[发明专利]包括HCl喷射的含锂材料的加工

说明书

技术领域

本发明涉及含锂材料的处理。

更确切地说，本发明涉及一种用于处理含锂材料并产生氢氧化锂和/或碳酸锂的方法，其中HCl喷射用作杂质去除步骤。所述方法利用氯化锂溶液的电解。在一种形式中，本发明的方法旨在提供高纯度或电池级氢氧化锂和碳酸锂产物。

本发明的方法还可提供盐酸产物。另外，在一种形式中，本发明的方法利用含有贵金属的混合型金属氧化物(MMO)电极提高所述方法的电化学部分的效率。更进一步地，当与其它杂质去除方法相比时，使用HCl喷射作为杂质去除步骤被认为提供益处。

背景技术

由含锂矿或精矿产生碳酸锂的已知方法通常利用α-锂辉石矿或精矿的热处理。这一热处理可称为爆裂并且将α-锂辉石转化成β-锂辉石，继而能够由酸溶解。将β-锂辉石溶解在酸中的步骤发生在窑中并且产生可溶性锂盐。使锂盐经过一个或多个纯化锂盐的槽。随后，将浸提过的粗物质锂盐传递到调节浆液pH值的步骤，由此打算使某些杂质(包括铁和镁)沉淀。因此，纯化的锂盐用苏打灰处理以产生碳酸锂。这种碳酸锂可另外用熟石灰处理以产生氢氧化锂。

由盐水产生碳酸锂和氢氧化锂的方法通常涉及在传递到一系列旨在减少杂质存在的步骤之前使用蒸发池增加其中所含盐的浓度。

上述现有技术方法在去除浸提母液中残余的杂质方面相对低效，产生相对不纯的氢氧化锂和碳酸锂产物。这尤其在尝试产生高质量或电池级氢氧化锂和碳酸锂产物时存在问题。

申请人先前已研发出一种用于产生氢氧化锂和碳酸锂的方法，如国际专利申请PCT/AU2013/000857(WO 2014/026217)中所述。尽管在与现有技术相比时有益，但是其中所描述的方法利用浓缩步骤和分步结晶步骤去除钠和钾杂质，随后再利用离子交换步骤去除其余多价阳离子。浓缩步骤利用溶剂提取方法，使用异丙醇提取氯化锂，留下钠和钾以待滤除是存在问题的。随后需要蒸馏出异丙醇，留下基本上99.9％纯的氯化锂溶液。这类浓缩步骤遭遇相对高的试剂成本和其可燃性。

本发明方法的一个目标在于基本上克服上文提及的与现有技术方法(包括申请人的那些方法)相关联的一个或多个问题，或至少提供有用的替代方案。

前面背景技术的论述仅希望有助于本发明的理解。这一论述不是承认或认可所提及的任何材料截至本申请的优先权日是或曾是公共常识的一部分。

在本说明书和权利要求书通篇，除非上下文另有规定，否则词语“包含(comprise)”或如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变化形式应理解为暗示包括所陈述整体或整体的群组，但不排除任何其它整体或整体的群组。

术语“电池级碳酸锂”是指具有约99.5％或更高纯度的产物。类似地，术语“电池级氢氧化锂”是指具有约99％或更高纯度的产物。

发明内容

根据本发明，提供一种用于处理含锂材料的方法，所述方法包含以下步骤：

(i)由含锂材料制备加工溶液；

(ii)将来自步骤(i)的加工溶液传递到一系列杂质去除步骤，其中之一是HCl喷射步骤，由此提供基本上纯化的氯化锂溶液；以及

(iii)将步骤(ii)的纯化的氯化锂溶液传递到电解步骤，由此产生氢氧化锂溶液。

在本发明的一种形式中，通过使压缩二氧化碳穿过步骤(iii)中产生的氢氧化锂溶液而使溶液碳酸化，由此产生碳酸锂沉淀。

优选地，步骤(i)的加工溶液是以浸提母液的形式制备。更优选地，浸提母液是通过将含锂材料传递到用盐酸浸提材料的浸提步骤而形成。

在另一种形式中，含锂材料是α-锂辉石矿或精矿并且所述方法另外包含煅烧α-锂辉石矿或精矿以产生β-锂辉石的第一步骤。

优选地，步骤(ii)的HCl喷射步骤包含将HCl气体喷射到加工溶液中，由此使其HCl浓度升高到相当大比例的任何钠和钾出现沉淀的点。加工溶液的HCl浓度优选地升高到至少约30％w/w，更优选地升高到至少约36％w/w。

更优选地，HCl喷射步骤后为过滤步骤，以便优选地以沉淀盐的形式去除沉淀的钠和钾。

更进一步优选地，HCl喷射和过滤步骤后为HCl回收步骤。HCl回收步骤可以蒸馏形式提供。

可通过蒸发水使步骤(iii)中产生的氢氧化锂溶液增稠，得到氢氧化锂单水合物晶体。

在本发明的又一种形式中，步骤(iii)中产生的氢氧化锂溶液的第一部分是通过蒸发/结晶而增稠，得到氢氧化锂单水合物晶体，而其第二部分是通过使压缩二氧化碳穿过溶液而碳酸化，由此产生碳酸锂沉淀。