[发明专利]一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于电池级碳酸锂制备技术领域，具体为一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法。

背景技术

根据现有工业生产制备碳酸锂的工艺，在碳酸锂沉锂反应工序需要高浓度的硫酸锂溶液参与反应。而高浓度的硫酸锂溶液是由低浓度硫酸锂溶液经过高温蒸发浓缩后得到的。在矿石提锂工艺中，锂矿石经过高温焙烧、酸化焙烧后要进行浸出，无论是中性浸出还是酸性浸出，得到的浸出液中氧化锂的浓度都较低，所以在除杂工艺之后，必须进行蒸发浓缩。但是，采用高温蒸发浓缩工艺，设备能耗高，蒸发效率低；而且当采用蒸发浓缩工艺时，不仅氧化锂浓度可以升高，溶液中的钙离子浓度同样会逐渐增大，这样容易造成结垢堵塞管道，情况严重时会影响生产，必须定期清理维护；另外，由于蒸发浓缩设备需要燃煤提供热量，会造成大气污染。

发明内容

针对现有硫酸法生产电池级碳酸锂的工艺需要进行蒸发浓缩，设备能耗高，溶液中钙离子浓度大，易造成结垢堵塞管道，生产及设备投入成本高的问题，本发明提供一种不需要经过高温蒸发浓缩，不需要使用三效高温蒸发设备，能有效节约设备能耗，降低生产成本，同时降低溶液中钙离子浓度的硫酸法生产电池级碳酸锂的方法。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：

1)转型焙烧：将α-锂辉石矿或精矿进行转型焙烧，生成β-锂辉石焙料；

2)酸化焙烧：将β-锂辉石磨成细粉焙料，并加入硫酸混合均匀，焙烧后得到酸熟料；

3)浸出：

A、浸出：将酸熟料投入盛有调浆液的反应釜中，搅拌反应的同时调节浆料pH，反应一段时间后将浆料过滤，得到浸出液及浸出渣；

B、浸出渣洗涤：将浸出渣用水洗涤两次，按照前一次洗涤得到的低浓度洗水来进行下一次浸出渣的初次洗涤方式进行洗水交替使用，并分别得到高浓度和低浓度含锂洗水；

C、循环浸出：将步骤A得到的浸出液作为调浆液，循环进行步骤A和B的操作，直至浸出液中氧化锂浓度含量达到50g/L以上时停止，将最终得到的浸出液进入下一工序；

4)净化：将步骤3)得到的最终浸出液升温后加入碱性溶液调节pH，反应一段时间后继续升高温度，然后向溶液中加入Na₂CO₃，再反应一段时间后，过滤得到净化液；

5)沉锂：向净化液中加入Na₂CO₃溶液及络合剂，反应后离心分离得到碳酸锂的粗品；

6)清洗、干燥、粉碎：在碳酸锂的粗品中加水，搅拌洗涤后离心分离，固相烘干，得到精碳酸锂，将精碳酸锂粉碎使其粒径≤10μm，即可得到电池级碳酸锂。

本发明采用循环浸出的方式，可以有效地提高浸出液中锂浓度，产出高浓度的含锂浸出液，无需蒸发浓缩，经除杂净化后可以直接沉锂进行碳酸锂的生产。本发明循环浸出的方式得到高浓度的含锂浸出液，可以在满足沉锂制备碳酸锂对高浓度锂的要求的同时使得净化液中的钙离子浓度不升高，有效提高产品质量。循环浸出过程中的水循环可以达到完美平衡，并进行综合利用。

本发明对浸出渣采用两次洗涤的方式，其中得到的高浓度洗水用量可以满足浸出步骤3)A首次调浆液所需，将高浓度洗水作为下一次生产首次浸出的调浆液，可以进一步提高调浆液中锂离子浓度。低浓度洗水进行交替洗涤使用，用来进行滤渣的第一次洗涤，可以提高低浓度洗水至含高浓度氧化锂的洗水。

作为本发明所述一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法的一个具体实施例，所述转型焙烧的温度为1050～1350℃，时间为25～50min。

作为本发明所述一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述β-锂辉石采用球磨机球磨成细粉焙料；所述β-锂辉石细粉焙料与硫酸的料酸比22～25/6，所述焙烧采用密闭焙烧，焙烧时间为25～50min，温度为285±20℃。

作为本发明所述一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法的一个具体实施例，步骤3)A中，所述浸出反应的温度小于60℃，所述调浆液和酸熟料的液固比1.5～2.5:1，反应时间为10～60min，所述调节浆料pH值为5～6，并采用单飞粉对浆料pH进行调节。其中，单飞粉的有效成分为CaCO₃，是本领域公知的一个名称。

作为本发明所述一种硫酸法生产电池级碳酸锂的方法的一个具体实施例，步骤3)A中，首次调浆液为自来水、冷凝水、井水、工业水、锂工业废水、上一次生产所产生的高浓度含锂洗水中的一种或几种的混合物。