一种粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法与流程

本发明涉及一种制备磷酸锂和碳酸锂的方法，具体涉及一种制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的发展，电池正极材料的需求得到突飞猛进的提高。磷酸铁锂材料由于其安全系数高，价格便宜等优点，得到很多电池厂家的青睐。作为磷酸铁锂的锂源，磷酸锂和碳酸锂的需求也在大幅增加。盐湖卤水沉淀碳酸锂后得到的母液中，仍然含有1~7g/l的锂，这部分锂一般采用磷酸盐类沉淀的方式得到粗制磷酸锂。粗制磷酸锂中含有10%～20%左右的碳酸锂，还含有少量的钙、镁等杂质。

2、cn109264748a公开了一种以粗制磷酸锂制备碳酸锂的方法，该方法包括以下步骤：粗制磷酸锂加入转化剂，在200-1000℃下焙烧，焙烧之前和焙烧过程中一直通入保护性气体，经过焙烧后，物料转化成磷酸盐固体和可溶性锂盐的混合物；焙烧后的物料进行湿法球磨，过滤后得到磷酸盐固体和含锂溶液；含锂溶液调节ph值为9.0-11.0，过滤除去生成的沉淀，再加入碳酸钠溶液反应，得到碳酸锂。锂回收率高达98％以上。此方案中需加入球磨处理，能耗较高，过程中需调节ph值，对设备有一定要求，且未涉及除杂步骤，工艺对原料的适应性稍差。

3、cn111533100a公开了一种电池级磷酸锂制备方法，包括如下步骤：a、预处理：将粗制磷酸锂通过熟化处理得到粗制磷酸锂熟料，将粗制磷酸锂熟料进行粉碎处理；b、初步除杂：将步骤a得到的粗制磷酸锂熟料用酸溶解后用碱调节ph值至4～7，加热后过滤，取滤液；c、二次除杂：将步骤b得到的滤液通过树脂交换除杂而得到磷酸锂粗液；d、锂磷比调节：往磷酸锂粗液中加入磷酸进行调节，得到锂磷比为n(li):n(p)＝2.95～3.05:1的磷酸锂混合液；e、沉淀反应：往磷酸锂混合液中加入沉淀剂进行沉淀反应，反应完成后离心得到磷酸锂湿料，将磷酸锂湿料洗涤、干燥后得到电池级磷酸锂；得到的电池级磷酸锂中锂元素纯度大于99.7％，锂元素的一次回收率大于95％。此方案中需将粗制磷酸锂加酸溶解，再进行相应除杂步骤，因磷酸锂全溶后溶液ph值较低，对除杂树脂的性能要求较高，且需进行进一步的配平锂磷比的步骤，导致工艺较长。沉淀过程中由于磷酸是三元酸，分步失去氢离子成盐，在这个体系中可能会生成li2hpo4，溶解度较小，导致最终产品中锂磷比不是3:1左右的值。

4、cn110759364a公开了一种利用磷酸锂制备高纯碳酸锂的方法，以粗磷酸锂为原料，包括1）将粗制磷酸锂与纯水配制搅拌混合，为粗磷酸锂浆料；2）将粗磷酸锂浆料先充入热水或通入热水蒸汽，制为粗磷酸锂溶液，3）向可溶性的澄清磷酸锂液体中，加入磷酸根离子去除剂，过滤，获得磷酸盐混合溶液；4）压滤，将磷酸盐混合溶液置于过滤装置中，在压力过滤状态下进行过滤，获得含锂溶液；5）向含锂溶液中加入除杂剂，进行除杂处理得到纯锂溶液；6）制粗碳酸锂，上步的纯锂溶液在加热状态下加入制碳酸锂助剂，进行制备粗碳酸锂反应，获得粗碳酸锂；7）制备高纯碳酸锂，向粗碳酸锂加入热纯净水，在搅拌处理1-2h，提纯处理若干次，获得高纯碳酸锂。此方案中由于需要将磷酸锂制备形成溶液，而磷酸锂溶解度不超过0.01%，在生产过程中处理量较小，难以进行扩大生产。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、锂回收率高的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：

3、（1）碳化处理：将粗制磷酸锂与水混合制备成浆体，向所述浆体中通入co2进行反应，固液分离得固相和液相；通入co2的目的主要是进行碳化，将浆体中的碳酸锂转化为可溶性的碳酸氢锂；

