其任意组合制得的水溶液；对所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液进行加热，以使所述含锂离子的碳酸氢锂水溶液中的碳酸氢锂结晶析出，并受热分解得到碳酸锂。2.如权利要求1所述的碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述含锂溶液为盐湖卤水、矿石中浸出的含锂水溶液、沉锂母液、电池回收的锂溶液或碱性含锂水溶液中的一种或其任意组合。3.如权利要求1所述的碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述含锂溶液中含有锂有机盐和/或无机盐；所述锂有机盐包括：甲酸锂和/或乙酸锂；所述锂无机盐包括：氯化锂、硫酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂或硝酸锂中的一种或其任意组合。4.如权利要求1所述的碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述含锂溶液为pH值6以上的弱酸性、中性或碱性含锂水溶液。5.如权利要求1所述的碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述萃取有机相由萃取剂和稀释剂组成；所述萃取剂占所述萃取有机相的重量百分比为5%~100%。6.如权利要求1所述的碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述萃取剂为三氧噻吩氧化物、磷酸三烷基酯、磷酸二烷基酯、三烷基氧膦、1,1,1-三氟-5,5-二甲基-2,4-己二酮、1,1,1,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：林博策，阿锡他，林博正，林文华，
申请(专利权)人：青岛华友恒新能源材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37