[实用新型]一种制备电池级碳酸锂的系统

说明书

本实用新型公开了一种制备电池级碳酸锂的系统，属于资源回收利用领域，其解决了现有电池级碳酸锂制备过程中废弃资源得不到循环回收利用的问题。所述系统和所述方法如下：固液分离产生的滤液和过滤产生的分离母液在酸化设备、浓缩设备、除杂设备和沉锂设备中进行酸化、浓缩、除杂和沉锂，浓缩设备的水出口与调浆设备的原料入口相连，热解设备的二氧化碳出口分别与碳化设备的二氧化碳入口、沉锂设备的二氧化碳入口相连，电解设备的硫酸出口与酸化设备的硫酸入口相连。本实用新型可以实现对电池级碳酸锂制备过程中产生的废弃资源进行循环回收利用。

技术领域

本实用新型属于资源回收利用领域，具体地说，涉及一种制备电池级碳酸锂的系统。

背景技术

碳酸锂作为制备其他锂盐的主要原料，是一种重要的基础锂盐，长期广泛应用于炼铝业、玻璃业和陶瓷业中，如今又大量应用于锂离子电池及医药品行业。在锂电池工业中，钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等正极材料大多使用碳酸锂为原料制备而成。由于生产技术和盐湖卤水自身的限制，初级产品大都是成本低、产量大的工业级碳酸锂，直接以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂是最经济的方法。

目前以工业级碳酸锂(主含量(Li₂CO₃)≥99.2％，其余成份主要为钠离子、钙离子和镁离子)为原料生产电池级碳酸锂，主要有苛化法、重结晶法、氢化分解法等。如苛化法是将工业级碳酸锂与精制的石灰乳苛化反应生成氢氧化锂，氢氧化锂再与二氧化碳反应生成碳酸锂；重结晶法是将工业级碳酸锂与高纯度的甲酸反应生成甲酸锂，高温时溶解甲酸锂，并控制合适温度使其冷却结晶洗出甲酸锂晶体，精制的甲酸锂在氨碱性溶液中用二氧化碳处理得碳酸锂；氢化分解法是将工业级碳酸锂与二氧化碳经氢化反应生成碳酸氢锂，然后高温时碳酸氢锂热解反应生成碳酸锂。例如，中国发明专利申请号201210015979.0，公开公告号CN102583453A，公开了一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法；它包括如下步骤：(一)碳化：取碳酸盐型锂源，其中Li₂O含量为5.0-40.3％(w/w)，置于氢化反应釜中进行一次或两次以上碳化处理，得碳酸锂湿精品；(二)将一次碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得电池级碳酸锂；或，将两次以上碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得高纯碳酸锂；该发明提供的方法可连续大规模生产电池级碳酸锂和高纯碳酸锂，能耗小，环境友好，具有较强的实用价值；但该发明存在以下不足：除杂步骤产生的沉淀物或络合物，没有得到回收或者作为反应原料循环使用；此外，除杂步骤需要额外加入沉淀剂或络合剂，多余的沉淀剂或络合剂无法排出且引入新的杂质离子(钠盐)；先进行除杂步骤再进行沉锂步骤，部分锂离子在除杂步骤中以废盐的形式排出，造成了锂离子的浪费，降低了电池级碳酸锂的产率。

现有技术中的制备方法存在以下问题：苛化法和重结晶法的工艺流程中所加化学药剂较多，不仅后期需要考虑多余化学药剂的去除，而且多余化学药剂还引入了更多的杂质；氢化分解法虽然无需加入额外的化学药剂，但工业级碳酸锂中常混有多种金属阳离子(钙离子、镁离子、镁离子等等)杂质，其也会与二氧化碳发生氢化反应并在高温时发生热解反应，从而影响制备得到的电池级碳酸锂的纯度。但为了提高电池级碳酸锂的纯度，在实际制备过程中通常将苛化法、重结晶法或氢化分解法进行组合使用，杂质离子多以废盐的形式排出，无法作为制备过程的反应原料循环利用，废盐的回收利用率低且排放后对环境污染大；另外，沉淀或热解处理后残渣母液的回收率低，导致部分锂离子的流失，降低电池级碳酸锂的产率。