通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法与流程

本发明属于化工冶金锂资源开发技术领域，具体涉及一种通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法。

背景技术：

锂电池普遍用于手机、笔记本、相机、电动工具、电动自行车、电动汽车等。近年来随着全球电动汽车尤其是我国电动汽车产销量的快速增长，对碳酸锂的需求逐年增长。锂云母是我国特有的一种锂矿资源，储量巨大，对锂云母进行经济高效开发可有效缓解我国对碳酸锂产品的强劲需求。目前，从锂云母提锂一般是先通过酸浸、碱煮或加盐焙烧等工艺制得锂云母浸出液，然后经除杂、沉淀得碳酸锂粗产品，最后经进一步精制得电池级或高纯级碳酸锂产品。由于电池级碳酸锂对纯度要求较高，尤其对锂云母提锂工艺中存在的so4^2-、k、na等离子含量要求极低，因此电池级碳酸锂的制备是锂云母资源得到经济高效开发的关键技术。

目前，无论哪种方法得到的锂云母浸出液，一般先通过除杂可去除fe、al、mn等大部分杂质阳离子，得到的硫酸锂溶液经碳酸钠沉淀可制得工业级碳酸锂产品。实践中发现，通过控制除杂及沉淀条件，可去除fe、al、mn、ca、mg等绝大部分杂质，但由于沉淀过程所得母液中含较高浓度的so4^2-、na、k离子，加之碳酸锂沉淀对so4^2-等的吸附作用，所得碳酸锂产品经常规水洗过程可去除部分so4^2-、k、na，但电池级碳酸锂产品对杂质含量要求极低，产品中so4^2-、k、na含量很难满足要求。为制得电池级碳酸锂产品，一般需将制得的工业级碳酸锂经氢化溶解重结晶提纯，该法虽然能制得电池级碳酸锂产品，但由于碳酸氢锂溶解度不大，且不稳定，加之碳酸锂也有一定溶解度，造成该工艺设备庞大，工艺水循环量大，能耗高，效率较低。因此，采用更加经济有效的方法从锂云母浸出液中制备电池级碳酸锂产品，降低能耗，提高经济效益，是本发明需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对锂云母浸出液制得碳酸锂产品中so4^2-、k、na离子含量高，难以满足电池级碳酸锂的要求，进一步去除难度大、成本高的问题，采用分步强化洗涤的方法，通过对沉锂产品洗涤技术的研究，开发出一种经济有效，操作简单的强化洗涤去除杂质离子，制备电池级碳酸锂产品的工艺，降低电池级碳酸锂制备成本，提高经济效益，实现锂云母资源经济回收。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法，步骤如下：

1)碳酸锂产品准备；

2)碳酸钠溶液制浆洗涤；

3)碳酸锂饱和溶液制浆洗涤。

所述的碳酸锂产品为锂云母浸出液经除杂、碳酸钠沉淀所得碳酸锂产品。

所述的碳酸锂产品中so4^2-质量百分比为0.10％～0.80％、k⁺质量百分比为0.010％～0.080％、na⁺质量百分比为0.03％～0.20％，其余杂质含量均满足电池级碳酸锂产品要求。

所述的步骤2)共进行2～5次制浆洗涤。

所述的洗涤具体过程为：取步骤1)所得碳酸锂产品，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为200～350g/l碳酸钠溶液或上批次碳酸钠制浆洗涤第2次洗涤所得滤液，洗涤时间1～3h，温度60～90℃、液固比为3～1：1，然后以此类推，依据碳酸锂产品杂质含量的高低进行第2、第3或更多次制浆洗涤，最后一次洗涤采用的洗涤剂为200～350g/l碳酸钠溶液或上一批次碳酸锂溶液1次洗涤所得滤液外加碳酸钠配制的200～350g/l碳酸钠溶液，洗涤后过滤得一步洗涤碳酸锂产品。

所述的步骤3)共进行1～3次制浆洗涤。

所述的洗涤具体过程为：取步骤2)所得一步洗涤碳酸锂产品，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为电池级碳酸锂饱和水溶液或上批次碳酸锂洗涤第2次洗涤所得滤液，洗涤时间1～3h，温度85～95℃、液固比为2～1：1，然后以此类推，依据碳酸锂产品杂质含量的高低进行第2或第3次洗涤，最后一次洗涤后过滤、烘干即得电池级碳酸锂产品。

