[发明专利]一种制备电池级氢氧化锂和碳酸锂的方法和系统

权利要求书

1.一种制备氢氧化锂和碳酸锂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)氢氧化锂合成：使氯化锂与第一碱在溶剂中进行一级苛化反应，反应后分离得到一级苛化渣和一级苛化母液，使一级苛化母液与第二碱进行二级苛化反应，反应后分离得到二级苛化渣和二级苛化母液，任选地使N级苛化母液与第N+1碱进行N+1级苛化反应，反应后分离得到N+1级苛化渣和N+1级苛化母液，其中N≥2，所得各级苛化渣为氢氧化锂粗品；

(2)氢氧化锂除杂：对氢氧化锂粗品连续进行两次或两次以上洗涤、分离，得到各次氢氧化锂洗涤液和最后一次氢氧化锂洗涤渣，将最后一次氢氧化锂洗涤渣配置成溶液，经过蒸发结晶、分离，得到氢氧化锂结晶母液和氢氧化锂结晶渣，对氢氧化锂结晶渣进行后处理，得到氢氧化锂产品；

(3)碳酸锂合成：对步骤1中得到的最后一级苛化母液进行蒸发浓缩、分离，得到苛化液浓缩液和苛化液浓缩渣，将苛化液浓缩液用作步骤1中二级或二级以上苛化反应的碱源，将苛化液浓缩渣配置成溶液，通入二氧化碳进行沉锂反应，反应后分离得到碳酸锂粗品；

(4)碳酸锂除杂：将碳酸锂粗品配置成溶液，进行蒸发结晶、分离，得到碳酸锂结晶母液和碳酸锂结晶渣，对碳酸锂结晶渣进行洗涤、分离，得到碳酸锂洗涤渣，对碳酸锂洗涤渣进行后处理，得到碳酸锂产品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：

在步骤1中进行两级苛化反应；

在步骤1中采用过滤、优选压滤的方式进行分离；

步骤1中，各级苛化渣的含湿率不高于8wt％；

步骤1中，氯化锂以固体氯化锂或含氯化锂的溶液的形式提供；优选地，所述含氯化锂的溶液选自含氯化锂的卤水、步骤2中得到的一次氢氧化锂洗涤液或其组合；

步骤1中，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨或其组合，优选为氢氧化钠；

步骤1中，碱以固体碱或碱溶液的形式提供；碱溶液优选为碱的水溶液；

步骤1中，一级苛化反应中碱对氯化锂的投料摩尔比为(0.8-2):1，优选(0.8-1.3):1；

步骤1中，一级苛化反应体系中反应前锂离子的浓度为20-35g/L；

步骤1中，各级苛化反应温度和各级分离温度各自独立为10-80℃；

步骤1中，一级苛化反应时间为0.5-1h；

步骤1中，N级苛化反应时间各自独立为1-2h，其中N≥2；

步骤1中，各级苛化反应温度与同一级分离温度相同；

步骤1中，N级苛化反应中碱与N-1级苛化反应中碱的投料摩尔比为1:(0.7-0.85)，其中N≥2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：

步骤2中，将步骤1中所得各级苛化渣合并后进行洗涤；

在步骤2中采用过滤、优选压滤的方式进行分离；

步骤2中，各次洗涤、分离后的氢氧化锂洗涤渣的含湿率不高于8wt％；

在步骤2中对氢氧化锂粗品进行两次洗涤、分离；

在步骤2中使用氢氧化锂溶液、各次氢氧化锂洗涤液、氢氧化锂结晶母液或其混合物对氢氧化锂粗品进行洗涤，其中可用于第N次洗涤的氢氧化锂洗涤液为第M次氢氧化锂洗涤液，其中M＞N；优选地，在步骤2中使用氢氧化锂溶液、第N+1次氢氧化锂洗涤液或其混合物对氢氧化锂粗品进行第N次洗涤，其中N≤洗涤总次数-1，使用氢氧化锂溶液、氢氧化锂结晶母液或其混合物对氢氧化锂粗品进行最后一次洗涤；所述氢氧化锂溶液优选为饱和氢氧化锂溶液；

步骤2中，将一次氢氧化锂洗涤液用作步骤1中一级苛化反应的原料；

步骤2中，各次洗涤所用的液体与氢氧化锂粗品的质量比各自独立为1.5-2.2:1；

步骤2中，各次洗涤时间各自独立为1h-3h；

步骤2中，各次洗涤温度和各次洗涤后的分离温度各自独立为10-80℃；

步骤2中，各次洗涤温度与同一次洗涤后的分离温度相同；

步骤2中，将最后一次氢氧化锂洗涤渣配置成水溶液；

步骤2中，蒸发压力为-0.04MPa至-0.085MPa；

步骤2中，蒸发终温与蒸发结晶后的分离温度不高于80℃；

步骤2中，蒸发终温与蒸发结晶后的分离温度相同；

在步骤2中使用强制循环蒸发器进行蒸发结晶；

步骤2中，对氢氧化锂结晶渣进行的后处理包括烘干和任选的除磁。