[发明专利]深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺

摘要

本发明属于锂电池材料提取技术领域，特别是一种深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺。包括磨矿、两次洗矿、调浆、深度碳化、过滤及除钙、加热分解、离心分离、洗涤、烘干与粉碎、碳化渣回用。其工艺原理是在一定的二氧化碳压力、反应温度和终点pH值下，精矿中的碳酸锂与二氧化碳反应生成可溶于水的碳酸氢锂：经过除杂、过滤后，除去了一部分难溶杂质，另一部分可溶性杂质溶解于溶液；利用碳酸氢锂不稳定的特性，加热溶液，使碳酸氢锂分解变回碳酸锂沉淀，再经过分离洗涤与可溶性杂质分离，得到所需纯度的碳酸锂产品。本发明已经应用于工业化批量生产，所得电池级碳酸锂的纯度达99.50～99.70%；本发明环保、能耗低、成本低、产品质量高。

主权项

一种深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂工艺，其特征在于按下述工艺步骤进行：第一步  磨矿，将锂精矿用球磨机或管磨机采用湿磨方法磨细至200目筛下大于90%，加入工业水或二洗母液得锂精矿料浆；锂精矿料浆液固比在1.3～1.5：1；二洗母液是第二步骤即两次洗矿第二次过滤分离出来二洗母液；第二步  两次洗矿，将磨好的锂精矿料浆入搪瓷反应釜，边升温边搅拌，升温至90℃～95℃温度后，搅拌反应40分钟用带式过滤机进行过滤，得一次洗涤锂精矿；分离出纯度更高的精矿和一洗母液；将一次洗涤锂精矿入搪瓷反应釜，用工业水或热解母液调节液固比为2:1，在温度90℃～95℃温度条件下，搪瓷反应釜中搅拌40分钟后用带式过滤机进行过滤，得二次洗涤锂精矿和二洗母液；分离出碳酸锂重量百分比含量达到85%～90%的精矿和二洗母液；热解母液是碳酸氢锂分解后经第八步骤即离心分离步骤分离出来的热解母液；第三步  调浆，将二次洗涤锂精矿用工业水或热解母液在调浆槽调浆，调浆液固比为2～3:1，得锂精矿调浆料；第四步  深度碳化，将锂精矿调浆料按计算量过量3～5%加入碳化塔，然后再补充工业水或热解母液；锂精矿调浆料与工业水加入量的计算方法是按深度碳化完成后的溶液中含氧化锂25g/l折算成应加入的料浆中碳酸锂量，使得碳化塔内的料浆中碳酸锂浓度达到63～65g/l；碳化塔内加好料后，开始充二氧化碳（应根据碳化塔的大小控制二氧化碳流量）进行反应，同时开启碳化塔的冷却水对反应进行降温，使碳化塔内料液的温度不超过室温2℃；碳化时是三个碳化塔或四个碳化塔串联，将二氧化碳从第一个碳化塔底部充进去，在第一塔没有反应完的二氧化碳通过管道进入第二个碳化塔，在第二个碳化塔没有反应完的二氧化碳再进入第三个碳化塔，在第三个碳化塔内还没有反应完的少量二氧化碳通过第三个碳化塔上部的安全阀排空，安全阀的启动压力调整为0.1Mpa；控制第一个碳化塔内二氧化碳压力在0.4Mpa，反应温度在15～20℃，反应时间为55～65分钟，终点PH值为7.4～7.7；得碳化液；第五步  过滤及除钙，将碳化液入沉降槽，然后在沉降槽中加入计算量200%的第三步骤中所得的锂精矿调浆料，搅拌1小时，静止沉降1～2小时让固体渣沉降；将沉降后的溶液用压滤机过滤，得到清亮的碳酸氢锂溶液，溶液中钙含量降至0.005g/l左右；第六步  树脂交换除钙、镁和硼，将碳酸氢锂溶液以每小时2倍树脂体积的速度流过除钙、镁树脂交换柱，除钙、镁；而后，再以每小时2倍树脂体积的速度流过除硼树脂交换柱，除硼；而后用压滤机过滤，得除钙镁硼的碳酸氢锂溶液；使钙、镁的含量分别降低至0.0005g/l和0.005g/l以下；硼含量降到0.02%以下；第七步  加热分解，将除钙镁的硼碳酸氢锂溶液入反应釜加热至90～95℃，并保持25～35分钟小时；得碳酸锂结晶；第八步  离心分离，将碳酸锂结晶用离心机甩水，在甩水时用90℃纯净水以液固比0.5～1:1进行淋洗分离，得碳酸锂湿产品与热解母液；热解母液中Li2O含量为4～4.5g/l；第九步  洗涤，以3:1的液固比将碳酸锂湿产品加纯净水进行搅拌洗涤，洗涤温度90℃，恒温搅拌25～35分钟，再用离心机甩水，甩水时用90℃纯净水以液固比0.5～1:1进行淋洗，得碳酸锂湿精品与洗水；第十步  烘干与粉碎，将碳酸锂湿精品入烘干机，在温度150℃～180℃烘干90～130分钟，使烘干后产品的含水率为0.2～0.4%；烘干后的产品用气流粉碎机粉碎至粒度为3～5um的电池级碳酸锂。