一種鋰鹽精製工藝的製作方法
2023-05-16 05:51:36
本發明涉及一種鋰鹽提純工藝，特別涉及一種碳化分解法提純鋰鹽的工藝。
背景技術：
目前市場常見碳酸鋰產品採用的是石灰苛化法工藝，此工藝流程如鋰精礦磨細→洗礦→苛化→分離氫氧化鋰溶液及鋰渣→蒸發濃縮→除雜→二氧化碳碳化→分離洗滌→碳酸鋰產品。此工藝需要消耗石灰，產生較多的鋰渣（每噸產品產出鋰渣約2.8t），苛化液還必須蒸發濃縮（從li2o質量濃度約為18g/l提高到50～60g/l），此工藝生產出的碳酸鋰只能達到工業級碳酸鋰標準，還不能直接用作鋰電池正極材料的原料。
要得到可用於電池正極材料的電池級碳酸鋰，則必須將工業級碳酸鋰再提純或將工業級氫氧化鋰進行碳化轉化。
目前碳酸鋰提純精製工藝主要有碳化分解法、電解法、萃取法、離子交換法、吸附法等，根據現有提純工藝方法比較。碳化分解法製備高純碳酸鋰主要包括碳化過程和熱分解過程，其原理可表述為：
li2co3+co2+h2o→2lihco3
2lihco3→li2co3↓+co2↑+h2o
現有碳化分解法存在回收率低，分解效果不好的缺點。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：本發明提供一種鋰鹽精製工藝，以解決現有技術中碳化分解法存在的回收率低而且分解效果不好的缺點。
本發明的技術方案是：一種鋰鹽精製工藝，包含以下步驟：（1）首次碳化反應：待純化鋰鹽粗品加入水中，按水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全；（2）首次熱分解：碳化完成後碳化液中加入乙醇溶液，直接由25℃升溫至90℃，在攪拌條件下熱分解，抽濾或壓濾得粗碳化產物，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，烘乾精製碳化產品，洗液及母液投入下一次反應；（3）循環碳化反應：在首次熱分解母液中補加水至22-23份，加入0.6份待純化鋰鹽粗品，按總水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全；（4）循環熱分解：碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃，在攪拌條件下熱分解，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，烘乾精製碳化產品，洗液及母液投入下一次反應；（5）重複步驟（3）和（4）2-5次；（6）收尾循環母液循環熱分解：重複步驟（3），碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃，在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.8份，洗液及母液進入最終處理。
所述的步驟（2）中加入乙醇溶液2-10份。
所述的步驟（2）和步驟（4）中的升溫時間為55-70分鐘。
所述的步驟（2）和步驟（4）中的熱分解時間為25-40分鐘。
所述的碳化反應的液固比在20-25:1。
本發明的有益效果：本發明碳化熱分解法通過優化改進，簡化了工藝流程，降低了工藝成本。本發明通過碳化反應除去不溶物，再經熱分解除去鈣、鎂、鈉、鉀等雜質，最終以母液循環提高整體回收率。將粗品鋰鹽在篩選的工藝條件下生成的產品純度提高到了的99.2%以上，整體的循環回收率由單次的65%左右提高到了92%以上，整體的液固比也由單次液固比為22:1降為10:1、11:1。本發明技術方案有較好的成效，降低了整個鋰鹽精製工藝條件的要求，使整體的操作流程得到簡化。
通過在碳化完成後的溶液中加入乙醇溶液，促進碳酸氫鋰的分解，提高分解收率，降低能耗。
具體實施方式
實施例1：
1.首次碳化反應工藝條件：
首次碳化反應工藝條件：1份待純化鋰鹽粗品加入22份水，按水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全（約80分鐘），攪拌速率300r/分鐘（根據反應釜大小及攪拌通氣效率調整）；
2.首次熱分解工藝條件：
首次熱分解工藝：碳化完成後碳化液中加入乙醇溶液，加入乙醇溶液8份，然後直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出4.4-4.5份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，抽濾或壓濾得粗碳化產物，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.64-0.65份，洗液及母液投入下一次反應；
3.母液循環碳化反應工藝條件：
循環碳化反應工藝條件：在首次熱分解母液（約17.5份）補加4.4-4.5份水至22份水，加入0.6份待純化鋰鹽粗品，按總水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全（約80分鐘），攪拌速率300r/分鐘（根據反應釜大小及攪拌通氣效率調整）；
