[发明专利]从氯化锂原液中制取高纯度碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及获取无机化合物的化学工艺技术领域，更具体的说是涉及一种从天然盐水中和含锂的氯化物溶液中提取高纯度碳酸锂的工艺。

背景技术

从用硫酸处理含锂矿物形成的含锂硫酸溶液中沉淀碳酸锂的方法已众所周知【1】。为了得到沉淀物，需要使用碳酸铵。这种碳酸铵时通过碳酸氢铵溶液的热离解或者通过碳酸氢铵溶液与氨水的相互作用获得的。一次作业中碳酸锂的沉淀率大约是80%。

该方法的不足之处在于：1）碳酸氢铵转化为碳酸盐的过程是必不可少的，这一过程中造成的碳酸氢铵损失也似乎不可避免的，由此，NH₄HCO₃的消耗会使碳酸锂沉淀所需的化学量增加30-40%；2）整个过程中氨水的使用会导致有毒物质污染环境。

从含锂盐溶液中提取碳酸锂的方法众所周知。依据该方法，正如世界上通行的从制盐原料中提取碳酸锂的生产实践那样，碳酸锂由碱溶液中沉淀而成【2】。用这种方法获得的碳酸锂只能浓缩到占整个溶液重量的4-6.5%，还需要使用众所周知的化学方法进行提纯，去除其中的硼、镁、碱土金属等杂质，然后再在经过提纯加热的LiCl浓缩液中（温度达到大约90℃）加入Na₂CO₃浓缩液。

该方法的缺点在于碱溶液的使用。碱溶液在与氯化锂的互相作用时会转换成氯化钠溶液，要从沉淀的目标物中去掉这些氯化钠还需要消耗更多的水，而且所获得的产品中仍然包含有部分钠盐，因而由此出产的产品品级在工艺上是有不足的。

获取低钠含量的高纯度碳酸锂的方法也是众所周知的【3】。依据该方法，只需将天然盐水经过太阳下的自然蒸发就可以使锂的含量达到6%，然后再去除硼、钙、镁和硫酸盐离子等杂质。如专利【2】所描述的那样，硼，需要用酒精进行浸泡去除。镁的去除要分两个阶段进行。第一阶段，在碳酸锂沉淀过程中产生含有母液的浓缩液的同时，可以去除97%的镁。第二阶段，往氯化锂浓缩液中加入石灰和碱（碳酸钠），会沉淀出Mg(OH)₂和CaCO₃。后者的参与可以改善氢氧化镁沉淀物的可过滤性。硫酸盐离子需要用氯化硼来沉淀。就这样，去除杂质后提纯得来的LiCl浓缩液再加工成碱（苏打）溶液，按一下反应式沉淀成碳酸锂沉淀物：

2LiCl+Na₂CO₃=Li₂CO₃↓+2NaCl  (1) 

而母液可以再返回到镁的第一个沉淀阶段中。这一过程是在大约90℃条件下进行的。经过过滤、水冲洗、然后干燥的碳酸锂具有了技术品级，同标准的工艺碳酸盐一样，含有大约0.04%的钠。

为了得到钠含量更低的Li₂CO₃，需要在10-40℃的条件下用二氧化碳气体将加水的工业碳酸盐浆液（3-5%的固体）进行碳化，使其转换成碳酸氢盐溶液。由此得到的LiHCO₃溶液（碳酸锂的含量7-8%）再进行去碳化。这一过程中需保持温度70-95%。在LiHCO₃溶液分解过程中，沉淀出纯净的Li₂CO₃，而期间释出的二氧化碳气体还可以返回到工业碳酸锂浆液的碳化中。沉降物于高温状态下被不断释出、过滤，并经过消电离水的冲洗，不含钠。在LIHCO₃溶液去碳阶段使用的母液则含有锂，还可以循环再利用，以便将锂的损耗降到最低。母液循环利用的次数取决于其中积累的钠元素含量。

用这种方法得到的经过去钠处理的碳酸锂的纯净度可以达到99.4%，其它的杂质包括Na-0.0002，Mg-0.0005，K-0.00015，Ca-0.012，SO₄²-0.003。为了得到纯净度99.995%的超高纯度碳酸锂，LiHCO₃浆液经过去碳化以后，再经由离子交换器与树脂Amberlite IRC-718发生作用，其目的在于使获得碳酸锂中的杂质降低到0.001%以下。

根据工艺实质和达到的效果，这一方法最接近于所要达到的目的，因而被奉为样本。

这样本的缺点是需要用碱作为Li₂CO₃的沉淀剂，从而导致生产过程中需要大量的钠，并产生大量的氯化钠废液（2克分子量变成1克分子量的碳酸锂）没有得到有效利用。

发明内容