[发明专利]一种以锂矿为锂源生产磷酸亚铁锂的成套循环制备方法

权利要求书

1.一种以锂矿为锂源生产磷酸亚铁锂的成套循环制备方法，包括如下步骤：

(1)将锂矿煅烧、酸化、浸出、净化、分离，滤液蒸发浓缩，制得初级锂液；

(2)将初级锂液进行转化冷冻，过滤，洗涤，滤液蒸发浓缩，制得反应用锂液；

(3)将反应用锂液与亚铁盐溶液、磷源溶液进行液相合成反应得到磷酸亚铁锂后，过滤，洗涤，至滤饼洗涤液中未检出锂离子，在滤饼中在滤饼中加入适量的水，将其稀释成泥浆，加入糖原料，干燥，煅烧，即得碳包覆的磷酸亚铁锂材料；

其中，步骤(1)和步骤(2)所述蒸发浓缩过程中产生的冷凝水循环用于配制磷源溶液、亚铁盐溶液的至少一种；收集步骤(3)中的滤液和滤饼洗涤液，即含有锂盐的溶液或回收滤液，将其返回步骤(1)的浸出工序，加以循环利用；

步骤(2)所述的“转化冷冻”是指初级锂液中加入钠盐，初级锂液中的Li₂SO₄与钠盐反应，生产另一种锂盐和Na₂SO₄，将溶液冷却使得生成的硫酸钠结晶析出，通过固液分离除去。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述锂矿选自锂辉石、锂磷铝石、磷锂铝石、锂云母、透锂长石的任一种或其组合。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的反应用锂液中的锂含量25～27g/L，优选为26.2g/L；所述亚铁盐溶液中Fe²⁺浓度为54～59g/L，优选为55.8g/L；所述磷源溶液中PO₄^3-浓度为680～780g/L，优选为719.2g/L；参与液相反应的锂溶液、亚铁盐溶液、磷源溶液之间的体积比为2.5～3.5∶3-4∶0.3～0.7，优选体积比为3∶3.5∶0.5。

4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述糖原料选自蔗糖、葡萄糖、乳糖的任一种或其组合。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述糖原料的加入量为洗净滤饼固含量的5-20wt％，优选为10wt％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)转化冷冻时，初级锂液中加入的钠盐选自碳酸钠、氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、氢氧化钠、草酸钠、硝酸钠中的任一种或其组合；优选为氯化钠、氢氧化钠中的任一种或其组合。

7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的滤液即含有锂盐的溶液，所述含有锂盐的溶液选自硫酸锂溶液、碳酸锂溶液、氢氧化锂溶液、磷酸二氢锂溶液、磷酸锂溶液、氯化锂溶液、草酸锂溶液、硝酸锂溶液中的任一种或其组合。

8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中配制所述亚铁盐溶液的亚铁原料选自溴化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、高氯酸亚铁、硝酸亚铁的任一种或其组合；配制所述磷源溶液的磷源原料选自磷酸铵、磷酸、磷酸锂、磷酸二氢铵的任一种或其组合。

9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于：初级锂液的制备过程经过下述步骤：

A、锂矿置于1100-1380℃下煅烧后，以锂矿计，按酸料w/w比为1∶4～7的比例在煅烧后的锂矿中加入硫酸进行酸化处理；然后以锂矿计，按液固比w/w为2～3∶1的比例在酸化处理液中加入水或回收滤液，调节pH值到5.7～6.2，静置，过滤，得母液1；

B、调节母液1的pH为8.5～9.7，静置，过滤，得母液2；

C、调节母液2的pH为10～10.8，静置，过滤，得母液3；

D、检测母液3中Ca²⁺浓度，加入等摩尔的Na₂CO₃，搅拌，静置，过滤，得母液4；

E、蒸发浓缩母液4，至其Li⁺浓度为65-75g/L，过滤，得母液5，其中，蒸发浓缩过程中产生的冷凝水用于配制亚铁盐溶液、磷源溶液的任一种或其组合；

其中步骤A所述回收滤液为步骤(3)中的滤液或滤饼洗涤液。