高純碳酸鋰和其它高純含鋰化合物的制備方法技術

本發明專利技術總體上涉及從各種液體中選擇性脫除鋰的方法、生產高純碳酸鋰的方法、生產高純氫氧化鋰的方法和再生樹脂的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及選擇性地制備高純碳酸鋰和各種其它高純含鋰化合物的領域。
技術介紹
碳酸鋰(Li2CO3)通常由兩種來源進行工業生產(I)由偉晶花崗巖礦物源如鋰 輝石、磷錳鋰礦或鋰云母中提取，這些礦石可以通過傳統采礦獲得；和(2)由含鋰鹽水如在智利的 Salar de Atacama、Silver Peak Nevada、玻利維亞的 Salar de Uyuni 或阿根廷的Salar de Hombre Muerte找到的那些中提取。還有替代的鹽水源,例如地熱、油田、Smackover和殘余水熱鹽水。但這些鹽水以前未被工業開發。碳酸鋰具有多種商業用途，包括在鋁冶煉(熔融鹽電解)、瓷釉和玻璃中用作添加劑；用來控制躁郁癥(當以其較純態應用時)；和用于生產鈮酸鋰、鉭鐵礦和氟化物的電子級晶體。在生產鋰離子電池的數種材料如陰極材料和電解質鹽以及在需要高純鋰金屬的更前衛的第二代蓄電池時需要使用高純碳酸鋰。在鋰離子電池的情況下，在制備陰極和陰極的活性物質時，可能需要純化的碳酸鋰，所述活性材料例如但不限于鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物或磷酸鋰鐵以及混合金屬氧化物如鋰鈷鎳錳氧化物。目前存在幾種用于從富含氯化鋰的鹽水或其它含鋰液體中脫除鋰的方法，但目前采用的方法均不適合生產含低濃度鎂和鈣的碳酸鋰，從而限制了碳酸鋰在不首先進行進一步純化而用作電池級鋰產品的能力。從礦物源如鋰輝石或硅酸鋰鋁礦石(LiAlSi2O6)提取碳酸鋰的方法也同樣產生對電池中使用來說純度不足的材料。使用這些方法得到的材料的純度對電池級金屬鋰生產或醫藥級碳酸鋰來說純度不夠。因此，需要從含鋰鹽水中提取鋰和生產純度足以產生高純度金屬鋰的鋰鹽如氯化鋰和碳酸鋰的方法。
技術實現思路
在一方面，本專利技術涉及一種生產高純碳酸鋰的方法。所述方法包括如下步驟使包含工業級Li2CO3的第一水溶液與CO2反應以形成包含溶解LiHCO3的第二水溶液。應用氣-液-固分離器將未反應的CO2和不溶性化合物與第二水溶液分離以產生第三水溶液。通過使第三水溶液與離子選擇性介質接觸而從第三水溶液中脫除溶解雜質，以產生第四水溶液。在最后的步驟中，從第四水溶液中沉淀Li2CO3，其中所沉淀的Li2CO3的純度為至少約99. 99%ο在某些實施方案中，所述工業級氫氧化鋰的純度不大于約99%。在替代的實施方案中，所述工業級氫氧化鋰的純度不大于約99. 9%的純度。在某些實施方案中，將與第二水溶液分離的所述不溶性化合物循環至第一水溶液。在某些實施方案中，所述方法包括在沉淀Li2CO3之前將第三水溶液預熱至約50°C的溫度的步驟。在某些實施方案中，所述方法包括將第三水溶液提供給反滲透裝置以濃縮Li2CO3的步驟，其中可操作所述反滲透裝置以從所述溶液中脫除CO2并使Li2CO3沉淀。在某些實施方案中，所沉淀的Li2CO3的純度為至少約99. 999%。在替代的實施方案中，所沉淀的Li2CO3的純度為至少約99. 9999%。在另一方面，本專利技術涉及一種生產高純碳酸鋰的方法。所述方法包括在環境溫度下使包含純度小于約99%的LiHCO3的鹽水與CO2接觸，以形成包含LiHCO3和溶解離子的第二水溶液的步驟。所述方法包括應用玻璃-液-固反應器從第二水溶液中分離不溶性化合物以形成第三水溶液的步驟，所述第三水溶液包含LiHCO3和溶解離子。所述方法然后包括使用離子選擇性介質從所述第三水溶液中提取至少一部分溶解離子以形成包含溶解LiHCO3和相對于第三水溶液具有降低的溶解離子濃度的第四水溶液的步驟。所述方法包括在實施分離和提取步驟時保持恒定壓力的步驟。最后，所述方法包括將所述第四水溶液加熱以形成固體LiHCO3、氣體CO2和溶解雜質的步驟。·在某些實施方案中，將從第二水溶液分離出的所述不溶性化合物循環至第一水溶液。在某些實施方案中，所述方法包括將第二水溶液提供給反滲透裝置的步驟，其中所述反滲透裝置構造為在高壓下操作，從而濃縮Li2CO3。在另一方面，提供一種用于生產高純LiPF6的方法。所述方法包括使高純Li2CO3與HF反應以產生氟化鋰溶液和然后使所得溶液與PF5反應以產生LiPF6的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在某些實施方案中，在去離子水中使HF分散。在另一方面，提供一種生產高純LiF的方法。所述方法包括在流化床反應器中使高純碳酸鋰與HF氣體反應的步驟，其中所述LiF是高純的和干燥的。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純LiMnO2的方法。所述方法包括使高純碳酸鋰與電解產生的MnO2反應以產生高純LiMnO2的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純鋰鈷氧化物的方法。