4.母液循環熱分解工藝條件：
循環熱分解工藝：碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出4.4-4.5份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.56-0.57份，洗液及母液投入下一次反應；
5.收尾循環母液循環熱分解工藝條件：
循環熱分解工藝：重複步驟3，碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出13份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.8份，洗液及母液進入最終處理；
6循環尾液最終處理，純度均能達到99.2%以上，回收率均能達到92%。
實施例2：
1.首次碳化反應工藝條件：
首次碳化反應工藝條件：1份待純化鋰鹽粗品加入23份水，按水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全（約80分鐘），攪拌速率300r/分鐘（根據反應釜大小及攪拌通氣效率調整）；
2.首次熱分解工藝條件：
首次熱分解工藝：碳化完成後碳化液中加入乙醇溶液，加入乙醇溶液4份，然後直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出4.4-4.5份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，抽濾或壓濾得粗碳化產物，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.64-0.65份，洗液及母液投入下一次反應；
3.母液循環碳化反應工藝條件：
循環碳化反應工藝條件：在首次熱分解母液（約17.5份）補加4.4-4.5份水至22份水，加入0.6份待純化鋰鹽粗品，按總水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全（約80分鐘），攪拌速率300r/分鐘（根據反應釜大小及攪拌通氣效率調整）；
4.母液循環熱分解工藝條件：
循環熱分解工藝：碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出4.4-4.5份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.56-0.57份，洗液及母液投入下一次反應；
5.收尾循環母液循環熱分解工藝條件：
循環熱分解工藝：重複步驟3，碳化完成後碳化液直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出13份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，抽濾或壓濾得粗碳化產物，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.8份，洗液及母液進入最終處理；
6循環尾液最終處理，純度達99.35%左右，整體回收率達92%以上。
實施例3（對比實例）
以單次循環22:1的液固比，500ml水作為反應溶液稱取粗品碳酸鋰，將反應裝置置於25℃水浴中，以1l/分鐘的速率通入co2，以300r/分鐘的攪拌速度反應80分鐘後碳化反應結束。碳化反應後的溶液過濾，將濾液從水浴25℃升溫至90℃，攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解90分鐘，熱分解後進行熱過濾，得到的產品不用洗滌。
將熱分解後的濾液補加水至500ml，同時加入定量粗品碳酸鋰進行第一次循環，循環反應條件及操作流程同首次反應。循環一最終得到的產品也不用洗滌。
以後循環按循環一次操作，不同的是循環進行到第三次循環時，產品需要洗滌一次，第四次循環的產品需要洗滌兩次，第五次循環的產品均需要洗滌三次。且第四次循環時要將第三次的洗脫液加入濾液中，在補加水至500ml。後面循環均同理，直至循環結束。
上述工藝條件下生成的產品純度為95.87%，整體的循環回收率為87%。
實施例4（對比實例）
1份待純化鋰鹽粗品加入22份水，按水量的2倍/分鐘的通氣速率通入co2至碳化完全（約80分鐘），攪拌速率300r/分鐘（根據反應釜大小及攪拌通氣效率調整）；
碳化完成後碳化液中加入乙醇溶液，加入乙醇溶液6份，直接由25℃升溫至90℃（升溫時間約60分鐘，在此期間蒸出4.4-4.5份的水），在攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解30分鐘，抽濾或壓濾得粗碳化產物，3份90℃熱水攪拌洗滌三次，120℃烘乾2小時得精製碳化產品約0.64-0.65份。
通過本實例，由碳化反應最佳條件下得到的濾液，經從水浴25℃升溫至90℃，攪拌速率為300r/分鐘的熱分解條件下熱分解90分鐘，此時得到的精製品純度均達99.30%以上，回收率達68%左右。而且未達標的精品通過洗滌可以適當的提高產品純度。