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碳酸锂是锂的基础性化合物,有多种工业用途,广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航 空航天、军事工业和制冷、焊接、锂合金、锂电池、受控核聚变反应堆、医药等领域。此外,碳 酸锂作为一种锂的基础原材料,可转化成其它多种锂化合物。电池级碳酸锂主要用于生产 钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂或镍钴锰酸锂等锂离子电池正极材料。
一种利用电池级碳酸锂沉锂母液回收制备高纯碳酸锂的工艺,包括如下工艺步 骤:
1)碳酸锂沉锂母液的预处理:将碳酸锂沉锂母液通过孔径为0.7厘米—1.2厘米的 过滤网,后向过滤后的碳酸锂沉锂母液中加入沉淀剂,用搅拌机搅拌10min—15min,直至碳 酸锂沉锂母液底部出现钙盐沉淀或镁盐沉淀,并将沉淀分离,得到母液I。
2)母液I的酸化:向步骤1)得到的母液I中加入适量酸性溶液将碳酸锂沉锂母液, 将碳酸锂沉锂母液的PH值调节至2—4,后向母液I内添加1/20母液I质量的研磨后的石灰 粉,并在80℃-90℃的高温下,进行苟化反应,得到含有氢氧化锂的母液II。
3)母液II的浓:将步骤2)得到的母液II放入140℃-160℃的蒸发室中一定时间, 直至母液II中的水分量变为母液II的4/5后,向母液II中通入70%的氢氧化锂溶液,然后再 次将母液II置于140℃-160℃中一定时间,将母液II中的水分量变为母液II的4/5得到浓 缩后的母液III。
4)母液III的酸化:向步骤3)得到的母液III中通入1/20母液III质量的60%- 70%硫酸钠溶液,搅拌12min-17min,并将通入硫酸钠溶液后的母液III放入低温室中进行 冷析,将硫酸根冷冻析出,得到氢氧化钠和氢氧化锂的混合溶液,并向该溶液中通过大量二 氧化碳,直至将混合溶液的PH值调节至2-4,得到含有碳酸钠和碳酸锂的混合溶液。
5)氢氧化锂的萃取:将步骤4)中得到的碳酸钠和碳酸锂的混合溶液与萃取剂1:2 进行混合,搅拌5min-6min,后静置30min-40min,然后将上层的碳酸钠和下层的碳酸锂分离,得到碳酸锂溶液。
6)碳酸锂的获取:将步骤5)中得到的碳酸锂溶液进行浓缩和重结晶处理得到碳酸锂固体。
一种工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法,具体步骤为:
(1)溶解:配制130g/L的甲酸溶液,缓慢添加工业级碳酸锂进行溶解,待反应至中性无气泡产生时停止加入,使用精密过滤装置过滤得甲酸锂液;
(2)除杂:先用CH-93阳离子交换树脂处理甲酸锂液除去可溶性杂质,再用精密过滤装置进行过滤除去不溶性颗粒,得到净化后的甲酸锂液;
(3)再沉淀:将净化后甲酸锂液升温至60℃,缓慢加入碳酸铵固体,加入量为理论沉锂所需量的1.3倍,加入完毕后继续反应1h,过滤后得碳酸锂和反应后液,碳酸锂再进行水洗2次;
(4)煅烧:水洗后碳酸锂在300℃下进行煅烧2h,最终得电池级碳酸锂产品。
在本实施例中,甲酸溶液浓度为130g/L,溶解后溶液中锂含量为19.6g/L,最终所得反应后液中锂含量为1.5g/L,单次处理锂金属量为18.1g/L,单次锂回收率为92.34%。
从工业级碳酸锂提纯电池级碳酸锂的方法如下:
称取20g工业级Li2CO3,倒入600ml烧杯中,量取200ml去离子水加入,并不断搅拌混合成均匀的Li2CO3浆料。量取甲酸20ml,倒入分液漏斗中,调节使甲酸逐滴加入持续匀速搅拌的Li2CO3浆料中,得到可溶性澄清溶液。称取20g尿素,用50ml去离子水溶解,倒 入上述澄清溶液中,将混合液体放入水浴锅,调节温度80℃,称取5g氢氧化锂溶于80ml去离子水中,用滴管加入调节混合液体pH在10左右,并不断搅拌,反应5h,取出抽滤得到白色沉淀,并用去离子水反复清洗、抽滤4次,得到固体放100℃烘箱中烘烤35小时,得到白色粉末状碳酸锂产品。
[1] [中国发明] CN201711171953.4 一种利用电池级碳酸锂沉锂母液回收制备高纯碳酸锂的工艺
[2] [中国发明] CN201911311966.6 一种工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法
[3] [中国发明] CN200910163250.6 从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法