4、（2）液相沉淀碳酸锂：将步骤（1）所得的液相加热，取沉淀，烘干得到电池级碳酸锂；

5、（3）钙镁络合：步骤（1）所得的固相与水配成浆体，加入edta，得络合浆体；edta的作用是络合浆体中的钙、镁离子；

6、（4）气浮法除钙镁：将加压溶气水通入所述络合浆体中进行气浮反应，表面形成泡沫层后刮去泡沫，得除杂浆体；该步骤是通过加压溶气-气浮方式将络合后的钙、镁分离出浆体体系；原理为：在加压条件下，使气体溶于水中，形成过饱和状态，通入络合浆体后，减至常压，使溶解的空气析出，以微小气泡释放于水中；利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于edta络合钙镁后的物质上，使其浮力大于重力和上浮阻力，从而使其上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，达到分离的效果；

7、（5）固液分离：对所述除杂浆体固液分离，取固相洗涤、烘干，得固体物质；

8、（6）焙烧：焙烧所述固体物质，得到电池级磷酸锂；这一步的目的是去除其中的有机杂质。

9、优选地，所述粗制磷酸锂中磷酸锂的含量为65%~89%，碳酸锂的含量为3.5%~13%，钙含量≤0.5%，镁含量≤0.2%。

10、优选地，步骤（1）中，粗制磷酸锂与水的重量比为1:1~5。

11、优选地，步骤（1）中，反应时的温度为0~35℃，反应时的压强为0.1~1mpa，反应时间为30~300min。

12、优选地，步骤（2）中，加热的温度为60~100℃，加热的时间为30~300min。

13、优选地，步骤（3）中，固相与水的重量比为1:1~3。

14、优选地，步骤（3）中，加入edta的量为固体质量的0.01~1%。edta用于络合浆体中的钙、镁离子，在后续步骤中可去除，可以过量加入。

15、优选地，步骤（3）中，加入edta后加热浆体，温度为25~90℃，时间为5~100min。

16、优选地，步骤（4）中，所述加压溶气水的储存压强为1~10mpa。

17、优选地，步骤（4）中，所述气浮反应的温度为25~90℃，所述气浮反应的时间为30~300min。

18、优选地，步骤（4）中，所述加压溶气水中溶解的气体为空气。加压溶气水中的气体不参与反应即可，选择空气主要是基于成本考虑。

19、优选地，步骤（5）中，用水洗涤；洗涤的用水量为固体重量的1~20倍。磷酸锂在水中的溶解度小，用水洗涤可除去可溶性杂质。

20、优选地，步骤（6）中，所述焙烧的温度为200~600℃，所述焙烧的时间为30~300min。能够实现有机物杂质的分解即可。

21、本发明有益效果：

22、（1）本发明通过碳化法先回收粗制磷酸锂中的碳酸锂，直接制备电池级碳酸锂，再回收磷酸锂，避免酸溶除杂工艺中锂磷比的问题，用酸量大的问题；

23、（2）本发明涉及的工艺流程及设备简单，需要的投资少，锂回收率高。

技术特征：

1.一种粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述粗制磷酸锂中磷酸锂的含量为65%~89%，碳酸锂的含量为3.5%~13%，钙含量≤0.5%，镁含量≤0.2%。

3.根据权利要求1或2所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（1）中，粗制磷酸锂与水的重量比为1:1~5；反应时的温度为0~35℃，反应时的压强为0.1~1mpa，反应时间为30~300min。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（2）中，加热的温度为60~100℃，加热的时间为30~300min。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（3）中，固相与水的重量比为1:1~3；加入edta的量为固体质量的0.01~1%。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（3）中，加入edta后加热浆体，温度为25~90℃，时间为5~100min。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述加压溶气水的储存压强为1~10mpa；所述气浮反应的温度为25~90℃，所述气浮反应的时间为30~300min。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述加压溶气水中溶解的气体为空气。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（5）中，用水洗涤；洗涤的用水量为固体重量的1~20倍。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤（6）中，所述焙烧的温度为200~600℃，所述焙烧的时间为30~300min。

技术总结一种粗制磷酸锂制备电池级磷酸锂和电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：碳化处理；液相沉淀碳酸锂；钙镁络合；气浮法除钙镁；固液分离；焙烧。本发明通过碳化法先回收粗制磷酸锂中的碳酸锂，直接制备电池级碳酸锂，再回收磷酸锂，避免酸溶除杂工艺中锂磷比的问题，用酸量大的问题；本发明涉及的工艺流程及设备简单，需要的投资少，锂回收率高。技术研发人员：艾自强,谢超,夏适,梁晓玲,谢晶磊,陈龙受保护的技术使用者：中蓝长化工程科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27