一种电池级碳酸锂的清洁化生产方法技术

技术编号:8676285 阅读:212 留言:0更新日期:2013-05-08 18:46
本发明专利技术属于无机化学领域,涉及一种电池级碳酸锂的清洁化生产方法。本发明专利技术电池级碳酸锂的生产方法以锂辉石为原料,通过β-锂辉石锂精矿制备、硫酸锂溶液制备、离子去除、碳酸锂的制备和电池级碳酸锂的制备5个步骤制备得到电池级碳酸锂。该电池级碳酸锂生产方法不经过工业级碳酸锂的制备,直接在制备得到的硫酸锂中添加沉淀剂去除掉硫酸锂溶液中的金属离子,其大大减少了电池级碳酸锂的生产周期和生产成本,并且在生产过程中操作简单,安全环保。本发明专利技术电池级碳酸锂的生产方法制备得到的产品质量稳定,符合电池级碳酸锂的行业标准,具有重要的工业推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化学领域,具体涉及。
技术介绍
随着传统能源如石油、煤、天然气的减少,寻找可替代能源和新能源就日益迫切。锂离子电池作为一种新能源,是电池产品中最重要的产品,被广泛的应用在移动通讯、手表、照相机、计算器、计算机存储器后备电源、心脏起搏器、安全报警器、电动汽车电源等领域。电池级碳酸锂是生产储能电池的主要材料,其应用前景十分广阔。目前全球碳酸锂市场容量在8-9万吨,从亚洲无机盐年报统计来看,2006年全球对需求碳酸锂达到8.38万吨,而供应达到8.5万吨,可见2006年碳酸锂供求非常平衡。2007年全球碳酸锂需求量将超过9万吨,增幅达到8%左右,未来3-5年全球锂需求量将以5%-7%的速度增长,因此碳酸锂的市场潜力十分巨大。工业级碳酸锂生产方法因使用资源的不同而分为两类:矿石提锂及盐湖卤水提锂,盐湖卤水提锂的工艺方法主要有沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法。虽然目前盐湖卤水提锂是世界上的主流生产方法,但由于我国含锂矿石资源极其丰富,其储量居世界第三位,通过 矿石提锂仍是我国目前制备碳酸锂的主要生产方法。锂辉石矿提锂法主要有石灰烧结法、纯碱压煮法、酸化焙烧法、硫酸盐法、氯化焙烧法等方法。1、石灰烧结法 石灰烧结法是将锂辉石(一般含氧化锂6% )和石灰石按一定的重量比配料,混合磨制调配后(固含量约65% ),在1000-120(TC下烧结生成铝酸锂和硅酸钙,再经湿磨粉碎,用洗液浸出氢氧化锂,经沉降过滤,滤渣返回或洗涤除渣,浸出液经蒸发浓缩,然后加入碳酸钠(纯碱)生成碳酸锂,再经离心分离、干燥,制得碳酸锂成品。其反应方程式:Li2O -Al2O3.4Si02+8Ca0 — Li20.Al203+4(2 Ca0.SiO2)。但此方法成本太高,现已基本淘汰。2、纯碱压煮法 近年来提出了用纯碱压煮法生产碳酸锂,得到了一定的成功。用过量的Na2CO3溶液在一定压力下处理β_锂辉石,将其中的锂置换为Li2CO3结晶。置换率可达95%。其反应式为=Li20.Al2O3.4Si02+ Na2CO3 — Na20.Al2O3.4Si02.nH20+ Li2CO30 然后往料浆中通入CO2,将Li2CO3转变为可溶性的LiHCO3,分离残渣后加热溶液,使之成为Li2CO3析出,然后烘干,即为碳酸锂产品。该方法流程较短,成本较低,但其缺点是该工艺所需条件较为苛刻。3、酸化焙烧法 目前我国的主要生产方法。按一定的比例将硫酸与锂辉石混合在25(T300°C下进行焙烧。经粉碎后用洗液浸出硫酸锂溶液,其浸出率可达95%以上。其反应式为=Li20.ΑI2O3 -4Si02+H2S04-Li2S04+H20 -Al2O3 *4Si02。浸出液经蒸发浓缩,然后加入碳酸钠(纯碱)生成碳酸锂,再经离心分离、干燥,制得碳酸锂成品。硫酸法作业简单而且回收率较高,并可处理低品位矿石,但相当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2S04。所以应尽可能的降低硫酸配量。目前矿石法碳酸锂成本在3万元/t左右,价格昂贵。4、硫酸盐法 硫酸盐法是用硫酸钾与锂矿石烧结,使其中的锂转变为硫酸锂进入溶液。在处理锂辉石时,也是先使α-锂辉石转变为结构较为松散、易于和K2SO4反应β-锂辉石。这种相变实际是结合在烧结过程中一并进行的,利用K+置换出锂辉石中的Li+。但此反应是可逆的。为了使反应更充分,需要加入过量很多的较贵的硫酸钾,所以要用Na2SO4部分地替代K2S04。5、氯化焙烧法 氯化焙烧法是利用氯化盐使矿石中的锂及其他有价金属转化为氯化物进行提取。氯化焙烧方法有两种:一种是在低于碱金属氯化物沸点的温度下制得含这些氯化物的烧结块,经过溶出使之与杂质分离称之为中温氯化法。另一种是在高于其沸点的温度下进行焙烧,使氯化物成为气态挥发出来与杂质分离,称为高温氯化法。20世纪40年代,美国为了应付对于锂盐的迫切需要,便曾应用这种方法以水泥厂的装备进行过生产,其反应为=Li2O -Al2O3.4Si02+14CaC03+CaCl2 — 2Li+14C02+4〔3Ca0.SiO2〕+3Ca0.Al2O3 炉料中锂辉石与石灰石和氯化钙的质量比为1:3:1。当其在1000°C下焙烧时,生成的LiCl升华,在收尘器和洗涤塔中收集为LiCl溶液。蒸发浓缩后加入Na2CO3便可得到Li2C03。这一方法的优点是流程简单,原材料价格较为便宜,而锂的回收率也比较高。缺点是炉气腐蚀性强原料用量大。 采用上述锂辉石制锂方法仅能制备得到工业级碳酸锂,其纯度和杂质限度还难以达到电池级碳酸锂的要求,因此需要进行进一步的纯化。《YS/T582-2006电池级碳酸锂行标》对电池级碳酸锂标准规定如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池级碳酸锂的清洁化生产方法,其包括如下步骤:?(1)β?锂辉石锂精矿制备:将天然锂辉石精选矿富集后置于回转炉中,在温度1100℃~1150℃之下焙烧4?8小时制备得到β?锂辉石锂精矿;(2)硫酸锂溶液制备:控制回转炉温度为95~120℃时,将β?锂辉石锂精矿粉碎过筛制成矿石粉,向矿石粉中加入过量硫酸溶液混合后转入回转炉在250?300℃下进行烧结1?5小时;粉碎烧结后的矿石粉用适量纯化水浸取得粗品溶液,使用调节粗品溶液的pH为6.0~6.5后过滤即可得到硫酸锂溶液;(3)离子去除:向步骤(2)所得硫酸锂溶液中加入过量过氧化氢溶液,使用氢氧化钠调节溶液pH为10?12,静置后过滤沉淀;使用稀硫酸调节溶液pH为6.7?7.0并将溶液加热至30?50℃,静置后过滤沉淀;向溶液中加入碳酸钠至无沉淀析出,静置后过滤沉淀;将滤液蒸发浓缩至Li2O含量不少于60克/升,向浓缩液中加入含有EDTA和草酸的混合溶液后沉淀过滤;(4)碳酸锂的制备:将步骤(3)中所得Na2CO3饱和溶液缓慢加入到温度为90℃的过滤后的Li2SO4溶液中至混合溶液的pH为9.0,过滤即可得到碳酸锂沉淀;(5)电池级碳酸锂的制备:向步骤(4)得到的碳酸锂沉淀在常温下加入纯化水后搅拌洗涤2?3次,固液比为1:2?3;50℃?90℃干燥即可得到本专利技术电池级碳酸锂。...

