[发明专利]硫酸锂溶液生产低镁电池级碳酸锂的方法

说明书

技术领域：

本发明与硫酸锂溶液制备低镁电池级碳酸锂的方法有关。

技术背景：

由于锂及锂化合物具有特殊性质，在国民经济许多领域应用越来越广泛。近年来锂电池行业发展非常快，生产锂电池正极材料的碳酸锂需求不仅大幅度增加，而且碳酸锂已由最初的高纯碳酸锂逐步被低成本的电池级碳酸锂取代。随着电池级碳酸锂的大规模运用，对产品中的镁又提出了更高的要求。过去要求产品中镁含量是控制小于150PPm，现要求镁含量小于50PPm。

已有的正极材料生产所使用高纯碳酸锂的生产工艺：主要是利用碳酸锂或者氢氧化锂为原料，通过多次氢化分解或碳化、搅洗而成，其原料成本非常高，同时工艺复杂，锂回收率低。

化工矿物与加工《卤水中除镁提锂的方法》(2001年)一文摘要中介绍了在含锂约6％的浓缩卤水中首先将镁以氢氧化镁的形式除去，然后在除镁后的卤水中加入循环石灰处理母液，以沉淀碳酸锂。

中国发明专利ZL011234792《一种从高镁锂比盐湖水中提取碳酸锂的方法》是利用日晒蒸发池对盐湖晶间卤水进行自然蒸发浓缩，分段结晶分离加入沉淀剂，与镁离子形成难溶盐(碳酸镁或氢氧化镁)，固液分离后，料液经调节pH值，蒸发浓缩，使NaCl结晶析出，氯化锂浓度应达到100g/l，以纯碱为沉淀剂，使碳酸锂沉淀析出，经分离，干燥，制得碳酸锂产品。

化工行业传统除镁方法均采用化学共沉淀法，使镁以氢氧化镁、草酸镁或碳酸镁等形式从液相中分离，如纯碱工业除镁是加入石灰，使其中镁以氢氧化镁除去。

上述各方法生产的产品中镁含量均超过50PPm，不能达到生产低镁电池级碳酸锂的要求。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种生产工艺简单，产品质量稳定，成本低的硫酸锂溶液生产低镁电池级碳酸锂的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明硫酸锂溶液生产低镁电池级碳酸锂的方法，该方法包括如下步骤：

(1)硫酸锂溶液的净化处理：采用化学共沉淀法降低硫酸锂溶液中的Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Ca²⁺等杂质离子，再浓缩过滤进一步除去杂质，获得净化渣和硫酸锂净完液；

(2)将纯碱溶解、加入制备硫酸锂溶液获得的净化渣作为过滤除钙、镁的过滤介质，获得净化纯碱溶液；

(3)将络合剂EDTA加入到净化纯碱溶液中，搅拌络合反应，再缓慢加入经浓缩除杂的硫酸锂净完液，制备出粗品碳酸锂；

(4)粗品碳酸锂经过搅洗干燥、粉碎即成低镁电池级碳酸锂。

上述的方法具体步骤如下：

(1)硫酸锂溶液净化处理：

(a)将硫酸锂溶液升温至70-90℃，用NaOH调节pH值达到9.0-11，反应10-15分钟，除去溶液中绝大部分Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺等金属离子杂质；

反应原理：Al³⁺+OH^-→Al(OH)₃↓

          Fe³⁺+OH^-→Fe(OH)₃↓

          Mg²⁺+OH^-→Mg(OH)₂↓

          Fe²⁺+OH^-→Fe(OH)₂↓

(b)根据硫酸锂溶液中Ca²⁺浓度，按理论量过量4～6％加入碳酸钠固体，反应20-40分钟，检测其CO₃^2-含量达到0.2-0.7g/L为反应终点，以除去溶液中的Ca²⁺，过滤得到净化硫酸锂溶液和净化渣；

反应原理：Ca²⁺+CO₃^2-→CaCO₃↓

(c)浓缩处理：将净化液蒸发浓缩至50-65g/L，过滤进一步除去Mg(OH)₂、CaCO₃等杂质，得到硫酸锂净完液(Li₂SO₄浓缩液)；

(2)纯碱溶解、过滤除钙、镁：