由氯化锂制备碳酸锂的方法技术

本发明专利技术涉及一种由含氯化锂的盐水制备碳酸锂的方法。在一个实施方案中，在反应容器中使含氯化锂的溶液与氢氧化钠溶液接触，以产生氢氧化锂溶液。在反应容器中使氢氧化锂与二氧化碳气接触，以产生包含碳酸锂的溶液。分离碳酸锂，以产生产品物流和氯化钠物流，后者可以循环回电化学电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及将氯化锂转化为碳酸锂的领域。
技术介绍
已知地热盐水可能包含取决于盐水来源的不同浓度的各种金属离子，特别是碱金属和碱土金属。回收这些金属对化学和制药工业来说是很重要的。地热盐水因多种原因而特别令人感兴趣。首先，由于热的地热池在地下在高压下贮存，当其释放至常压时，可提供闪蒸蒸汽，因此地热盐水可提供动力源。例如，可以将所述闪蒸蒸汽用于运行电站。另外，地热盐水通常包含各种有用的金属，如锂、铅、银和锌，它们中的每一种均可以由盐水中回收以进一步应用。由于矿石可以与硫酸 一起烘焙并且产品可以用水滤出，因此可以由矿石中回收元素锂。所得的硫酸锂溶液用石灰和苏打粉处理以脱除钙和镁，然后锂作为碳酸盐沉淀。由矿石回收锂的其它已知方法包括碱性方法和离子交换方法，其中的每一种均可以生产锂的氢氧化物、氯化物或硫酸盐溶液。这些方法也可以包括用石灰和苏打粉处理以脱除钙和镁。通常，由主要为氯化物的天然盐水(其组成可以在很宽范围内变化)中经济回收锂不仅取决于锂的总浓度，而且取决于干扰离子、特别是钙和镁的浓度，这些离子可以在很大程度上影响回收锂的性能和经济性。由于镁与溶液中的锂的化学性质类似，其可能很难脱除。在低浓度下，镁通常可以利用石灰作为碳酸镁沉淀而脱除。在较高的镁浓度下，用石灰脱除不再可行，和已经提出了各种离子交换和液-液萃取方法。虽然矿石和盐水的常规处理有可能脱除主要部分的干扰离子，但仍需要简化从盐水中脱除干扰离子以生产碳酸锂。
技术实现思路
提供一种由含氯化锂的溶液制备碳酸锂的方法。将含氯化锂的溶液提供给电化学电池，其中所述电化学电池保持在足以产生氢氧化锂溶液的条件下。然后所述氢氧化锂溶液与二氧化碳接触以产生碳酸锂。在另一方面，提供一种由含氯化锂的盐水溶液制备碳酸锂的方法。所述方法包括提供含氯化锂的盐水溶液的步骤。将含氯化锂的盐水溶液提供给电化学电池，其中所述电化学电池在足以产生氢氧化锂溶液的条件下操作。然后来自所述电化学电池的氢氧化锂溶液与二氧化碳接触，以产生包含碳酸锂的浆液。然后由所述浆液中回收碳酸锂。附图说明附图1为按照本专利技术的一个实施方案由含氯溶液生产碳酸锂的设备的一个实施方案的示意图。附图2为按照本专利技术的一个实施方案由含氯溶液生产碳酸锂的设备的一个实施方案的示意图。附图3为按照本专利技术的一个实施方案由含氯溶液生产碳酸锂的设备的一个实施方案的示意图。附图4比较了本专利技术多个实施方案的氢氧化锂浓度。附图5比较了在本专利技术的一个实施方案中在制备氢氧化锂的过程中电解池的电池电压变化。附图6给出了在本专利技术的一个实施方案中作为电流效率函数的氢氧化锂浓度。附图7给出了在本专利技术的一个实施方案中生产氢氧化锂的能量消耗。具体实施例方式广义地讲，这里所描述的是由含氯化锂的溶液生产碳酸锂的方法。正如这里所应用，盐水溶液指碱金属和/或碱土金属的水溶液,其中盐的浓度可以从痕量变化至饱和点。通常，适合于这里所描述方法的盐水可以为可能包含碱金属或碱土金属氯化物、溴化物、硫酸盐、氢氧化物、硝酸盐和类似物的水溶液以及天然盐水。盐水可以由天然来源获得，例如智利盐水或Salton海地热源盐水、地热盐水、海水、矿物盐水(例如氯化锂或氯化钾盐水)、碱金属盐盐水和工业盐水，例如由矿石浸出、选矿等回收的工业盐水。本方法同样也适用于人工制备的氯化锂溶液。因此，本专利技术方法包括由包含一价阳离子(包括锂)、多价阳离子、一价阴离子和多价阴离子的溶液制备和回收碳酸锂。参考附图1，在本专利技术方法的一个实施方案中，提供含氯化锂的溶液30。含氯化锂的溶液30的浓度可以为约l_42wt%,优选大于约10wt%,更优选大于约25wt%。在替代实施方案中，含氯化锂的物流30的浓度大于约10wt%。在某些实施方案中，在提供给电解池32之前，含氯化锂的溶液30可以任选经受纯化或浓缩步骤。在某些实施方案中，理想的是从含氯化锂的溶液中除去二价离子和二氧化硅。从包括地热盐水的盐水中分离和纯化氯化锂的方法在现有技术中是已知的，例如在US4，036，713和5，951，843中有述，这两篇专利在此全文引入作为参考。