[发明专利]用于制造碳酸锂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于制造碳酸锂的方法。更特别地，本发明的方法意欲提供一种高纯度或电池级碳酸锂产品。本发明的方法也可提供硫酸钠产品。

背景技术

由包含锂的矿或精矿制造碳酸锂的已知方法通常利用热处理α-锂辉石矿或精矿。该热处理可涉及将α-锂辉石烧爆和转化成β-锂辉石，从而使其能够被酸溶解。其中β-锂辉石在酸中硫酸化的步骤在窑炉中进行，得到了水溶性的硫酸锂。将该硫酸锂转到一个或多个浸提槽中，其中用水浸提硫酸锂。接着，将石灰石、石灰和碳酸钠加入到浸提的产物中，以便调节浆液的pH，其中沉淀出一些杂质，包括铁、铝、镁和钙。然后分离出残余物，剩下硫酸锂的浓缩液。接着，用浓碳酸钠溶液处理该硫酸锂溶液，以便沉淀出碳酸锂。这样的方法描述在加拿大专利1297265中。

然而，上述现有技术的方法在除去保留在富浸提溶液中的杂质方面效率相对低，其得到相对不纯的碳酸锂产品。当尝试得到高质量或电池级碳酸锂产品时，这点特别地成问题。

而且，现有技术的碳酸锂沉淀步骤除了得到沉淀的碳酸锂之外，还得到硫酸钠溶液。硫酸钠溶液按常规被处理成结晶十水合硫酸钠用于干燥和处理掉或被销售，同时一些液体再循环到硫酸锂的水浸提物中。这样的方法并未有效地利用硫酸钠溶液来生产硫酸钠产物，钠十水合物需要在处理掉之前干燥/或加热。类似地，从富浸提液中除去的杂质(包括铁、氧化铝和硅酸盐)仅仅是转到废料中，且依旧未被使用。

之前已经尝试提高碳酸锂产品的纯度，特别是从盐水或盐卤获得的碳酸锂产品。这样的努力包括在高压(至多20atm)下，使用二氧化碳来制造碳酸氢锂溶液，接着沉淀出碳酸锂。为了得到目标纯度的碳酸锂，另外的进一步纯化步骤比如进一步的离子交换或分离步骤则是必需的。这样的方法描述在Amouzegar等人的美国专利6048507中。在这样的方法中，高压和另外的杂质去除步骤的需要对于方法的经济性造成不利的影响。

本发明的方法的一个目的是基本上克服与现有技术的方法相关的一个或多个上述问题，或者至少提供一种有用的替代方法。

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发明内容

根据本发明，提供一种用于制造碳酸锂的方法，所述方法的特征在于如下步骤：

(i)锻烧α-锂辉石矿或精矿，生成β-锂辉石；

(ii)在高温下，硫酸化该β-锂辉石；

(iii)将硫酸化的β-锂辉石转到浸提步骤，其中将硫酸锂浸提在水中；；

(iv)将来自浸提步骤的富浸提溶液转到一系列杂质去除步骤，其中沉淀并除去大部分的铁、氧化铝、硅酸盐和镁；

(v)向步骤(iv)的产物中加入碳酸钠，由此沉淀出钙；

(vi)然后，将步骤(v)的产物转到离子交换步骤，其中基本上除去残留的钙、镁及其它剩余多价阳离子；和

(vii)将步骤(vi)的纯化产物转到碳酸锂沉淀步骤，其中加入碳酸钠以产生沉淀的碳酸锂和硫酸钠母液。

优选地，将来自步骤(vii)的母液转到无水硫酸钠回收过程，由此获得固体硫酸钠产物。一部分硫酸钠母液优选地再循环到步骤(iii)的浸提物中。

碳酸锂沉淀骤(vii)优选地在至少一个导流筒挡板结晶器中进行，停留时间为约90分钟。

优选地，碳酸锂沉淀步骤(vii)次在两个结晶器中进行。

在本发明的一个形式中，在转到过滤步骤之前，将步骤(vii)的沉淀的碳酸锂增稠。过滤步骤优选地在再浆化洗涤阶段和离心步骤之后。过滤步骤和离心步骤优选地都包括热洗涤，以减少杂质。然后，将得到的产物优选地研磨至不足6μm。

在本发明的另一个形式中，在转到碳酸氢盐回路之前，将步骤(vii)的沉淀的碳酸锂增稠，所述碳酸氢盐回路包括用二氧化碳浸煮(digestion)产生碳酸氢盐中间体，接着结晶，得到纯度提高的碳酸锂产物。