一种高纯度碳酸锂的制备方法与流程

本发明属于碳酸锂制备的，涉及一种高纯度碳酸锂的制备方法。

背景技术：

1、随着全球新能源汽车产业的快速发展，带动了动力电池的关键原料电池级碳酸锂的市场需求。

2、目前，通过改善焙烧、浸出及净化条件，已经可以使锂云母中锂的收率提高到85％，但在沉锂和析钠过程，由于一直沿用锂辉石制备碳酸锂的工艺思路，不仅制备的碳酸锂品质难以满足电池级要求，而且析钠过程锂的损失也较大，造成锂云母总的回收率偏低。由于锂云母和锂辉石锂中锂含量及杂质含量不同，造成了浓缩净化液中钠及钾盐的浓度大不相同，因而，沉锂反应是制备得到碳酸锂产品的最重要的一步。

3、目前，常见的碳酸锂制备方法包括由含有高浓度氯化锂、氯化钠、氯化钾等无机盐的沉锂液和碳酸钠溶液反应生成碳酸锂晶体沉淀，再经过搅洗，过滤，烘干等步骤制备得到纯度较高的工业级碳酸锂甚至电池级碳酸锂。

4、cn108285158a公开了一种电池级碳酸锂的制备方法，采用硫酸盐法，将锂云母矿、硫酸钠和石灰石焙烧，浸出液蒸发浓缩，添加碳酸钠进行一次沉锂后冷却析钠；然后进行二次沉锂。净化液经过一次沉锂和二次沉锂后，锂的总回收率高，产品满足电池级碳酸锂要求。

5、cn102515212a公开了一种电池级碳酸锂的制备方法，它包括沉锂反应、分离干燥两大步骤：沉锂反应，将硫酸锂溶液加入沉锂反应器中，加入氨和二氧化碳，反应获得碳酸锂料浆；分离干燥：将碳酸锂料浆过滤获得湿碳酸锂沉淀和沉锂母液，湿碳酸锂经过洗涤、干燥得到电池级碳酸锂。

6、由于沉锂液中含有氯化钠、氯化钾浓度较高的杂盐，以及碳酸钠溶液中钙杂质的存在，使得反应得到的碳酸锂晶体中钠、钾、钙等杂质元素极易超标，导致产品不合格。如何通过有效可控的手段降低碳酸锂产品中的杂质含量，是目前需要解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高纯度碳酸锂的制备方法，本发明通过简单的方法可以减少碳酸锂晶体中钠、钾、硼、钙等杂离子的包裹或掺杂，进而制备出电池级碳酸锂。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种高纯度碳酸锂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、(1)将碳酸钠溶液经过螯合树脂吸附柱进行预处理，得到精制碳酸钠；

5、(2)将预加热的沉锂液滴加到加热处理的精制碳酸钠溶液中，对得到的反应物进行抽滤处理，得到所述高纯度碳酸锂。

6、本发明所述方法通过螯合树脂的预处理，控制了沉锂原料之一(碳酸钠溶液)可能引入的离子杂质，避免了因碳酸钠原料中含有钙等杂质导致的产品中离子杂质超标。此外，本发明采用反滴方式进行沉锂反应，通过对沉锂液和碳酸钠溶液的双控温，有效减少了反应过程中碳酸锂对钠、钾等离子杂质的包裹，从而有效控制产品中离子杂质的含量，所得产物杂质指标能够达到电池级碳酸锂的标准。

7、优选地，步骤(1)所述碳酸钠溶液的质量浓度为20～25wt％，例如：20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％等。

