[发明专利]一种制备电池级碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种制备电池级碳酸锂的方法。

背景技术

21世纪初以来，寻求高效、洁净、可再生的新能源以实现可持续发展成为世界主题。锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，已成为新能源行业的研究热点，并已广泛应用于移动电话、便携式电脑、电子玩具、储能系统、电动工具等电源系统。锂离子电池行业已经实现近20年持续20％以上的增长率，并且增长趋势依然维持良好。新能源汽车的迅猛发展，也使得锂电产业链的发展前景无比光明。据统计，2016年全国正极材料产量约为16.48万吨，同比2015年增长44.3％。

锂盐产品在现代工业中具有非常重要的地位，主要应用于电池工业、陶瓷业、玻璃业、铝工业、润滑剂、医药、制冷剂、核工业及光电行业等新能源、新材料行业。锂离子电池产业链中分布最广也是最核心的就是锂盐，是保障锂离子电池充放电顺利进行的血液供给，是正极材料、电解液的生产制备过程的必需原材料。应用于锂电行业的工业级碳酸锂、电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂均是近年来发展的重点，也是资本市场的关注重点之一。

中国锂盐生产包括矿石提锂和卤水提锂两种生产方式，目前国内仍以矿石提锂为主。卤水提锂和矿石提锂各有优劣。矿石提锂技术成熟稳定，工艺简单，产品质量稳定可靠，矿石提锂工艺灵活，可实现多种锂化合物同时产出，在生产电池级碳酸锂、氢氧化锂中有一定优势。卤水直接提取碳酸锂直接成本较低，蒸发沉淀适用于从低镁高锂(即低Mg/Li比)的盐湖中提取回收锂，根据盐湖所处的地理气候条件，利用大面积盐田日晒的方法蒸发生成浓缩卤水，然后运到工厂进行碳酸锂沉定精制加工。该方法优点是工艺简单、能耗小、成本低，缺点是耗碱量较大，效率低，受雨季等气候条件的左右。

国内尽管盐湖资源丰富，但由于地处高海拔，环境恶劣，工业基础较差；除西藏盐湖外，其他盐湖镁锂比高，分离难度大，且由于盐湖成分差异，提锂技术通用性差。因此技术领先已成为制约盐湖提锂最重要的的瓶颈之一。目前国内众多盐湖提锂工艺只能做到工业级碳酸锂，要做成电池级，只能通过将工业级碳酸锂溶解，再经过复杂的精制工艺得到电池级碳酸锂，工艺流程长，成本太高。

目前已有专利直接制备电池级碳酸锂，如专利号201510437213.5“高锂盐湖卤水中制备碳酸锂的方法”包括以下步骤：1)碳酸盐除镁钙离子；2)钡盐除硫酸根离子；3)无机酸除硼；4)调整pH后，加沉淀剂和添加剂沉锂。根据该工艺制备的碳酸锂纯度在98.6-99.2％，锂的回收率在87-89％之间，主要是因为除硫酸根加入的过量钡盐，没有进一步去除，在沉锂步骤中会有碳酸钡沉淀的生成，因而产品的纯度不高。又如专利号201510392024.0“一种从卤水中分离提取锂的方法”包括以下步骤：1)酸化除硼；2)采用镁锂分离膜进行分离，得到高锂低镁产水和高镁低锂产水；3)对高锂低镁产水进行浓缩并用碱沉镁；4)加入过量的碳酸盐沉锂。根据该技术制备的碳酸锂其纯度在99.5％以上，锂的回收率在80％左右，主要是因为镁锂分离膜进行分离后，高镁低锂产水未进一步处理，因而Li的回收率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种回收率高、纯度高的制备电池级碳酸锂的方法。

本发明的提供的这种制备高纯电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：

1)分析原始浓缩卤水中各元素含量；

2)除S：向步骤1)中的浓缩卤水中加钡盐溶液，进行反应，反应完成后，去除沉淀后，得到除S后的浓缩卤水；

3)初步去除Ca、Ba、Fe、Mg离子：向步骤2)除S后的浓缩卤水中加入pH值调节剂，调节溶液pH值，接着加入碳酸盐溶液，进行反应，反应完成后，去除沉淀，得到初步除杂的浓缩卤水；

4)深度去除Fe、Mg离子：向步骤3)初步除杂的浓缩卤水中加入pH值调节剂，调节溶液pH值，接着将溶液加热至反应温度，然后加入强碱溶液，进行反应，反应完成后，去除沉淀，得到去除Fe、Mg离子的浓缩卤水；

5)深度去除Ca、Ba离子：向步骤4)去除Fe、Mg离子的浓缩卤水中，加入pH值调节剂，调节溶液pH值，接着将溶液加热至反应温度，然后加入碳酸盐，进行反应，反应完成后，去除沉淀后，得到去除Ca、Ba离子的浓缩卤水；

6)进一步深度除杂：将步骤5)去除Ca、Ba离子的浓缩卤水用树脂交换器进行处理，进一步去除杂质，得到深度除杂的浓缩卤水；