一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法与流程

本发明属于化工，具体涉及一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法。

背景技术：

1、以锂矿石为原料提取锂的工艺主要为石灰法和硫酸法。其中硫酸法是利用硫酸将锂矿石中的金属氧化物反应，生成硫酸盐，得到酸化熟料。酸化熟料经制浆、除杂等操作后，进行一次沉锂，沉淀经精制后即得碳酸锂。一次沉锂后的母液中尚含有部分锂离子，同时还含有杂质，如na+、k+等。

2、硫酸钾是一种重要的化学品，广泛应用于农业、化工、医药等领域。如作为优质无氯钾肥，其所含的硫元素吸湿性小，是植物所需的中量营养元素。在工业上，硫酸钾可以用于制造玻璃、磷酸盐、染料、颜料、火药等化工产品。此外，工业硫酸钾还可以用于制造电池、电解液、电镀液等电子化学品。工业硫酸钾是一种重要的医药原料，可以用于制造药物、化妆品、口腔清洁剂等产品。它可以用于治疗高血压、心脏病、肾脏疾病等疾病，还可以用于口腔清洁、皮肤护理等方面。我国硫酸钾产量较少，主要依靠进口，价格较昂贵。

3、因此，提供一种方法，不仅可以从一次沉锂后的母液中回收锂离子，还能制备高纯硫酸钾，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，不仅可以从一次沉锂后的母液中回收锂离子，还能制备高纯硫酸钾。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明公开的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，包括如下步骤：以硫酸法生产碳酸锂的一次沉锂母液为原料，所述方法包括以下步骤：

4、s1.脱碳、蒸发：将一次沉锂母液脱碳后再蒸发浓缩；

5、s2.分离钾芒硝：将蒸发浓缩后的母液降温，分离出钾芒硝；

6、s3.分离硫酸钠：将分离钾芒硝后的母液降温，分离出硫酸钠；

7、s4.硫酸钠反应生成钾芒硝：向步骤s3分离出的硫酸钠中加入氯化钾溶液，加热反应生成钾芒硝和氯化钠；

8、s5.分离氯化钠：将步骤s4中生成的钾芒硝和氯化钠混合物进行分离，得到氯化钠和钾芒硝；

9、s6.氯化钾转化制硫酸钾：将步骤s5分离氯化钠后的钾芒硝与步骤s2得到的钾芒硝合并；再加入氯化钾溶液反应，生成硫酸钾和氯化钠；

10、s7.分离氯化钠：将步骤s6生成的硫酸钾和氯化钠混合物进行分离，分别得到氯化钠和硫酸钾。

11、本发明以一次沉锂母液为原料回收锂并制备高纯度的硫酸钾，申请人惊讶地发现，通过先沉降钾芒硝再沉降硫酸钠的方法，能有效地将na+、k+从母液中分离出来，使其后续能获得电池级的碳酸锂；并且利用副产的高纯度硫酸钠与钾芒硝，能制备得到高纯硫酸钾。

12、本发明的部分实施方案中，一次沉锂母液中硫酸锂含量小于等于7wt.％，硫酸钠含量为5-27wt.％，硫酸钾含量为8-19wt.％。

13、本发明的部分实施方案中，所述步骤s1中，向一次沉锂母液中加入酸溶液，以去除碳酸根；优选地，加入酸溶液使一次沉锂母液中的ph值为4-8；更优选地，所述酸溶液为硫酸溶液；

