[发明专利]用于从浓锂卤水制备碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从通常具有硼、钙、镁、硫酸盐值以及其它值的天然或人造卤水制备高纯度碳酸锂的有效并且简单的方法。

背景技术

虽然锂在地球上分布广泛，但其中发现适合于制备锂化合物的浓缩值的锂的商业来源非常少。一种主要来源是矿物锂辉石，其为一种硅酸锂铝复盐(LiAl(SiO3))，其理论锂含量是8.03％。所开采的其它矿物是透锂长石(LiAl(Si₄O₁₀))，其理论Li₂O含量是4.88％；和锂云母，其具有由式K₂(LiAl)₃(SiAl)₄O₁₀(OH,F)₂表示的可变组成。另一种对于获得锂具有高潜在价值的矿物是锂皂石，其为一种组成为Na_0.33(Mg,Li)₃Si₄O₁₀(OH,F)₂的低级矿物并且出于经济原因尚未开采。

近二十年中越来越重要的其它用于获得锂的来源是来自盐沼、盐湖、盐矿以及地热资源的卤水。最高锂浓度发现于盐沼沉积物中，其实际上为工业供应大多数的锂。在盐沼类型的盐系统中具有主要经济利益的元素是锂、钾以及硼。工艺研发的重要参数是：

a)起始锂浓度；

b)Mg/Li比率，其反映必须通过分步结晶或选择性沉淀去除多少镁；

c)Ca/Li比率，其指示必须通过分步结晶或选择性沉淀去除多少钙；

d)SO₄/Li比率，其指示沉积物是硫酸锂沉积物(高SO₄/Li)还是氯化锂沉积物(低SO₄/Li)。在高比率的情况下，硫酸锂盐开始以通常在0.5％到1％之间的锂浓度沉淀。

在蒸发工艺中，钙将与镁一起浓缩并且在碳酸锂可以沉淀之前必须将两者去除。当钙浓度高时，硫酸盐浓度低。天然存在的卤水的一些典型组分标识于下表I中。

表I.盐湖卤水分析(mg/l)

在低Mg/Li卤水的情况下(如在银峰)，可以使用以熟石灰从新井卤水或主要在太阳能蒸发池中浓缩的卤水去除镁的工艺。在去除镁之后，卤水浓缩到以卤水重量计约0.6％wt到0.7％wt Li，因为在较高浓度下硫酸锂盐将开始沉淀。在太阳能蒸发工艺期间，氯化钠主要与一些芒硝(glaubersalt)(Na₂SO₄·10H₂O)、钾芒硝(Na₂SO₄·3K₂SO₄)以及石膏(CaSO₄·2H₂O)一起结晶。在更浓的池中，钾石盐(KCl·NaCl)结晶，它是制备氯化钾(KCl)的原料。通过硼去除步骤纯化浓锂卤水。去除步骤可以通过添加氯化钙与熟石灰的混合物、通过溶剂萃取硼酸或通过卤水精制阶段来完成。剩余的镁和钙通过添加以下物质来从卤水中去除：(i)苛性钠或钠灰、(ii)再循环的碳酸锂最终液体、(iii)熟石灰与苏打灰的混合物或(iv)(i)-(iii)中的任何两种或两种以上的组合。随后，过滤卤水并且在60℃到90℃之间加热并且添加苏打灰溶液以使碳酸锂沉淀。将沉淀的碳酸锂过滤、洗涤并且干燥。此工艺产生工业级碳酸锂(通常是99.0％wtLi₂CO₃)，其不适合于要求较高的锂电池工业或含有碳酸锂的药物组合物。