一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备及方法技术

本申请涉及盐湖卤水制备高端锂电技术领域，具体涉及一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备及方法，包括以下步骤：S1、将卤水滤器过滤得到镁锂比为1︰10～1︰1富锂卤水；S2、将S1所得溶液中的阳离子和阴离子进行分离；S3、将步骤S2所得混合溶液中的钙镁除去；S5、将上一步骤所得的溶液处理得到碳酸锂产品，后经二次逆流洗涤、离心干燥、气流粉碎、除磁等步骤进一步对产品碳酸锂中的杂质去除，本申请的制备方法能够系统性的降低产品中各杂质离子含量，一次性下线碳酸锂产品质量达到高端锂电正极材料领域碳酸锂应用要求。极材料领域碳酸锂应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备及方法


[0001]本专利技术属于盐湖卤水制备高端锂电
，一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备及方法。

技术介绍

[0002]我国锂盐湖资源储量丰富，盐湖卤水资源占90％，主要集中在青海和西藏地区。受制于高原地区生产环境及生产设备不完善、镁锂比高、提锂技术难度大、投资规模大、生产成本高等多方面因素的制约，我国盐湖提锂年产量较低，无法满足国内市场需求。
[0003]随着国内外对锂电池的容量密度和安全性能的要求的提升，对碳酸锂产品品质的要求越来越高，现有电池级碳酸锂无法完全满足高端锂电正极材料领域应用要求。近来动力锂电池的逐步产业化，对锂电池正极材料的需求将被迅速放大，需求增速大于供给增速的趋势将使得上游矿产资源投资价值凸现。随着锂离子电池在电子产品、新能源电动汽车等领域的应用，作为锂离子电池的重要基础原料—电池级碳酸锂的需求量急剧增加。电池级碳酸锂是生产锂离子电池正极材料的关键原料，电池级碳酸锂作为锂离子电池的电解质添加剂，不仅能够显著提高电池的安全性能，而且可延长使用寿命，故碳酸锂产品的品质对锂电池的性能非常重要，现有碳酸锂产品中任然存在氯钠杂质、钙镁杂质、硼及颗粒杂质含量高的现象，故碳酸锂的生产过程中的除杂对提高碳酸锂的产品质量变得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的提供一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备及方法，该方法能够系统性的降低产品中各杂质及杂质离子含量，一次性下线碳酸锂产品质量达到高端锂电正极材料领域碳酸锂应用要求。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂方法，包括以下步骤：
[0007]S1、老卤处理：卤水经多级蒸发分级自然滩晒浓缩，经钾盐系统制取硫酸钾镁肥，提钾尾液经光卤石池摊晒后进入老卤储池，经沉降和过滤除去卤水中影响镁、锂分离的杂杂质Fe
2+
，过滤后的卤水浊度≤0.3NTU，Fe
2+
含量≤0.01mg/L，pH值3～3.5，两级选择性分离后既得到镁锂比为1︰10～1︰1富锂卤水；
[0008]S2、镁锂分离：在步骤S1所述分离后的滤液中放置阳离子和阴离子交换膜，阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜，而阴离子通过阴离子交换膜迁移到电极上，单价阳离子通过单价选择性阳离子交换膜迁移，二、三价阳离子被阻挡，从而得到含锂卤水；
[0009]S3、精制除钙镁：在步骤S2所得的含锂卤水中加入烧碱溶液，在反应过程中加入少量纯碱溶液，将反应后的料浆溶液进行分离，分离得到的固相产品为氢氧化镁，分离液相为精制滤液，反应过程pH控制在12
‑
13，反应45min；
[0010]S4、蒸发母液除钙镁：在步骤S3所述的精致滤液中加入31％盐酸，后进行蒸发，通过三级蒸发后浓缩液中的镁含量达到15ppm，在蒸发过的浓缩液中加入过量的EDTA，将反应
后的物料打碎均质；
[0011]S5、沉锂转化：在经步骤S4处理过的溶液中加入纯碱，所述的纯碱在配制溶液时配制过程中加入EDTA溶液和多元羟基醇混合溶液，最终得到碳酸锂产品，所述EDTA溶液和多元羟基醇混合溶液需过量加入，过量系数为1.25％；
[0012]S6、二次逆流洗涤：通过步骤S5生产的碳酸锂中仍有部分的杂质钠，冷凝水直接搅洗法具有产品质量易于控制和调整，产品一次合格率高等优点，采用二次逆流洗涤除去碳酸锂中的易溶钠、氯杂质；
[0013]S7、离心干燥：将步骤S6的产物碳酸锂进行离心脱水干燥；
[0014]S8、气流粉碎：将经过步骤S7的产物碳酸锂进行气流粉碎，中位粒径D50达到3.0
‑
8.0μm。
[0015]优选的，步骤S2所述的通过镁锂分离得到含锂卤水锂含量在9.5
‑
10g/L，镁含量2.5
‑
3.5g/L。
[0016]优选的，步骤S3所述的精制除钙镁过程得到的分离液相精制滤液镁含量达到2ppm以内。
[0017]优选的，步步骤S4所述通过三级蒸发将溶液浓缩至蒸发母液锂含量为25
±
1g/L，蒸发母液除钙镁该反应过程pH控制在6.5
‑
7.0。
[0018]优选的，5.二次逆流洗涤过程中同时进行除铁屑，离心干燥和气流粉碎的过程中同时进行除磁，最终产物碳酸锂除磁后的物料磁性物质＜100ppb，磁性金属颗粒≤130PCS/Kg。
