[发明专利]一种通过控制物料浓度提高碳酸锂碳化效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工分离提纯技术领域，尤其涉及一种碳酸锂的碳化方法。 

背景技术

高纯碳酸锂的制备通常以碳酸锂粗产品料浆为原料，通过向其中通入CO₂发生碳化反应得到碳酸氢锂溶液，再经离子交换树脂除杂步骤，之后通过热解反应制得高纯碳酸锂产品。因此，碳酸氢锂溶液的制备是制备高纯碳酸锂的一个必经过程。如何提高粗碳酸锂到碳酸氢锂过程的转化效率，且缩短这一转化时间是制备碳酸氢锂溶液的一个必须考虑的课题。 

戴志锋在2005年发表的《高纯碳酸锂制备过程中碳化反应的优化与除钙镁的研究》硕士研究生毕业论文中表明：当碳化温度在20℃，碳化反应时间在90min时，CO₂气体的单位时间流量控制在2.667L/min(0.16m³/h)时能使碳化反应的速率达到最大，碳化的效率最高，碳酸锂的转化效率达到78.7％。即使延长反应时间至150min时，碳酸锂的转化效率也只为79.2％。 

化工过程强化技术是指能显著减小化工设备体积，缩减装置数量，并简化工艺流程，强化化工过程，节能环保的化工新技术，符合当今社会节能减排，对环境友好的发展要求，因此被认为是解决化学工业“高能耗、高污染和高物耗”问题的有效技术手段。超重力技术是化工过程强化技术中极具发展前景的技术之一。它具有设备微型化、效率高、能耗低、易运转、安全可靠以及广泛的适用性等优点，因此在化工、材料、生物和环保等领域有着广阔的应用前景。 

超重力技术正是通过高速旋转产生的离心力来增大重力加速度，模拟超重力环境，实现强化微观混合和传质过程的技术。模拟超重力环境的设备称为高速旋转填料床。气液反应多采用逆流高速旋转填料床，例如，其结构可参见陈建峰在2002化学工业出版社，发表的《超重力技术及应用》所示。 

人们迫切希望能将超重力技术结合至碳酸锂向碳酸氢锂的转化应用当中。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种通过控制物料浓度提高碳酸锂碳化效率的方法，其包括如下步骤： 

步骤一：取碳酸锂粗产品溶于高纯水中配制成物料浓度为40～80g/L的碳酸锂料浆； 

步骤二：使所述料浆进入旋转填料床中，并向所述旋转填料床中通入CO₂气体，进行40～150min的碳化反应后获得料液；其中，控制所述料浆的进料速度为100～450mL/min、旋转填料床的转速为不高于50Hz；以及CO₂气体流量为0.02～0.20m³/L； 

步骤三：对所述料液进行固液分离，获得碳酸氢锂溶液。 

进一步地，所述物料浓度为50～60g/L； 

进一步地，所述CO₂气体流量为0.04～0.12m³/h；所述旋转填料床转速为10～50Hz；所述进料速率为150～350mL/min。 

进一步地，所述碳化反应时间为50～90min。 

有益效果： 

本发明结合超重力技术，采用高速旋转填料床作为反应设备，通过调整物料浓度来优化碳酸锂碳化过程的反应条件，比现有技术大大提高了碳酸锂转化为碳酸氢锂的转化效率，同时还缩短了反应时间。 

附图说明

图1中(a)～(b)为本发明各影响因素与转化效率的趋势图。 

图2中(a)～(b)为本发明各影响因素与反应时间的趋势图。 

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。 

本发明以碳酸锂粗产品料浆为原料，通过超重力技术制备碳酸氢锂溶液。通过对物料浓度、气体流量、高速旋转填料床转速、进料速率的考察，获得快速高效的碳酸氢锂溶液的制备方法。