8、优选地，所述螯合树脂包括d851型树脂。

9、优选地，所述除钙处理后将溶液转移至四口玻璃反应瓶中。

10、优选地，步骤(2)所述加热处理的温度为80～100℃，例如：80℃、85℃、88℃、90℃、95℃或100℃等。

11、优选地，所述加热处理同时进行机械搅拌。

12、优选地，所述机械搅拌的速度为200～350rpm，例如：200rpm、250rpm、280rpm、300rpm或350rpm等。

13、优选地，步骤(2)所述沉锂液由向蒸发浓缩得到的浓缩沉锂液中添加去离子水，混合均匀制得。

14、优选地，所述去离子水的添加量为沉锂液体积的1～10％，例如：1％、3％、5％、7％、9％或10％等。

15、优选地，步骤(2)所述沉锂液预加热温度为40～80℃，例如：40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等。

16、步骤(2)所述沉锂液中锂离子的质量浓度为20～30g/l，例如：20g/l、22g/l、25g/l、28g/l或30g/l等。

17、优选地，步骤(2)所述滴加的速度为液量的0.5～2％/min，例如：0.5％/min、0.8％/min、1％/min、1.5％/min或2％/min等。

18、优选地，步骤(2)所述滴加完成后进行保温处理。

19、优选地，所述保温处理的温度为80～100℃，例如：80℃、82℃、85℃、90℃、95℃或100℃等。

20、优选地，所述保温处理的时间为10～60min，例如：10min、20min、30min、40min、50min或60min等。

21、优选地，步骤(2)所述抽滤处理后得到的碳酸锂中水分含量≤10％。

22、优选地，步骤(2)所述抽滤处理后进行热水搅洗、过滤和烘干处理。

23、优选地，所述热水搅洗的温度为80～95℃，例如：80℃、85℃、88℃、90℃、95℃或100℃等。

24、优选地，所述热水搅洗的速度为200～350rpm，例如：200rpm、250rpm、280rpm、300rpm或350rpm等。

25、优选地，所述热水搅洗的次数为3～4次，例如：3次或4次。

26、作为本发明的优选方案，所述制备方法包括以下步骤：

27、(1)将质量浓度为20～25wt％的碳酸钠溶液经过螯合树脂吸附柱进行预处理，去除钙等金属离子杂质离子，得到精制碳酸钠溶液；

28、(2)将锂离子浓度为20～30g/l的沉锂液，预加热至40～80℃，以液量的0.5～2％/min的速度滴加到80～100℃的精制碳酸钠溶液中，对得到的反应物进行抽滤处理，再用纯水对反应物进行搅洗3～4次，得到所述高纯度碳酸锂。

29、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

30、(1)本发明通过螯合树脂精制碳酸钠溶液，稀释富锂液中杂盐浓度以及预加热沉锂液的手段，有效控制、减少了碳酸锂晶体中钠、钾、钙、硼等杂质离子的含量，使杂质含量能够稳定达到电池级碳酸锂的标准。

31、(2)本发明所述方法制得高纯度碳酸锂中钾含量可达6.5mg/kg，钠含量可达97mg/kg，钙含量可达9.5mg/kg，硼含量可达5.2mg/kg，达到电池级标准。

技术特征：

1.一种高纯度碳酸锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳酸钠溶液的质量浓度为20～25wt％；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热处理的温度为80～100℃；

4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沉锂液由向蒸发浓缩得到的浓缩沉锂液中添加去离子水，混合均匀制得；

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沉锂液的预加热温度为40～80℃。

6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沉锂液中锂离子的质量浓度为20～30g/l。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述滴加的速度为液量的0.5～2％/min。

8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述滴加完成后进行保温处理；

9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述抽滤处理后得到的碳酸锂中水分含量≤10％；

10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种高纯度碳酸锂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将碳酸钠溶液经过螯合树脂吸附柱进行预处理，得到精制碳酸钠溶液；(2)将预加热的沉锂液滴加到高温碳酸钠溶液中，对得到的反应物进行抽滤处理，得到所述高纯度碳酸锂，本发明通过简单的方法可以减少碳酸锂晶体中杂离子的包裹或掺杂，进而制备出电池级碳酸锂。技术研发人员：袁雪,欧洋,赵伟国,孙家宽受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2