所述方法包括使高純碳酸鋰與氧化鈷反應以產生高純鋰鈷氧化物的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純磷酸鋰鐵的方法。所述方法包括使高純碳酸鋰與高純磷酸鐵反應以產生高純磷酸鋰鐵的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純LiH2POJ^方法。所述方法包括使高純碳酸鋰與磷酸反應以產生高純LiH2PO4的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在某些實施方案中，所述方法還包括使LiH2PO4與氧化鐵反應以產生磷酸鋰鐵。在另一方面，提供一種生產高純氯化鋰的方法。所述方法包括使包含去離子水和高純碳酸鋰的溶液與氣態鹽酸反應以產生高純氯化鋰的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純氫氧化鋰的方法。所述方法包括使包含高純碳酸氫鋰的溶液電解的步驟。在某些實施方案中，按照本文所描述的方法生產高純碳酸鋰。在另一方面，提供一種生產高純碳酸鋰的方法。所述方法包括向配備有膜或分離器的電解槽進料包含純化氯化鋰物流的第一水溶液的步驟，其中所述第一水溶液的氯化鋰濃度至多約40wt%,以形成包含至少10wt%氯化鋰的第二水溶液。所述方法包括向所述電解槽施加電流以在陰極室中產生包含大于4wt%氫氧化鋰的第三水溶液的步驟。任選地，所述方法包括使所述第三水溶液冷卻和向碳酸化反應器提供第三水溶液和二氧化碳以產生包含碳酸氫鋰的第四水溶液。使用氣-液-固反應器將第四水溶液與二氧化碳和形成的碳酸鋰固體分離，和過濾以脫除痕量雜質。最后，所述方法包括向保持在至少約95°C下的沉淀反應器中進料過濾后的第四水溶液以使高純碳酸鋰沉淀的步驟。在某些實施方案中，所述方法包括在過濾步驟之后將第四水溶液提供給離子交換柱以脫除二價離子的步驟。在另一方面，提供一種使在生產鋰的過程中應用的離子交換樹脂再生的方法。所 述方法包括如下步驟用水從樹脂中置換包含鋰的第一水溶液，其中所述水以低流量提供；使用逆流流動的水從樹脂中脫除置換的固體；通過使樹脂與稀酸接觸而脫除二價離子；洗滌樹脂以置換和稀釋樹脂上的酸；通過與稀氫氧化鈉接觸而使樹脂再活化；和用水洗滌樹脂。附圖說明本專利技術的新型特征在所附的權利要求中進行了闡述。從而以這種方式可以更詳細地理解本專利技術的特征、優點和目的以及將會變得很明顯的其它方面，上面簡要概述的本專利技術的更具體描述可以參考作為本說明書一部分本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.02.17 US 61/305,2131.一種生產高純碳酸鋰的方法，所述方法包括如下步驟 使包含工業級Li2CO3的第一水溶液與CO2反應，以形成包含溶解LiHCO3的第二水溶液； 使用氣-液-固分離器將未反應的CO2和不溶性化合物與第二水溶液分離，以產生第三水溶液； 通過使第三水溶液與離子選擇性介質接觸而從第三水溶液中脫除溶解的雜質，以產生第四水溶液；和 從第四水溶液中沉淀Li2CO3，其中所述Li2CO3的純度為至少約99. 99%。2.權利要求I的方法，其中將與第二水溶液分離的不溶性化合物循環至第一水溶液。3.權利要求I的方法，所述方法還包括在沉淀Li2CO3之前將第三水溶液預熱至約50°C溫度的步驟。4.權利要求I的方法，所述方法還包括將第三水溶液提供給反滲透裝置以濃縮Li2CO3的步驟，其中可操作所述反滲透裝置以從溶液中脫除CO2并促使Li2CO3沉淀。5.一種生產高純碳酸鋰的方法，所述方法包括如下步驟 在環境溫度下使含純度小于約99%的LiHCO3的鹽水與CO2接觸，以形成包含LiHCO3和溶解離子的第二水溶液； 使用玻璃-液-固反應器從第二水溶液中分離不溶性化合物以形成第三水溶液，所述第三水溶液包含LiHCO3和溶解離子； 使用離子選擇性介質從所述第三水溶液中提取至少一部分溶解離子，以形成包含溶解LiHCO3和相對于第三水溶液具有降低溶解離子濃度的第四水溶液； 在實施分離和提取步驟時保持恒定壓力；和 加熱所述第四水溶液，以形成固體LiHCO3、氣體CO2和溶解雜質。6.權利要求5的方法，其中將從第二水溶液中分離的不溶性化合物循環至第一水溶液。7.權利要求5的方法，所述方法還包括將第二水溶液提供給反滲透裝置的步驟，其中所述反滲透裝置構造為在高壓下操作，從而濃縮Li2C03。8.—種生產高純LiPF6的方法，所述方法包括如下步驟 使按權利要求I的方法獲得的高純Li2CO3與HF反應以產生氟化鋰溶液；和 使所述溶液與PF5反應以產生LiPF6。9.一種生產高純LiF的方法，所述方法包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·哈里森，R·布蘭徹特，
申請(專利權)人：辛博爾股份有限公司，
類型：
國別省市：