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    一種電池級碳酸鋰的清潔化生產方法技術

    技術編號:8676285 閱讀:222 留言:0更新日期:2013-05-08 18:46
    本發明專利技術屬于無機化學領域,涉及一種電池級碳酸鋰的清潔化生產方法。本發明專利技術電池級碳酸鋰的生產方法以鋰輝石為原料,通過β-鋰輝石鋰精礦制備、硫酸鋰溶液制備、離子去除、碳酸鋰的制備和電池級碳酸鋰的制備5個步驟制備得到電池級碳酸鋰。該電池級碳酸鋰生產方法不經過工業級碳酸鋰的制備,直接在制備得到的硫酸鋰中添加沉淀劑去除掉硫酸鋰溶液中的金屬離子,其大大減少了電池級碳酸鋰的生產周期和生產成本,并且在生產過程中操作簡單,安全環保。本發明專利技術電池級碳酸鋰的生產方法制備得到的產品質量穩定,符合電池級碳酸鋰的行業標準,具有重要的工業推廣價值。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術屬于無機化學領域,具體涉及。
    技術介紹
    隨著傳統能源如石油、煤、天然氣的減少,尋找可替代能源和新能源就日益迫切。鋰離子電池作為一種新能源,是電池產品中最重要的產品,被廣泛的應用在移動通訊、手表、照相機、計算器、計算機存儲器后備電源、心臟起搏器、安全報警器、電動汽車電源等領域。電池級碳酸鋰是生產儲能電池的主要材料,其應用前景十分廣闊。目前全球碳酸鋰市場容量在8-9萬噸,從亞洲無機鹽年報統計來看,2006年全球對需求碳酸鋰達到8.38萬噸,而供應達到8.5萬噸,可見2006年碳酸鋰供求非常平衡。2007年全球碳酸鋰需求量將超過9萬噸,增幅達到8%左右,未來3-5年全球鋰需求量將以5%-7%的速度增長,因此碳酸鋰的市場潛力十分巨大。工業級碳酸鋰生產方法因使用資源的不同而分為兩類:礦石提鋰及鹽湖鹵水提鋰,鹽湖鹵水提鋰的工藝方法主要有沉淀法、溶劑萃取法、離子交換吸附法、碳化法、煅燒浸取法。雖然目前鹽湖鹵水提鋰是世界上的主流生產方法,但由于我國含鋰礦石資源極其豐富,其儲量居世界第三位,通過 礦石提鋰仍是我國目前制備碳酸鋰的主要生產方法。鋰輝石礦提鋰法主要有石灰燒結法、純堿壓煮法、酸化焙燒法、硫酸鹽法、氯化焙燒法等方法。1、石灰燒結法 石灰燒結法是將鋰輝石(一般含氧化鋰6% )和石灰石按一定的重量比配料,混合磨制調配后(固含量約65% ),在1000-120(TC下燒結生成鋁酸鋰和硅酸鈣,再經濕磨粉碎,用洗液浸出氫氧化鋰,經沉降過濾,濾渣返回或洗滌除渣,浸出液經蒸發濃縮,然后加入碳酸鈉(純堿)生成碳酸鋰,再經離心分離、干燥,制得碳酸鋰成品。其反應方程式:Li2O -Al2O3.4Si02+8Ca0 — Li20.Al203+4(2 Ca0.SiO2)。但此方法成本太高,現已基本淘汰。2、純堿壓煮法 近年來提出了用純堿壓煮法生產碳酸鋰,得到了一定的成功。用過量的Na2CO3溶液在一定壓力下處理β_鋰輝石,將其中的鋰置換為Li2CO3結晶。置換率可達95%。其反應式為=Li20.Al2O3.4Si02+ Na2CO3 — Na20.Al2O3.4Si02.nH20+ Li2CO30 然后往料漿中通入CO2,將Li2CO3轉變為可溶性的LiHCO3,分離殘渣后加熱溶液,使之成為Li2CO3析出,然后烘干,即為碳酸鋰產品。該方法流程較短,成本較低,但其缺點是該工藝所需條件較為苛刻。3、酸化焙燒法 目前我國的主要生產方法。按一定的比例將硫酸與鋰輝石混合在25(T300°C下進行焙燒。經粉碎后用洗液浸出硫酸鋰溶液,其浸出率可達95%以上。其反應式為=Li20.ΑI2O3 -4Si02+H2S04-Li2S04+H20 -Al2O3 *4Si02。浸出液經蒸發濃縮,然后加入碳酸鈉(純堿)生成碳酸鋰,再經離心分離、干燥,制得碳酸鋰成品。硫酸法作業簡單而且回收率較高,并可處理低品位礦石,但相當數量的硫酸和純堿變成了價值較低的Na2S04。所以應盡可能的降低硫酸配量。目前礦石法碳酸鋰成本在3萬元/t左右,價格昂貴。4、硫酸鹽法 硫酸鹽法是用硫酸鉀與鋰礦石燒結,使其中的鋰轉變為硫酸鋰進入溶液。在處理鋰輝石時,也是先使α-鋰輝石轉變為結構較為松散、易于和K2SO4反應β-鋰輝石。這種相變實際是結合在燒結過程中一并進行的,利用K+置換出鋰輝石中的Li+。但此反應是可逆的。為了使反應更充分,需要加入過量很多的較貴的硫酸鉀,所以要用Na2SO4部分地替代K2S04。5、氯化焙燒法 氯化焙燒法是利用氯化鹽使礦石中的鋰及其他有價金屬轉化為氯化物進行提取。氯化焙燒方法有兩種:一種是在低于堿金屬氯化物沸點的溫度下制得含這些氯化物的燒結塊,經過溶出使之與雜質分離稱之為中溫氯化法。另一種是在高于其沸點的溫度下進行焙燒,使氯化物成為氣態揮發出來與雜質分離,稱為高溫氯化法。20世紀40年代,美國為了應付對于鋰鹽的迫切需要,便曾應用這種方法以水泥廠的裝備進行過生產,其反應為=Li2O -Al2O3.4Si02+14CaC03+CaCl2 — 2Li+14C02+4〔3Ca0.SiO2〕+3Ca0.Al2O3 爐料中鋰輝石與石灰石和氯化鈣的質量比為1:3:1。當其在1000°C下焙燒時,生成的LiCl升華,在收塵器和洗滌塔中收集為LiCl溶液。蒸發濃縮后加入Na2CO3便可得到Li2C03。這一方法的優點是流程簡單,原材料價格較為便宜,而鋰的回收率也比較高。缺點是爐氣腐蝕性強原料用量大。 采用上述鋰輝石制鋰方法僅能制備得到工業級碳酸鋰,其純度和雜質限度還難以達到電池級碳酸鋰的要求,因此需要進行進一步的純化?!禮S/T582-2006電池級碳酸鋰行標》對電池級碳酸鋰標準規定如下:本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種電池級碳酸鋰的清潔化生產方法,其包括如下步驟:?(1)β?鋰輝石鋰精礦制備:將天然鋰輝石精選礦富集后置于回轉爐中,在溫度1100℃~1150℃之下焙燒4?8小時制備得到β?鋰輝石鋰精礦;(2)硫酸鋰溶液制備:控制回轉爐溫度為95~120℃時,將β?鋰輝石鋰精礦粉碎過篩制成礦石粉,向礦石粉中加入過量硫酸溶液混合后轉入回轉爐在250?300℃下進行燒結1?5小時;粉碎燒結后的礦石粉用適量純化水浸取得粗品溶液,使用調節粗品溶液的pH為6.0~6.5后過濾即可得到硫酸鋰溶液;(3)離子去除:向步驟(2)所得硫酸鋰溶液中加入過量過氧化氫溶液,使用氫氧化鈉調節溶液pH為10?12,靜置后過濾沉淀;使用稀硫酸調節溶液pH為6.7?7.0并將溶液加熱至30?50℃,靜置后過濾沉淀;向溶液中加入碳酸鈉至無沉淀析出,靜置后過濾沉淀;將濾液蒸發濃縮至Li2O含量不少于60克/升,向濃縮液中加入含有EDTA和草酸的混合溶液后沉淀過濾;(4)碳酸鋰的制備:將步驟(3)中所得Na2CO3飽和溶液緩慢加入到溫度為90℃的過濾后的Li2SO4溶液中至混合溶液的pH為9.0,過濾即可得到碳酸鋰沉淀;(5)電池級碳酸鋰的制備:向步驟(4)得到的碳酸鋰沉淀在常溫下加入純化水后攪拌洗滌2?3次,固液比為1:2?3;50℃?90℃干燥即可得到本專利技術電池級碳酸鋰。...

