[发明专利]一种粗制碳酸锂石灰苛化碳化生产高纯碳酸锂的方法

说明书

本发明公开了一种粗制碳酸锂石灰苛化碳化生产高纯碳酸锂的方法，包括步骤：1）将粗制碳酸锂加水除去可溶盐，分离的固体与水、生石灰搅拌反应，固液分离得到氢氧化锂溶液；2）浓缩；3）浓缩液中加入除杂剂搅拌反应，固液分离得到精制液；4）一部分精制液吸收二氧化碳碳化后过滤，获得碳酸氢锂溶液；5）碳酸氢锂溶液与另一部分精制液混合反应，得到高纯级碳酸锂。本发明将传统的氢氧化锂吸收二氧化碳的碳化沉锂的气—液反应过程转化成了液—液反应，可增大溶液中杂质的容忍度，结晶温和，易于控制产品纯度和粒度，不易形成杂质的包裹，减少了洗涤工序，省去了离子交换和碳酸氢锂热解的工序，使投资费用和蒸发负荷大大降低，能够实现较大利润。

技术领域

本发明涉及锂盐的制备技术领域，具体涉及一种从粗制碳酸锂石灰苛化碳化生产高纯碳酸锂的方法。

背景技术

锂作为“21世纪能源新贵”，是自然界最轻的金属，有着电导率高和化学活性强等特点。同时，锂也是能量密度最高的电池材料，被称为“能源金属”和“推动世界前进的重要元素”。高纯碳酸锂已被广泛应用到电池、医药、军工、航天等领域，是制备其他高纯锂盐的原料，高纯碳酸锂的制备已成为近年来研究的热点之一。但高纯碳酸锂制备和纯化过程中存在诸多问题，传统路线一般通过离子交换、碳化热解等方式除杂，流程复杂，成本高，特别是高温热解过程，溶液中的杂质很容易被析出或者被包裹，导致大部分初级产品都无法达到要求因此，针对碳酸锂粗品提纯显得颇为重要。本申请采用碳酸氢锂溶液与氢氧化锂溶液混合结晶，不需要高温热解，碳酸锂结晶过程温和，结晶效果好，溶液中的杂质不会进入碳酸锂产品中，可以简单的获得高纯碳酸锂产品。

目前，有关碳酸锂粗品提纯的专利（如CN 110357129 B）主要采用碳化分解法，将普通碳酸锂用纯净二氧化碳高压碳化，母液过滤后的清液将不溶性碳酸盐杂质除去，纯化后的二次母液进入热解釜分解，热解液中的碳酸锂固体用离心过滤机过滤后，得到工业级或电池级碳酸锂，此方法具有较强的操作可行性，制得的碳酸锂纯度高且不易发生二次聚集，母液可以循环利用，但是存在热解过程能耗大，粒径大易包晶等问题。

对于石灰苛化除杂阶段，专利CN 109824066 A提供了一种由工业级碳酸锂（碳酸锂含量≥98.5%）制备电池级氢氧化锂的方法，将工业级碳酸锂加入氢氧化钙浆料混合搅拌，然后过滤，然后加入草酸，然后经过精密过滤，得到的滤液经过阴离子离子交换树脂，可很好地去除氢氧化锂溶液中的硫酸根等阴离子，该工艺原料是工业级碳酸锂成本高，除杂过程比较复杂。

对于氢氧化锂溶液的沉锂阶段，专利CN 110615453 A提供了一种直接制备电池级碳酸锂的方法，先用稀酸反调pH值，再用乙二胺二邻苯基乙酸钠络合金属杂质元素，然后用NaOH反调pH值，很好地去除了残余金属杂质元素，提高了碳酸锂纯度。但是采用碳酸钠做沉淀剂时，沉淀温度并不高，沉淀速度却很快，碳酸锂结晶很细且易团聚，大量的 Na⁺被包藏，单纯通过多次水洗涤不仅造成浪费和成本升高，钠离子也很难完全去除。专利CN106830020 B提供了一种4N高纯碳酸锂的制备方法，包括工业级氢氧化锂溶解精滤步骤、碳化沉锂及分离洗涤步骤。其中工业级氢氧化锂无需进行重结晶提纯，而是直接用于与二氧化碳反应得到高纯碳酸锂产品，但是该法对 LiOH 溶液要求高，外购工业级氢氧化锂原料杂质含量难保证，原料成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种从粗制碳酸锂石灰苛化碳化生产高纯碳酸锂的方法，此方法不仅具有原料来源广、原料成本低、除杂能力强、操作方便、沉锂过程不易形成对杂质的包裹，品质更稳定，市场竞争力强。

一种从粗制碳酸锂石灰苛化碳化生产碳酸锂的方法，包括如下步骤：

（1）将粗制碳酸锂加水洗涤除去可溶盐，分离的固体与水、生石灰搅拌反应，固液分离得到氢氧化锂溶液；

（2）氢氧化锂溶液浓缩；

（3）氢氧化锂浓缩液中加入除杂剂搅拌反应，固液分离得到氢氧化锂精制溶液；

（4）一部分氢氧化锂精制液吸收二氧化碳碳化后过滤，获得碳酸氢锂溶液；