本发明所取得的有益效果为：

本发明采用分步强化洗涤的方法，将通过碳酸钠沉淀制得的碳酸锂产品，先采用高浓度碳酸钠溶液对其进行洗涤，利用洗涤液中高浓度的碳酸根及钠离子对产品中的so4^2-和k离子进行置换去除，再用饱和碳酸锂溶液洗涤，洗去产品中夹带na离子。经高浓度碳酸钠溶液—饱和碳酸锂溶液两步强化洗涤，最终实现碳酸锂产品中so4^2-、k、na离子的去除，制得电池级碳酸锂产品。

该发明工艺过程简单，有效避免了常规氢化法制备电池级碳酸锂能耗高、液体循环量大、效率低等难题，具有较好的工业应用价值。

附图说明

图1为通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明针对锂云母浸出液制得碳酸锂产品中so4^2-、k、na离子难以满足电池级碳酸锂的要求，去除难度大、成本高的问题。先采用高浓度碳酸钠溶液对碳酸锂产品进行洗涤，利用洗涤液中高浓度的碳酸根对夹带在产品中及吸附在碳酸锂产品表面的so4^2-进行置换去除、利用洗涤液中高浓度的na离子逐渐置换去除产品中的少量k离子，实现碳酸锂产品中so4^2-、k的高效洗涤去除，同时通过碳酸根的同离子效应，减少碳酸锂产品中锂的溶解损失。经碳酸钠溶液洗涤后的产品，进一步通过饱和碳酸锂溶液洗涤，在不造成产品中锂的溶解损失的条件下，洗去产品中夹带na离子，使其满足电池级碳酸锂产品对na离子含量的要求。经高浓度碳酸钠溶液—饱和碳酸锂溶液两步强化洗涤，最终实现碳酸锂产品中so4^2-、k、na离子的去除，制得电池级碳酸锂产品。

如图1所示，本发明所述通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法步骤如下：

1)碳酸锂产品准备。本发明所用碳酸锂产品为锂云母浸出液经除杂—碳酸钠沉淀所得碳酸锂产品，其中so4^2-质量百分比为0.10％～0.80％、k⁺质量百分比为0.010％～0.080％、na⁺质量百分比为0.03％～0.20％，其余杂质含量均满足电池级碳酸锂产品要求。

2)碳酸钠溶液制浆洗涤。共进行2～5次制浆洗涤，具体过程为取步骤1)所得碳酸锂产品，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为200～350g/l碳酸钠溶液或上批次碳酸钠制浆洗涤第2次洗涤所得滤液，洗涤时间1～3h，温度60～90℃、液固比为3～1：1，然后以此类推，依据碳酸锂产品杂质含量的高低进行第2、第3或更多次制浆洗涤，一般进行2～5次即可，最后一次洗涤采用的洗涤剂为200～350g/l碳酸钠溶液或上一批次碳酸锂溶液1次洗涤所得滤液外加碳酸钠配制的200～350g/l碳酸钠溶液，洗涤后过滤得一步洗涤碳酸锂产品。

3)碳酸锂饱和溶液制浆洗涤。共进行1～3次制浆洗涤，具体过程为取步骤2)所得一步洗涤碳酸锂产品，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为电池级碳酸锂饱和水溶液或上批次碳酸锂洗涤第2次洗涤所得滤液，洗涤时间1～3h，温度85～95℃、液固比为2～1：1，然后以此类推，依据碳酸锂产品杂质含量的高低进行第2或第3次洗涤，最后一次洗涤后过滤、烘干即得电池级碳酸锂产品。

下面结合具体实施例对本发明所述的一种通过强化洗涤从锂云母浸出液制备电池级碳酸锂的方法作进一步描述。

实施例(1)

采用锂云母浸出液制备的碳酸锂产品，其中so4^2-质量百分比＝0.12％，k⁺质量百分比＝0.015％，na⁺质量百分比＝0.10％。

碳酸钠溶液2次制浆洗涤。先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为200g/l的碳酸钠溶液或上一批次试验中第2次制浆洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度80℃；洗涤结束后过滤，滤液可返回锂云母提锂工艺作为锂的沉淀剂，滤饼进行第2次制浆洗涤，洗涤剂为200g/l碳酸钠溶液或上一批次碳酸锂洗涤试验中第1次制浆洗涤滤液外加碳酸钠、水配制的溶液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度80℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸钠洗涤碳酸锂产品的第1次制浆洗涤剂，滤饼进行下一步碳酸锂制浆洗涤试验。