    【技術特征摘要】
    1.一種電池級碳酸鋰的清潔化生產方法,其包括如下步驟: (1)β-鋰輝石鋰精礦制備:將天然鋰輝石精選礦富集后置于回轉爐中,在溫度1100°C 1150°C之下焙燒4-8小時制備得到β -鋰輝石鋰精礦; (2)硫酸鋰溶液制備:控制回轉爐溫度為95 120°C時,將β-鋰輝石鋰精礦粉碎過篩制成礦石粉,向礦石粉中加入過量硫酸溶液混合后轉入回轉爐在250-300°C下進行燒結1-5小時;粉碎燒結后的礦石粉用適量純化水浸取得粗品溶液,使用調節粗品溶液的pH為6.0 6.5后過濾即可得到硫酸鋰溶液; (3)離子去除:向步驟(2)所得硫酸鋰溶液中加入過量過氧化氫溶液,使用氫氧化鈉調節溶液PH為10-12,靜置后過濾沉淀;使用稀硫酸調節溶液pH為6.7-7.0并將溶液加熱至30-50°C,靜置后過濾沉淀;向溶液中加入碳酸鈉至無沉淀析出,靜置后過濾沉淀;將濾液蒸發濃縮至Li2O含量不少 于60克/升,向濃縮液中加入含有EDTA和草酸的混合溶液后沉淀過濾; (4)碳酸鋰的制備:將步驟(3)中所得Na2CO3飽和溶液緩慢加入到溫度為90°C的過濾后的Li2SO4溶液中至混合溶液的pH為9.0,過濾即可得到碳酸鋰沉淀; (5)電池級碳酸鋰的制備:向步驟(...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:楊春暉,王運旭趙江,張曉洪,李朝紅,
    申請(專利權)人:阿壩中晟鋰業有限公司
    類型:發明
    國別省市:

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