[发明专利]深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺

说明书

技术领域

本发明属于锂电池材料提取技术领域，特别是一种深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺。

背景技术

在我国的西藏，有不少盐湖，富含锂，而且主要是碳酸盐型，经过晒盐后结晶出含碳酸锂约50～75%的锂精矿，此锂精矿还含有少量氯化物和硫酸盐。经矿物物相分析得知：此锂精矿以碳酸锂为主，占50～75%左右；其次为天然碱、钾芒硝、石盐、粘土矿物占3～5%；少量泡碱、石英、长石、透闪石等夹杂物。碳酸锂自形——半自形晶体少，多数呈断碎状晶体形态；天然碱多为自形——半自形晶体，晶形小；钾芒硝为半自形板粒状。此矿物的化学分析见表1：

表1锂精矿成分分析表

要将此精矿提纯为99%以上的碳酸锂产品，以前采用的是石灰苛化法，其工艺流程如下：锂精矿磨细→洗矿→苛化→分离氢氧化锂溶液及锂渣→蒸发浓缩→除杂→二氧化碳碳化→分离洗涤→碳酸锂产品。此方法需要消耗石灰，产生较多的锂渣，每吨产品产出锂渣约1.8吨，苛化液还必须蒸发浓缩，使Li₂O从约18 g/l提高到55～60 g/l，需要消耗较多的能源，最关键的是此工艺生产出的碳酸锂只能达到工业级碳酸锂标准，还不能直接用于作为锂电池正极材料的原料。而要得到可用于电池正极材料的电池级碳酸锂，则必须将工业级碳酸锂再提纯或将工业级氢氧化锂进行碳化转化，这样生产电池级碳酸锂存在工艺流程长、能耗高、渣量大及成本高等问题。

为了使碳酸锂型锂精矿的提纯方法更环保、能耗更低、成本更低、产品质量更高，我们通过多年的试验研究，终于开发成功了深度碳化法提纯碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂的新工艺。

发明内容

 本发明要解决的技术问题在于提供一种环保、能耗低、成本低、产品质量高的深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺，按下述工艺步骤进行：

第一步  磨矿，将锂精矿用球磨机或管磨机采用湿磨方法磨细至200目筛下大于90%，加入工业水或二洗母液得锂精矿料浆；锂精矿料浆液固比在1.3～1.5：1；二洗母液是第二步骤即两次洗矿第二次过滤分离出来二洗母液（以下同）；磨矿目的是在后续洗涤过程中较容易的洗出可溶性杂质，并且使深度碳化速度更快。

开始生产时用工业水进行磨矿，等到有了二次洗矿所得的二洗母液后，就不再用工业水，而是用二洗母液。

第二步  两次洗矿，将磨好的锂精矿料浆入搪瓷反应釜，边升温边搅拌，升温至90℃～95℃温度后，搅拌反应40分钟用带式过滤机进行过滤，得一次洗涤锂精矿；分离出纯度更高的精矿和一洗母液。 

将一次洗涤锂精矿入搪瓷反应釜，用工业水或热解母液调节液固比为2:1，在温度90℃～95℃温度条件下，搪瓷反应釜中搅拌40分钟后用带式过滤机进行过滤，得二次洗涤锂精矿和二洗母液；分离出碳酸锂重量百分比含量达到85%～90%的精矿和二洗母液。

热解母液是碳酸氢锂分解后经第八步骤即离心分离步骤分离出来的热解母液（以下同）；

开始生产时用工业水进行洗涤，待有了热解母液后，使用热解母液进行洗涤，而不再用工业水。

洗矿是利用精矿中碳酸锂与钾钠等化合物的溶解度差别，洗去大部分的可溶性杂质。锂精矿中主要成分的溶解度如表2：

表2 锂精矿中主要化合物的溶解度

钙、镁碳酸盐及粘土类杂质矿物溶解度小，粒度细，物理方法无法与精矿中的碳酸锂分离，必须进行有效的化学转化过程，利用化学性质差异实现锂与杂质矿物的分离。经过两次洗涤后，大部分钾钠硼就被洗去，少部分在深度碳化时和锂一起进入溶液中，有利于提高母液的循环次数，进而有利于提高锂的收率。

第三步  调浆，将二次洗涤锂精矿用工业水或热解母液在调浆槽调浆，调浆液固比为2～3:1，得锂精矿调浆料；开始生产时用工业水进行调浆，待有了热解母液后，使用热解母液进行调浆，而不再用工业水。

第四步  深度碳化，将锂精矿调浆料按计算量过量3～5%加入碳化塔，然后再补充工业水或热解母液；锂精矿调浆料与工业水或热解母液加入量的计算方法是按深度碳化完成后的溶液中含氧化锂25g/l折算成应加入的料浆中碳酸锂量，使得碳化塔内的料浆中碳酸锂浓度达到63～65g/l；

开始生产时用工业水，待有了热解母液后，使用热解母液，而不再用工业水。