碳酸锂溶液3次制浆洗涤。取经碳酸钠3次洗涤后的滤饼，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第2次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度95℃；洗涤结束后过滤，滤液返回配制下一批次碳酸钠第2次制浆洗涤洗涤剂，滤饼进行第2次纯碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第3次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度95℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批碳酸锂第1次洗涤洗涤剂，滤饼进行第3次碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂溶液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度95℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸锂第2次洗涤洗涤剂，滤饼经烘干即制得电池级碳酸锂产品，其中so4^2-质量百分比＝0.035％，k⁺质量百分比＝0.0004％，na⁺质量百分比＝0.018％。

实施例(2)

采用的碳酸锂产品中so4^2-质量百分比＝0.50％，k⁺质量百分比＝0.060％，na⁺质量百分比＝0.12％。

碳酸钠溶液3次制浆洗涤。先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l的碳酸钠溶液或上一批次试验中第2次制浆洗涤滤液，洗涤液固比为2：1，洗涤时间1h，温度60℃；洗涤结束后过滤，滤液可返回锂云母提锂工艺作为锂的沉淀剂，滤饼进行第2次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l碳酸钠溶液或上一批次试验中第3次制浆洗涤滤液，洗涤液固比为2：1，洗涤时间1h，温度60℃；第2次碳酸钠制浆洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸钠洗涤碳酸锂产品的第1次制浆洗涤剂，滤饼进行第3次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l碳酸钠溶液或上一批次碳酸锂洗涤试验中第1次制浆洗涤滤液外加碳酸钠、水配制的溶液，洗涤液固比为2：1，洗涤时间1h，温度60℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸钠洗涤碳酸锂产品的第2次制浆洗涤剂，滤饼进行下一步碳酸锂制浆洗涤试验。

碳酸锂溶液3次制浆洗涤。取经碳酸钠3次洗涤后的滤饼，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第2次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回配制下一批次碳酸钠第3次制浆洗涤洗涤剂，滤饼进行第2次纯碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第3次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批碳酸锂第1次洗涤洗涤剂，滤饼进行第3次碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂溶液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸锂第2次洗涤洗涤剂，滤饼经烘干即制得电池级碳酸锂产品，其中so4^2-质量百分比＝0.065％，k⁺质量百分比＝0.0007％，na⁺质量百分比＝0.020％。

实施例(3)

采用的碳酸锂产品中so4^2-质量百分比＝0.80％，k⁺质量百分比＝0.080％，na⁺质量百分比＝0.20％。

碳酸钠溶液3次制浆洗涤。先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l的碳酸钠溶液或上一批次试验中第2次制浆洗涤滤液，洗涤液固比为3：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液可返回锂云母提锂工艺作为锂的沉淀剂，滤饼进行第2次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l碳酸钠溶液或上一批次试验中第3次制浆洗涤滤液，洗涤液固比为3：1，洗涤时间1h，温度90℃；第2次碳酸钠制浆洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸钠洗涤碳酸锂产品的第1次制浆洗涤剂，滤饼进行第3次制浆洗涤，洗涤剂为300g/l碳酸钠溶液或上一批次碳酸锂洗涤试验中第1次制浆洗涤滤液外加碳酸钠、水配制的溶液，洗涤液固比为3：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸钠洗涤碳酸锂产品的第2次制浆洗涤剂，滤饼进行下一步碳酸锂制浆洗涤试验。

碳酸锂溶液3次制浆洗涤。取经碳酸钠3次洗涤后的滤饼，先进行第1次制浆洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第2次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回配制下一批次碳酸钠第3次制浆洗涤洗涤剂，滤饼进行第2次纯碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂饱和溶液或上一批次试验中第3次碳酸锂洗涤滤液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批碳酸锂第1次洗涤洗涤剂，滤饼进行第3次碳酸锂洗涤，洗涤剂为纯碳酸锂溶液，洗涤液固比为1：1，洗涤时间1h，温度90℃；洗涤结束后过滤，滤液返回作为下一批次碳酸锂第2次洗涤洗涤剂，滤饼经烘干即制得电池级碳酸锂产品，其中so4^2-质量百分比＝0.060％，k⁺质量百分比＝0.0008％，na⁺质量百分比＝0.018％。

上面对本发明的实施例作了简要说明，上述实施方式仅为本发明的典型实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。