【技术特征摘要】
1.一种电池级碳酸锂的清洁化生产方法,其包括如下步骤: (1)β-锂辉石锂精矿制备:将天然锂辉石精选矿富集后置于回转炉中,在温度1100°C 1150°C之下焙烧4-8小时制备得到β -锂辉石锂精矿; (2)硫酸锂溶液制备:控制回转炉温度为95 120°C时,将β-锂辉石锂精矿粉碎过筛制成矿石粉,向矿石粉中加入过量硫酸溶液混合后转入回转炉在250-300°C下进行烧结1-5小时;粉碎烧结后的矿石粉用适量纯化水浸取得粗品溶液,使用调节粗品溶液的pH为6.0 6.5后过滤即可得到硫酸锂溶液; (3)离子去除:向步骤(2)所得硫酸锂溶液中加入过量过氧化氢溶液,使用氢氧化钠调节溶液PH为10-12,静置后过滤沉淀;使用稀硫酸调节溶液pH为6.7-7.0并将溶液加热至30-50°C,静置后过滤沉淀;向溶液中加入碳酸钠至无沉淀析出,静置后过滤沉淀;将滤液蒸发浓缩至Li2O含量不少 于60克/升,向浓缩液中加入含有EDTA和草酸的混合溶液后沉淀过滤; (4)碳酸锂的制备:将步骤(3)中所得Na2CO3饱和溶液缓慢加入到温度为90°C的过滤后的Li2SO4溶液中至混合溶液的pH为9.0,过滤即可得到碳酸锂沉淀; (5)电池级碳酸锂的制备:向步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨春晖王运旭赵江张晓洪李朝红
申请(专利权)人:阿坝中晟锂业有限公司
类型:发明
国别省市:

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