[发明专利]一种沉锂母液苛化冷冻除芒硝回收高纯级碳酸锂的方法

说明书

本发明公开了一种沉锂母液苛化冷冻除芒硝回收高纯级碳酸锂的方法，包括以下步骤：1.石灰苛化，2.蒸发浓缩，3.冷冻析晶，4.碳化沉锂。本发明的有益效果为：加入氧化钙去除沉锂母液中碳酸根离子的影响，浓缩后利用硫酸钠在低温条件下形成的十水硫酸钠除去硫酸根离子和钠离子，再吸收二氧化碳碳化得到高纯级碳酸锂。本发明中通过廉价生石灰苛化去除碳酸根离子避免了传统路线中加入硫酸酸化去除碳酸根离子，后续浓缩后还需要继续补充碳酸钠沉锂的复杂路线，加入原料少且廉价、成本低，并且本发明最终回收制备得到高纯级碳酸锂，相较工业级、电池级碳酸锂，高纯级碳酸锂应用效果更好且价格更高。

技术领域

本发明涉及沉锂母液回收制备高纯级碳酸锂领域，具体涉及一种沉锂母液苛化冷冻除芒硝回收高纯级碳酸锂的方法。

背景技术

在工业生产中硫酸锂加入碳酸钠沉锂后的母液还含有一定量的锂离子可以回收利用，现有沉锂母液回收制取碳酸锂的工艺复杂，成本高，而且回收的碳酸锂一般仅能达到工业级（碳酸锂浓度≥99.2%）与电池级(碳酸锂浓度≥99.5%)，因此如何高效利用沉锂母液回收制备高纯级碳酸锂意义重大。

碳酸锂是锂盐工业的基础材料，有多种工业用途，其中电池级碳酸锂的使用最为广泛，电池级碳酸锂的制备方法一般以Li₂SO₄溶液加入碳酸钠进行沉锂操作，沉锂完成后的溶液中仍存在少量Li离子，该溶液被称为沉锂母液，利用沉锂母液制备碳酸锂是提高锂回收率的关键问题。现有回收工艺路线一般先加酸破坏碳酸根，再浓缩除硫酸钠后加入碳酸钠沉锂，整个工艺流程中硫酸与碳酸钠消耗量大，成本高，锂的回收率低。

发明专利（ZL201110122564.9）公开了一种电池级碳酸锂沉锂母液的处理方法，首先利用硫酸将沉锂母液酸化、蒸发浓缩之后采用析钠、沉锂、循环母液等步骤回收电池级碳酸锂母液制备电池级碳酸锂，该工艺蒸发量大、蒸发能耗高、沉锂回收率不高。

发明专利（ZL201711171953.4）公开了一种利用电池级碳酸锂沉锂母液回收制备高纯级碳酸锂的工艺，该发明首先利用沉淀剂使母液中的杂质以沉淀形式析出，利用硫酸酸化沉锂母液，之后加入石灰粉苛化转性，再经过蒸发浓缩，冷冻析晶等除杂操作后得到含有氢氧化锂的母液，然后经蒸发、萃取技术，最终进行沉锂操作得到高纯级碳酸锂产品。虽然该工艺流程绿色清洁但该技术存在化学药剂耗量大，蒸发浓缩能耗高且萃取剂四氯化碳为有毒液体等问题。

发明专利（ZL201110190405.2）公开了一种利用高纯级碳酸锂沉锂母液制备电池级磷酸二氢锂的方法，该专利首先利用磷酸对碳酸锂沉锂母液初步沉锂再利用磷酸盐对碳酸锂沉锂母液深度提锂，得到了磷酸锂和磷酸氢二锂混合物，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、饱和洗涤、烘干、气流粉碎与包装，得到电池级磷酸二氢锂。该工艺技术复杂繁琐，锂回收率不高，处理成本也较高。

发明内容

本发明提出了一种含硫酸锂的沉锂母液苛化冷冻除芒硝制备高纯级碳酸锂的方法，该方法中沉锂母液提锂的流程简单，回收率高，原料消耗少，成本低，弥补了现有技术的不足之处。

本发明技术方案是这样实现的：

一种含硫酸锂的沉锂母液苛化冷冻除芒硝制备高纯级碳酸锂的方法，包括以下步骤：

S1苛化除杂：向沉锂母液中加入氧化钙，调节溶液pH=12-14，反应2.0-8.5h，温度30-60℃，之后进行离心过滤，分离得到碳酸钙沉淀和苛化液。

向沉锂母液中加入氧化钙的目的是将沉锂母液中的碳酸根离子以碳酸钙沉淀的形式析出。pH过低会造成碳酸根离子生成碳酸钙沉淀不充分，pH过高会浪费较多的氧化钙还会导致沉锂母液中钙离子浓度过高。反应方程式如下：

Ca⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓

S2蒸发浓缩：将所述步骤S1得到的苛化液蒸发浓缩，浓缩至溶液比重1.2-1.3。之后进行固液分离，得到浓缩液和硫酸钠晶体。