[发明专利]一种粗碳酸锂的氢化-泡沫浮选一步法提纯制备电池级碳酸锂的工艺

说明书

本发明提供一种粗碳酸锂的氢化‑泡沫浮选一步法提纯制备电池级碳酸锂的工艺，其特征在于：(1)在混合槽中加入纯净水和粗碳酸锂，配成一定浓度的粗碳酸锂浆料，再加入预先配制的一定浓度的阴离子表面活性剂溶液，搅拌均匀后用泵打入氢化塔；(2)向所述氢化塔中通入CO₂气体进行氢化反应和泡沫浮选，塔顶产生的泡沫用刮板刮出，收集至一容器中，加入消泡剂消泡后进行回收处理；(3)将浮选后的氢化液用泵打入带搅拌的热解槽中加热一定时间，得到碳酸锂悬浮液；(4)将碳酸锂悬浮液离心过滤，滤饼用纯净水洗涤，再进行离心过滤，滤饼经烘干粉碎后即可得到电池级碳酸锂产品。

技术领域

本发明涉及碳酸锂提纯技术领域，具体的，涉及一种粗碳酸锂的氢化-泡沫浮选一步法提纯制备电池级碳酸锂的工艺。

背景技术

锂离子电池作为一种新的储能电池产品，广泛应用于日用消费电子产品、电动工具、交通工具及发电厂的储能电源系统。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等锂盐产品，其中锂的来源主要是氢氧化锂和碳酸锂，大多是从盐湖卤水和锂矿石中提取。由于盐湖卤水和锂矿石中锂的含量低，提取工艺复杂，所生产的锂盐产品大部分为工业级碳酸锂(又称为粗碳酸锂)，其碳酸锂含量一般低于99.2％。一些金属离子杂质对锂离子电池正极材料的性能有很大影响，因此对合成原料的纯度有较高要求。生产电池正极材料用的电池级碳酸锂要求纯度99.5％以上。

目前，氢化分解法是粗碳酸锂的主要提纯方法之一。中国发明专利(申请号为CN202210710500.9)公开了粗碳酸锂的氢化分解提纯方法，其技术方案是将粗碳酸锂与纯净水混合均匀配成浆液，然后采用多级碳化的方式制备碳酸氢锂溶液，再将碳酸氢锂溶液加热分解，脱去二氧化碳气体，得到含碳酸锂晶体的悬浮液；最后将碳酸锂晶体悬浮液进行离心、洗涤、干燥处理，得到纯化碳酸锂。该发明专利没有提到如何除去杂质金属离子，实施例中的碳酸锂纯度仅在97.9～99.3％范围。中国发明专利(申请号为CN202211286999.1)公开了粗碳酸锂的氢化分解提纯方法，其技术方案是在低温下，在含一定浓度的粗碳酸锂悬浮液的碳化塔内通入二氧化碳，使之与碳酸锂反应生成碳酸氢锂溶液，然后将碳酸氢锂溶液通过离子交换法除去其中的金属离子杂质，再将除杂后的碳酸氢锂溶液加热至85℃～95℃，使碳酸氢锂分解为不溶性的碳酸锂，再经过滤、烘干后得到纯化的碳酸锂。该法虽然工艺比较简单，但是离子交换树脂需要再生。

发明内容：

为了克服现有粗碳酸锂提纯技术中存在的缺点，本发明提供了一种粗碳酸锂的氢化-泡沫浮选一步法提纯制备电池级碳酸锂的方法。本发明的技术原理是首先将CO₂气体通入粗碳酸锂浆料生成碳酸氢锂溶液(简称氢化液，下同)，然后利用阴离子表面活性剂的带负电荷亲水基团与氢化液中的杂质金属离子通过静电作用结合，再利用表面活性剂的起泡性能，通过鼓泡法使表面活性剂形成泡沫进行浮选，结合了杂质金属离子的泡沫从氢化塔顶逸出，从而达到去除氢化液中杂质金属离子的目的。为了使生产工艺更加简单，本发明先将阴离子型表面活性剂溶液加入氢化液中，再通入CO₂气体，使氢化反应和泡沫浮选同步进行。本发明的技术方案包括如下步骤：(1)在混合槽中加入纯净水和粗碳酸锂，配成一定浓度的粗碳酸锂浆料，再加入预先配制的一定浓度的阴离子表面活性剂溶液，搅拌均匀后用泵打入氢化塔；(2)向所述氢化塔中通入CO₂气体进行氢化反应和泡沫浮选，塔顶产生的泡沫用刮板刮出，收集至一容器中，加入消泡剂消泡后进行回收处理；(3)将浮选后的氢化液用泵打入带搅拌的热解槽中加热，得到碳酸锂悬浮液；(4)将碳酸锂悬浮液离心过滤，滤饼用纯净水洗涤，再进行离心过滤，滤饼经烘干粉碎后即可得到电池级碳酸锂产品。

进一步的，所述步骤中，所述粗碳酸锂浆料的质量浓度为4％～8％。

进一步的，所述步骤中，CO₂气体的流速为4～8L/min，通气时间为40～120min。