[发明专利]电池级碳酸锂和镁基功能材料的联产方法

说明书

本发明基于盐湖老卤，提供了一种电池级碳酸锂和镁基功能材料的联产方法，其包括下述步骤：S1、盐湖老卤初步镁锂分离；S2、反渗透一级浓缩；S3、电渗析二级浓缩；S4、制备镁基功能材料；S5、制备电池级碳酸锂。本发明提供的高镁锂比的盐湖老卤经镁锂分离、锂富集、深度除镁来联产镁基功能材料和电池级碳酸锂的方法，不仅能有效解决以往方法工艺复杂、成本高、镁锂分离效果不理想的技术难题，在碳酸锂制备过程中大大缩短工艺流程，减少了强制蒸发，调节pH、碳酸锂纯化及二步除镁变为一步除镁等多个工序，制备电池级碳酸锂的成本也大幅降低，具有较好的产业化前景。

技术领域

本发明属于盐湖化工技术领域，具体来讲，涉及一种电池级碳酸锂和镁基功能材料的联产方法。

背景技术

锂是自然界最轻的金属元素，银白色，具有高比热、高电导率和化学活性强等独特的物理化学特性，有着广泛的用途，目前，金属锂及其化合物在玻璃陶瓷、电解铝、润滑脂、空调制冷和有机合成、冶金、化工、医药和试剂等传统工业领域的应用持续增长，在铝锂合金、锂电池和核聚变等能源、军工、航空航天、核工业等领域的应用也迅猛扩大，因此被誉为“工业味精”，也被许多国家视为重要的战略物资。又因其在锂电池方面的应用，被誉为“推动世界进步的能源金属”。

自然界中，锂资源主要赋存于固体矿石和液体卤水中。卤水锂资源在世界锂资源开发中的重要地位已确立了近30年，它在应用及提取锂化合物方面已引起锂资源开发行业的重视。国际上锂盐生产的趋势是以盐湖提锂为主，矿石法提锂为辅。而我国由于盐湖卤水提锂具有资源量大、成本低等优点，且随着固体锂矿资源日益枯竭，盐湖卤水已逐渐成为锂资源的主要来源。

目前针对高镁锂比盐湖提锂技术的主流工艺，主要包括：盐田工艺、镁锂分离、含锂溶液除杂、碳酸锂的沉淀转化等工艺步骤。现有的镁锂分离方法主要包括：沉淀法、煅烧法、吸附法、萃取法、膜分离法等，但是不同方法具有各自优缺点，均需要一定的完善和改进。如溶剂萃取法中大量普通有机溶剂的使用，会使设备腐蚀严重，而且会带来严重的环境污染；离子吸附法适用于离子浓度低的盐湖卤水直接提锂，但由于处理卤水量大，其水耗、树脂消耗、动力消耗相应增大，特别是在淡水资源比较贫乏的地区受到一定程度的限制，同时在生产过程中导致树脂中毒和破碎等问题还需解决；煅烧法能实现高镁锂比的盐湖卤水镁锂的分离，但该方法在生产过程中产生氯化氢气体容易腐蚀设备，而且蒸发水量较大，能耗高，成本较高。此外，镁锂分离后的含锂溶液需进一步除镁、调酸、浓缩，加碳酸钠转化制备碳酸锂，此过程中需加入大量纯碱、烧碱、盐酸等大量化学试剂，在溶液浓缩富集过程中多采用强制蒸发手段，投资大，能耗高，工艺流程长，工艺复杂。而目前电池级碳酸锂多采用工业级碳酸锂纯化制得。

利用纳滤分离技术，能够解决高镁锂比盐湖卤水中镁锂分离的难题。该技术具有绿色、高效、节能、投资小、能耗低、污染少等优点，得到的富锂卤水镁锂比值降至1:1以下，且该工艺设备简单，操作流程短，易于控制，适合于产业化的推广。如一种利用纳滤膜从盐湖卤水中分离镁和富集锂的方法，虽然该方法能够有效降低卤水镁锂比并在一定程度上实现了锂的富集，但是最终获得的富锂卤水中锂离子含量尚未达到进行沉淀转化碳酸锂的浓度、还需要进一步的富集浓缩；以及一种从卤水中分离提取锂的方法，该法采用多级纳滤和多级反渗透工艺进行锂的分离和富集。该专利申请通过多级反渗透的方法使锂离子浓度富集到16000ppm，富集液中的含盐量将达到10％左右，但是高浓度条件下使用反渗透工艺进行富集浓缩，会增加投资成本和设备能耗。

综上，现有技术中对于高镁锂比的盐湖卤水处理方法，一般存在下述几方面的问题：(1)现有镁锂分离方法成本高、工艺复杂；(2)镁锂分离后，深度除镁需分两步进行，先加纯碱，再加烧碱，工艺复杂，成本高；(3)除镁后溶液需要加入盐酸调节pH，使溶液呈中性才能进行蒸发浓缩，增加了成本；(4)获得的除镁含锂溶液需要进一步富集浓缩后才能进行转化制备碳酸锂，富集浓缩多采用强制蒸发手段，投资大，能耗高，成本高；(5)利用盐湖卤水制备的碳酸锂多为工业级，其中氯离子、钠离子、镁离子等杂质离子较高，不能达到电池级碳酸锂的要求。