[发明专利]氯化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法

说明书

本发明涉及氯化锂水溶液的制备方法和碳酸锂的制备方法。本发明可提供一种氯化锂水溶液的制备方法包含：将氯化钙加入到包含有溶剂和磷酸锂的浆液中的步骤；以及在所述包含有溶剂和磷酸锂的浆液中磷酸锂与氯化钙进行反应而获得难溶性磷酸化合物氯磷灰石沉淀物和氯化锂水溶液的步骤。

技术领域

本发明涉及氯化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法。

背景技术

近来，随着电动汽车和移动设备的迅速普及，对用作电池电极材料的锂的需求逐渐增加。特别是，碳酸锂作为原料用于制作电动汽车的电池(battery)。这种碳酸锂的制备方法已知有如下几种。

(1)从锂含量较高(约1～1.5％)的矿物如锂辉石(spodumene)、透锂长石(petalite)或锂云母(lepidolite)提取锂，然后通过与CO₂的反应最终制备出碳酸锂。

然而，为了从矿物中提取锂，必须进行浮选、高温加热、粉碎、酸混合、提取、提纯、浓缩、沉淀等工艺，因此回收步骤复杂，而且高能耗导致成本增加，由于在提取锂的过程中使用强酸，存在环境污染严重的问题。

(2)直接利用含锂盐水(brine)中的锂。

盐水中含有的锂浓度约为0.3～1.5g/L，盐水中含有的锂主要是通过在加压条件下加入CO₂以碳酸锂的形式提取，而该碳酸锂的溶解度在0℃下约为15.4g/L、在100℃下约为7.2g/L，假设盐水中含有的锂都转换成碳酸锂，盐水中碳酸锂的量也只有1.59～7.95g/L(Li₂CO₃的分子量为74，Li的原子量为7，因此锂浓度乘以5.3，就可以估算出碳酸锂的浓度)，由于所述碳酸锂的浓度大多低于碳酸锂的溶解度，因而析出的碳酸锂的量不多，存在锂回收率非常低的问题。

目前，为了以碳酸锂的形式提取盐水中含有的锂，从天然盐湖中将盐水泵入开放的蒸发池(evaporation ponds)中贮蓄，然后经过一年以上的长时间自然蒸发，将锂浓缩成几十倍，再沉淀除杂(如Mg、Ca和B等)，通过使碳酸锂的析出量超过碳酸锂的溶解度来回收锂。

然而，这种传统方法，由于盐水的蒸发和浓缩需要花费很多时间，因此生产率低，而且在盐水的蒸发和浓缩过程中，锂与其它杂质一起以盐的形式析出，从而造成锂的损失，还存在雨季利用受到限制的问题。

(3)另一方面，韩国发明专利公开公报第2013-0113287号中提出了一种方法，先通过使水溶性反应剂即氢氧化钙与磷酸锂在水中进行反应制备出氢氧化锂水溶液后，再吹入CO₂气体，以制备碳酸锂。磷酸锂在水中的溶解度低，在20℃下溶解度为0.39g/L，因此在常规方法中，需要将磷酸锂溶解于酸中以使锂离子浸出。但是，在该专利中，通过使水溶性反应剂即氢氧化钙直接与磷酸锂中的锂进行反应，试图基于水溶液中的反应以氢氧化锂水溶液形式获得锂离子，而无需任何额外的酸处理。

然而，在该方法中，氢氧化钙与磷酸锂的反应速度不够快，因此需要很长时间才能获得浓度达到经济水平的锂离子。

因此，考虑到经济性，如果限制氢氧化钙与磷酸锂的反应时间，则所获得的氢氧化锂水溶液中的锂离子的浓度降低，存在锂离子的回收率不高的问题。

具体地，由于氢氧化钙与磷酸锂的反应速度不够快，因此在经济上可接受的反应时间内，只能回收5000ppm左右的低浓度的锂离子。

因此，在通过后续工艺制备碳酸锂之前，必须将溶液浓缩成高浓度，这需要额外的浓缩工艺，而且需要很多蒸发能量。

此外，还有诸如中国专利CN201210404254(申请号)的技术，但是存在如下问题。

该中国专利使用的起始材料为锂电池的正极材料即磷酸-锂-铁化合物。