[发明专利]高纯碳酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯碳酸锂的制备方法，属于高纯碳酸锂制备技术领域。

技术背景

Li₂CO₃广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和锂电池、锂合金、医药等领域，也是制备各种锂化合物的原料。但由于用途不同，对碳酸锂的纯度及粒度也会有不同的要求。99.9％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的正极材料；99.99％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的电解质；99.999％的高纯碳酸锂用于医药和表面弹性波元件材料。随着锂产品在高科技领域的应用范围不断扩大，国内外对锂盐的需求量也日益增长，对产品的纯度要求也越来越高，因此开发高附加值的高纯锂盐产品已经势在必行。

现有高纯碳酸锂制备方法主要有：

1)Zintl Harder Dauth法，该方法引入的试剂较多，要使产品达到当今用户要求的纯度，显然是很困难的。

2)LiOH碳铵沉淀法，用通常重结晶的方法，提纯LiOH和NH₄HCO₃后得到99.5％以上纯度的产品是可以预期的。石油化工应用《高纯碳酸锂的制备工艺研究》(2008年)一文中介绍了以工业氢氧化锂和分析纯碳酸铵为原料，采用复分解法合成高纯碳酸锂，该方法生产的产品超过国家标准GB1057689的要求，主要成分达99.9％以上。此法的缺点是有氨气放出，不环保；母液中锂含量高，锂直收率低。

3)工业碳酸锂通过电解法、Li₂CO₃重结晶法、碳酸氢化分解法、碳酸氢化沉淀法、碳酸钠化学沉淀法等方法可生产高纯碳酸锂。这些方法所制得的Li₂ CO₃的杂质含量仍然较高，而且工艺复杂。比如中国发明专利200710019052.3《一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法》是利用盐湖卤水中提取的粗碳酸锂为原料，通入CO₂氢化，再进行各种除杂过程后，在负压条件下分解碳酸氢锂，淋洗多次得到纯度为99.9％碳酸锂。

对于LiOH溶液CO₂沉淀法，新疆昊鑫锂盐开发有限公司王运其的《浅谈高纯碳酸锂的制备方法》介绍，从LiOH碳铵沉淀法可知道，LiOH中只要引入碳酸根就能得到Li₂CO₃，而CO₂是广泛使用的气体，这样可按如下反应，就不会有大量杂质存在于反应体系中。

2LiOH+CO₂→Li₂CO₃+H₂O

CO₂气体经洗涤后，可达到相当纯净的标准，就是说产品纯度仅取决于LiOH，制备高纯碳酸锂该方法是最直接的，也是应用最广泛的，通常用工业LiOH与之直接反应，就能得到99％的产品。但是，目前该方法还无法直接得到99.99％的碳酸锂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产工艺简单，采用氢氧化锂直接制备99.99％的碳酸锂的方法。

本发明的技术方案是：

a、将电池级单水氢氧化锂配制成Li₂O浓度50～90g/L的溶液；

b、向a步骤的氢氧化锂溶液中通入流速为3～5L/s的CO₂气体，当溶液中Li₂O浓度降到40g/L时，CO₂的流速降为2～3L/s；当溶液中Li₂O浓度降到20g/L时，CO₂的流速降为0.8～1.2L/s；当溶液中有大量固体出现时，停止通气得到碳酸锂浆料。

这样既节约了CO₂气体的用量，又能保证已经沉淀了的Li₂CO₃不会被氢化生成LiHCO₃，影响锂的一次收率，同时避免了碳酸锂夹杂。

c、分离，b步骤所得碳酸锂浆料分离、洗涤、干燥至水分小于0.1％即得。

其中，为了进一步降低产品中的Ca²⁺、Mg²⁺，a步骤中的氢氧化锂溶液采用常规方法除去Ca²⁺、Mg²⁺，通常加入磷酸锂、磷酸二氢锂、草酸或是EDTA除去Ca²⁺、Mg²⁺，通过压滤滤去不溶杂质，使得产品中Ca²⁺浓度低于3ppm、使得产品中Mg²⁺浓度低于1ppm。