任选地，所述方法可以包括提高氯化锂物流浓度的步骤。特别地，可以应用锂浓缩方法(图中未示出)脱除含氯化锂的溶液30中的一部分水，例如通过蒸发进行，从而产生更为浓缩的氯化锂溶液。示例性的浓缩方法可以包括电渗析、蒸汽蒸发或曝晒蒸发。在使用浓缩步骤的实施方案中，浓缩后的含氯化锂的溶液30的总浓度可以增加至大于25被％的氯化锂，优选至多约42wt%的氯化锂。可以将含氯化锂的溶液30提供给电化学电池32，用于电化学制备氢氧化锂，其中所述电化学电池可以至少包括一个阳极、一个阴极和渗透膜。适合于大规模生产的电化学电池可由多个公司商购获得，例如DeNora、Chlorine Engineers和Asahi Glass等等。具体地，氯离子在阳极氧化为氯气和水在阴极还原为氢氧根离子和氢气。在某些实施方案中，浓缩后的含氯化锂的溶液30基本上不含其它离子，特别是那些可能干扰电化学反应的离子。任选地，在没有首先经受二氧化硅控制和锂离子隔离步骤的条件下可以将含氯化锂的物流30直接提供给电化学反应，条件是含氯化锂的溶液基本上不含非锂离子，特别是可能干扰电化学反应的非锂离子 。在某些实施方案中，在浓缩后的含氯化锂的溶液30中钠和/或钾离子的浓度小于约5wt%，优选小于约3wt%。如果全部存在的话，阳离子如铁、钙、镁等的总浓度优选小于约0.001wt%,更优选小于约0.005wt%,和甚至更优选小于约0.00001wt%。较高的干扰离子浓度不会妨碍电化学电池的操作，但可能会降低电池部件的总寿命和/或反应的总效率。类似于上面提到的关于非锂干扰阳离子的存在，电化学电池32优选含有的非氯阴离子的总浓度小于约5wt%，优选小于约3wt%，和甚至更优选小于约lwt%。电化学电池32的阴极可以为任何合适的材料，包括镍、催化的镍网、不锈钢、涂覆的不锈钢、低碳钢和类似物。其它示例性催化剂可以包括具有低氢过电位的混合的钌化合物、钼和其它类似的化合物。阴极的总面积可以基于反应器大小和所需产量进行调节。电化学电池32的阴极电解液原料可以为具有足够离子以负载电流的任何合适材料。虽然可以使用水，但在某些实施方案中，加入碳酸锂或氢氧化锂对于电池的操作可能是有益的。电化学电池32的阳极可以是任何合适的材料，如用氧化钌涂覆的钛网、用钼涂覆的钛网、碳或类似物。阳极优选为尺寸稳定的阳极，以允许降低功率消耗。尺寸稳定的钛阳极由于钛基质耐腐蚀而特别适合于氯环境。阳极的总面积可以基于反应器大小和所需产量进行调节。电化学电池32的阳极电解液可以为任何合适的材料，包括浓度为约lwt%到饱和、优选为5-40wt%、更优选为约10-35wt%的氯化锂溶液。用于构造电化学电池32的材料可以是对氯、活化氯、含氧氯类物质、和可在盐水溶液中存在的其它溶解类物质在化学上耐受的任何材料。构造电化学电池32的示例性材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、HALAR(乙烯和三氟氯乙烯(CTFE)的交替共聚物)、和其它氟化或部分氟化物。电化学电池32的膜可以为阳离子选择性通过且阻止阴离子通过的任何合适的半渗透阳离子选择性膜。这种膜在现有技术中是已知的。一种示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由含氯化锂的盐水溶液制备碳酸锂的方法，所述方法包括如下步骤: 在反应容器中使含氯化锂的溶液与氢氧化钠溶液接触，以产生包含氢氧化锂的溶液，其中所述氢氧化钠通过在电化学电池中电解氯化钠而制备，所述电化学电池包括阳极、阴极和分隔阳极室和阴极室的半渗透膜； 在反应容器中使包含氢氧化锂的溶液与二氧化碳气接触，以产生包含碳酸锂的溶液； 分离反应容器的产品物流，以提供碳酸锂产品和包含氯化钠的物流；和 任选使至少部分氯化钠物流循环回电化学电池中用于生产氢氧化钠。2.前述权利要求任一项的方法，还包括在将含氯化锂的物流提供给电化学电池前浓缩所述物流。3.前述权利要求任一项的方法，其中所述含氯化锂的溶液为地热盐水。4.前述权利要求任一项的方法，其中所述阴极选自镍、催化的镍网、不锈钢和涂覆的不锈钢。5.前述权利要求任一项的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·哈里森，
申请(专利权)人：辛博尔矿业公司，
类型：
国别省市：