14、优选地，将脱碳后的母液采用mvr高效蒸发器进行浓缩，进一步优选地，浓缩至硫酸锂浓度≥30g/l。

15、本发明的部分实施方案中，所述步骤s2中，将蒸发浓缩后的母液降温至25℃±5℃，钾芒硝析出，经液固分离，分离出钾芒硝晶浆。

16、本发明的部分实施方案中，所述步骤s3中，将分离钾芒硝后的母液降温至≤0℃，硫酸钠析出，经液固分离，分离出硫酸钠晶浆。

17、本发明的部分实施方案中，步骤s4中，向步骤s3分离出的硫酸钠中加入等摩尔量的氯化钾溶液，反应生成钾芒硝和氯化钠；

18、优选地，氯化钾溶液的质量浓度为5～10％；

19、优选地，反应温度为80～100℃。

20、本发明的部分实施方案中，步骤s5中分离氯化钠：将步骤s4中生成的钾芒硝和氯化钠降温至-5～0℃，结晶分离出钾芒硝，再蒸发结晶分离出氯化钠。。

21、本发明的部分实施方案中，所述步骤s6中，根据合并后的钾芒硝中硫酸根的总量，加入等摩尔的氯化钾溶液反应，生成硫酸钾和氯化钠；

22、优选地，氯化钾溶液的质量浓度为5～10％；

23、优选地，反应温度为25～50℃。

24、本发明的部分实施方案中，所述步骤s7中，将步骤s6生成的硫酸钾和氯化钠混合物降温至-5～0℃，结晶分离出硫酸钾，再蒸发结晶分离出氯化钠。

25、本发明的部分实施方案中，所述方法制得的硫酸钾纯度大于99％。

26、本发明的部分实施方案中，还包括步骤s8：将分离硫酸钠后的母液中加入碳酸钠，升温，二次沉锂；优选地，将分离硫酸钠后的母液中加入过量碳酸钠；更优选地，碳酸钠加入量根据硫酸锂浓度过量5-10％；优选地，升温至≥90℃，二次沉锂。

27、本发明的部分实施方案中，二次沉锂后的母液返回，与一次沉锂母液合并，循环步骤s1-s8。

28、本发明的部分实施方案中，二次沉锂所得沉淀经搅洗，碳化热析，得到电池级碳酸锂。其中，搅洗，碳化热析均为现有技术。

29、二次沉锂所得沉淀中碳酸锂含量≥90wt.％。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明设计科学，构思巧妙，本发明创造性地利用以硫酸法生产碳酸锂的一次沉锂母液为原料，通过先沉降钾芒硝再沉降硫酸钠的方法，能有效地将na+、k+从母液中分离出来，使其后续能获得电池级的碳酸锂；并且利用副产的高纯度硫酸钠与钾芒硝制备得到高纯硫酸钾。本发明实现了资源的充分利用，经济价值好，值得推广应用。

技术特征：

1.一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，以硫酸法生产碳酸锂的一次沉锂母液为原料，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，一次沉锂母液中硫酸锂含量小于等于7wt.％，硫酸钠含量为5-27wt.％，硫酸钾含量为8-19wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤s1中，向一次沉锂母液中加入酸溶液，以去除碳酸根；优选地，加入酸溶液使一次沉锂母液中的ph值为4-8；更优选地，所述酸溶液为硫酸溶液；

4.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤s2中，将蒸发浓缩后的母液降温至25℃±5℃，钾芒硝析出，经液固分离，分离出钾芒硝晶浆。

5.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤s3中，将分离钾芒硝后的母液降温至≤0℃，硫酸钠析出，经液固分离，分离出硫酸钠晶浆。

6.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，步骤s4中，向步骤s3分离出的硫酸钠中加入等摩尔量的氯化钾溶液，反应生成钾芒硝和氯化钠；优选地，氯化钾溶液的质量浓度为5～10％；

7.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，分离氯化钠：步骤s5中，将步骤s4中生成的钾芒硝和氯化钠混合物降温至-5～0℃，结晶分离出钾芒硝，再蒸发结晶分离出氯化钠。

8.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤s6中，根据合并后的钾芒硝中硫酸根的总量，加入等摩尔的氯化钾溶液反应，生成硫酸钾和氯化钠；

9.根据权得要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤s7中，将步骤s6生成的硫酸钾和氯化钠混合物降温至-5～0℃，结晶分离出硫酸钾，再蒸发结晶分离出氯化钠。

10.根据权利要求1或2所述的一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，其特征在于，所述方法制得的硫酸钾纯度大于99％。

技术总结本发明公开了一种沉锂母液制备高纯硫酸钾的方法，属于化工技术领域。本发明方法以硫酸法生产碳酸锂的一次沉锂母液为原料，其步骤为：将一次沉锂母液脱碳后蒸发浓缩，将浓缩母液降温，分离出钾芒硝；将分离钾芒硝后的母液降温，分离出硫酸钠；向硫酸钠中加入氯化钾，反应生成钾芒硝和氯化钠，分离氯化钠；将分离氯化钠后的钾芒硝与从母液中分离出的钾芒硝合并；再加入氯化钾反应，而后分离生成的硫酸钾和氯化钠，得到氯化钠和硫酸钾。本发明以一次沉锂母液为原料，先沉降钾芒硝再沉降硫酸钠，将Na<supgt;+</supgt;、K<supgt;+</supgt;从母液中分离，后续能获得电池级碳酸锂；并利用副产的高纯度硫酸钠与钾芒硝制得到高纯硫酸钾。本发明实现了资源的充分利用，经济价值好。技术研发人员：高麟,谭昌晶,于楚婷,吴志强,陈丽萍受保护的技术使用者：成都易态科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5