[发明专利]一种利用膜分离技术制备电池级碳酸锂的方法及装置

说明书

本发明涉及一种利用工业碳酸钠制备电池级碳酸锂沉锂方法，属于盐湖提锂技术范畴，该方法包括下列步骤：工业碳酸钠精制，富锂卤水加两碱（氢氧化钠和碳酸钠）反应，陶瓷膜过滤除钙镁，碳酸锂反应，板框压滤，浆洗槽洗涤，离心洗涤，盘式干燥，气流破损，干包成品。本发明可以实现连续化生产，通过陶瓷膜过滤后的滤液中钙镁去除率达到理论100%，在碳酸锂沉锂过程中起到了决定性作用，达到电池级碳酸锂行业标准。

技术领域

本发明涉及一种利用膜分离技术制备电池级碳酸锂的方法，属于锂原料制备技术领域。

背景技术

锂及锂盐是与人们生活息息相关的能源材料，也是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资。Li₂CO₃不仅是陶瓷、冶金、能源、医药等行业大量使用的原料，也是制备其它高纯锂化合物和锂合金的基础锂盐。

近年来，随着新技术的发展，制备锂离子电池正极材料和电解质使用的电池级碳酸锂、治疗狂躁症的医药用碳酸锂以及在电子材料领域用作固体波体震原件的高纯碳酸锂越来越受到人们的重视。我国在电池级碳酸锂制备工业方面与国际先进水平依然存在差距，在世界市场上尚无强的竞争力另外，随着信息产业的高速发展，锂离子电池市场需求不断扩大，工艺技术研究不断进步，这就促进了电池级碳酸锂需求的增长。为了满足国内乃至世界对锂产品的需求，同时提高国内制备电池级碳酸锂的工艺水平，缩小与国际先进水平的差距，提高我国锂工业的国际竞争地位，对电池级碳酸锂制备工艺的深入研究成为锂离子电池行业一个重要的研究发展方向。由此可见，碳酸锂在锂离子电池行业中占据着重要的作用，开发高附加值的电池级碳酸锂己势在必行。

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，而目前国内电池级碳酸锂大多是以工业级碳酸锂为原料进行二次深度加工制备的。目前以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂的方法主要有苛化法、重结晶法、氢化沉淀法等。

苛化法原理是利用碳酸锂与氢氧化钙反应生成氢氧化锂，利用氢氧化锂与二氧化碳气体反应提纯制取高纯度碳酸锂。具体的操作是，将碳酸锂与水按照一定的比例混合，然后与熟石灰（氢氧化钙）反应，这样钙、镁杂质分别以碳酸钙及氢氧化镁的形式沉淀出来；对处理的悬浮液进行过滤分离，将得到的氢氧化锂溶液转移到蒸发器中，蒸发浓缩，然后通入二氧化碳气体，得到Li₂CO₃的沉淀。该方法可以将产品中的Ga2+，Mg2+杂质离子控制在较低浓度下。此方法对熟石灰的要求较高，否则可能会带入其他杂质，从而影响到产品的纯度。另外，熟石灰会引入钙离子，也需要特别注意控制，反应所需条件要求较为严格，生产过程中需要能耗较大，操作复杂，生产周期也较长。

重结晶法是在工业生产中一种经常使用的纯化产品方法。重结晶法的原理是将待提纯的物质溶到某种溶剂中以后，使用某种方法使它重新结晶出来。利用重结晶不仅能使晶体得到纯化，还可以改变晶体的形貌等。该方法对杂质去除效果也较理想，但是由于碳酸锂在水中的溶解度不高，会使得需要大量的溶剂，污染严重，物料流通量大、操作复杂。

氢化沉淀法是气液反应与液液反应相结合有利于控制产品的纯度与粒度，可充分利用CO₂流速使浆料混合。向粗Li₂CO₃与去离子水的混合料浆中通入高纯的CO₂气体。在搅拌的情况下，控制合适的反应温度、搅拌速度及CO₂通气速度，经一定的反应时间得LiHCO₃溶液，通过交换树脂除去杂质。然后与高纯LiOH反应得高纯Li2CO3产品。要制得高纯产品须加入纯净的LiOH，使生产成本提高，同时工艺锂的回收率低。