[发明专利]生产氢氧化锂的方法以及使用氢氧化锂生产碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本文公开了一种生产氢氧化锂的方法，以及一种使用氢氧化锂生产碳酸锂的方法。

背景技术

目前，锂被广泛地用于可充电电池、玻璃、陶瓷、合金、润滑剂和制药工业。尤其是，作为混合动力汽车和电动汽车的主电源的可充电锂电池近来颇受关注。另外，用于手机和笔记本电脑的常规小型电池的市场，预计将会持续增长超过约100倍。

另外，由于趋向更严格的环境法规的全球性运动，除了混合动力汽车和电动汽车工业外，锂已经越来越多地被应用于电子、化工和能源领域。因此，预计国内外对锂的需求将显著增加。

锂可从作为主要来源的矿物、盐水、海水等中获得。尽管矿物来源例如锂辉石、叶长石和锂云母中含有相对大量的约1至1.5％的锂，但是提取锂需要通过复杂方法，例如浮选、高温煅烧、研磨、酸混合、萃取、纯化、浓缩和沉淀。这些过程由于高能耗而导致成本效率低，并且由于锂提取过程中酸的使用而造成环境污染。

此外，据报道海水中约溶解有2.5×10¹¹吨的锂，这些锂可通过下述步骤进行提取：向海水中插入含有吸收剂的提取装置，选择性地吸收锂，用酸处理被吸收的锂。然而，由于海水中锂的浓度仅为0.17ppm，因此，这种直接从海水中提取锂的技术非常低效且不经济。

由于存在上述缺点，因此目前是从盐水(从天然盐湖中生产)中提取锂，但是除锂之外，盐水中还溶解有其他盐例如Mg、Ca、B、Na、K、SO₄。

另外，盐水中含有的锂的浓度范围约为0.3至1.5g/L，且通常是以溶解度约为13g/L的碳酸锂形式被提取。即使假设盐水中含有的锂被全部转化成碳酸锂，盐水中碳酸锂的浓度为1.59至7.95g/L(由于Li₂CO₃的分子量为74，锂的原子量为7，则碳酸锂的浓度可通过锂的浓度乘以5.3(74÷14＝5.3)估算而得)。然而，由于碳酸锂的浓度远远低于它的溶解度，因此被提取的碳酸锂会再次溶解，从而导致非常低的锂回收率。

通常，为了从盐水中含有的锂提取碳酸锂，将盐水从天然盐湖泵出，并存储在一个蒸发池中，随后经过长时间(例如几个月至约一年)的户外自然蒸发，将锂浓缩几十倍。然后，在沉淀及除去其中的杂质例如镁、钙和硼之后，可以以大于或等于碳酸锂溶解度的量重新获得碳酸锂。

例如，中国专利公开号1,626,443描述了一种利用含有浓缩锂和少量镁的盐水提取锂的方法，该方法通过在太阳热下蒸发和浓缩盐水，以及对盐水进行反复的电透析进行。

然而，此类常规方法需要大量的时间来进行蒸发和浓缩盐水，因此不具有生产性，尤其是在雨季。另外，当锂和其他杂质同时以盐的形式被提取时，锂的损失是不可避免的。

此外，为了将所提取的锂转化成实用形式，需要额外成本和更多能量。

发明内容

技术问题

根据本发明的一个实施方案，为了以较低成本获得氢氧化锂和碳酸锂，提供了一种生产氢氧化锂的方法，以及使用氢氧化锂生产碳酸锂的方法。

此外，生产氢氧化锂的方法和使用氢氧化锂生产碳酸锂的方法均是环境友好的。

根据本发明的一个实施方案，上述方法均无需经过长时间的盐水蒸发和浓缩，并且可以高的回收率经济性地提取锂，这是由于溶解在盐水中的锂是使用具有低溶解度的磷酸锂进行提取的。

技术方案

根据本发明的一个实施方案，提供了一种生产氢氧化锂水溶液的方法，该方法包括：制备包含磷酸锂颗粒的磷酸锂水溶液；向磷酸锂水溶液中加入磷酸根阴离子沉淀剂；通过使磷酸根阴离子沉淀剂的阳离子与磷酸锂的阴离子反应而沉淀出微溶的磷酸盐化合物。

微溶的磷酸盐化合物在水中具有比磷酸锂更低的溶解度。

磷酸根阴离子沉淀剂可以是一种氧化物或氢氧化物。

磷酸根阴离子沉淀剂可以包含碱土金属的阳离子。

磷酸根阴离子沉淀剂可以包含钙、锶、钡、镭、铍、镁的阳离子，或它们的组合。

磷酸根阴离子沉淀剂可以是氢氧化钙。

微溶的磷酸盐化合物可以是羟基磷灰石。

磷酸锂水溶液中的磷酸锂颗粒可具有约0.01μm至约40μm的粒径。

磷酸锂颗粒可具有约1.0m²/g至约100m²/g的表面积。

磷酸根阴离子沉淀剂的加入量可以大于或等于约1当量，基于磷酸锂水溶液中磷酸锂的量计。

包含磷酸锂颗粒的磷酸锂水溶液可具有大于或等于约0.01％的磷酸锂浓度。其中“％”表示“重量％”。