[0019]一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂设备，包括老卤处理系统、镁锂分离系统、除磁系统，老卤处理系统、镁锂分离系统、除磁系统依次连接，所述老卤处理系统包括盐田储池、斜板沉降槽、沉降池、卤水过滤车间、多介质过滤器、板框压滤机，且依次通过输送管道连接，物料经板框压滤机后连接碱式碳酸镁生产系统和碳酸锂生产系统。
[0020]优选的，所述镁锂分离系统包括若干交替放置的阳离子和阴离子交换膜。
[0021]优选的，所述除磁系统包括纯碱过滤单元、压缩空气过滤单元、车间RO水、冷凝水过滤单元、蒸汽过滤单元、离心分离、浆料除磁单元、粉体除磁单元及液体除铁器。
[0022]优选的，所述液体除铁器为流体式除铁器，所述流体式除铁器包括框体1、若干磁棒2、进料口3、出料口4，所述框体1的上部为开口，且设有盖体5与开口通过若干固定组件8连接，所述若干磁棒2竖直固定于框体1内且均匀排列，所述框体1的侧面开设有导出口6，所述盖体5背离开口的一端设有提手7，所述若干磁棒2在框体1内圆形排列，所述导出口6上设有球阀。
[0023]1.优选的，10.所述固定组件8包括卡式螺母9、平垫圈10、活结螺栓11、B型销轴12、挡板13，所述卡式螺母9贯穿盖体5边沿和框体1的边沿与活结螺栓11螺纹连接，所述活结螺栓11上固定两个挡板13，且将卡式螺母9连接于两挡板13中间位置，所述活结螺栓11与挡板13通过B型销轴12限位固定。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：
[0025]1、本专利技术实现了高镁锂比盐湖卤水集成膜分离法、螯合法、沉淀法等除杂技术进行创新升级，优化工艺并引进新设备，在各工序采取相应的除杂技术降低产品中杂质离子含量，通过上述方法系统性的降低产品中各杂质离子含量，一次性下线碳酸锂产品质量达
到高端锂电正极材料领域碳酸锂应用要求。
[0026]2、由于盐湖卤水成分复杂、所含离子种类多，现有盐湖提锂企业在生产工序分散的采用各种除杂技术以提高产品品质的方法很难全面、系统的控制和降低国家标准所要求的各杂质离子含量，本专利技术专利的另一创新点在于对创新优化后的工艺及引进的新设备进行集成应用，可以系统的、更好的控制产品中多种杂质离子含量，实现全面提升产品品质。
[0027]3、本专利技术在纯碱配制除钙镁过程中，过量添加EDTA溶液和多元羟基醇溶液，增加了介稳区宽度，含锂卤水和纯碱溶液充分螯合，大幅度降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、老卤处理：卤水经多级蒸发分级自然滩晒浓缩，经钾盐系统制取硫酸钾镁肥，提钾尾液经光卤石池摊晒后进入老卤储池，经沉降和过滤除去卤水中影响镁、锂分离的铁杂Fe
2+
，过滤后的卤水浊度≤0.3NTU，Fe
2+
含量≤0.01mg/L，pH值3～3.5，两级选择性分离后既得到镁锂比为1︰10～1︰1富锂卤水；S2、镁锂分离：在步骤S1所述分离后的滤液中放置阳离子和阴离子交换膜，阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜，而阴离子通过阴离子交换膜迁移到电极上，单价阳离子通过单价选择性阳离子交换膜迁移，二、三价阳离子被阻挡，从而得到含锂卤水；S3、精制除钙镁：在步骤S2所得的含锂卤水中加入烧碱溶液，在反应过程中加入少量纯碱溶液，将反应后的料浆溶液进行分离，分离得到的固相产品为氢氧化镁，分离液相为精制滤液，反应过程pH控制在12
‑
13，反应45min；S4、蒸发母液除钙镁：在步骤S3所述的精致滤液中加入31％盐酸，后进行蒸发，通过三级蒸发后浓缩液中的镁含量达到15ppm，在蒸发过的浓缩液中加入过量的EDTA，将反应后的物料打碎均质；S5、沉锂转化：在经步骤S4处理过的溶液中加入纯碱，所述的纯碱在配制溶液时配制过程中加入EDTA溶液和多元羟基醇混合溶液，最终得到碳酸锂产品，所述EDTA溶液和多元羟基醇混合溶液需过量加入，过量系数为1.25％；S6、二次逆流洗涤：通过步骤S5生产的碳酸锂中仍有部分的杂质钠，冷凝水直接搅洗法具有产品质量易于控制和调整，产品一次合格率高等优点，采用二次逆流洗涤除去碳酸锂中的易溶钠、氯杂质；S7、离心干燥：将步骤S6的产物碳酸锂进行离心脱水干燥；S8、气流粉碎：将经过步骤S7的产物碳酸锂进行气流粉碎，中位粒径D50达到3.0
‑
8.0μm。2.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂方法，其特征在于：步骤S2所述的通过镁锂分离得到含锂卤水锂含量在9.5
‑
10g/L，镁含量2.5
‑
3.5g/L。3.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水制备高端锂电正极材料的除杂方法，其特征在于：步骤S3所述的精制除钙镁过程得到的分离液相精制滤液镁含量达到2ppm以内。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚明，高敏，东文赟，解占孝，李斌寿，马晓平，秦春花，申朝贵，董守龙，丁林，曹兆江，王明珍，王雯，巨克伟，杨春梅，李发义，陈长君，杨万有，
申请(专利权)人：青海锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：