專利名稱：一種利用鹽湖鋰資源制取高純碳酸鋰的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于由青海鹽湖鋰資源制取高純碳酸鋰的工藝方法。
背景技術(shù)：
高純碳酸鋰廣泛用于原子能、航空航天、軍工、鋰合金、鋰電池、受控核 聚變、醫(yī)藥等領(lǐng)域。隨著高純碳酸鋰應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，其產(chǎn)品在國際市場(chǎng) 上的需求量也日益激增，我國的傳統(tǒng)鋰鹽工業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因此，以 低價(jià)的碳酸鋰等為原料，開發(fā)高純碳酸鋰，加速我國鋰鹽工業(yè)的發(fā)展，是我們 必須關(guān)注和研究的課題。
我國是一個(gè)鋰資源大國，在西部青海鹽湖中含有豐富的鋰資源。隨著鹵水 提鋰技術(shù)的成熟，技術(shù)級(jí)碳酸鋰的國際市場(chǎng)供求已趨于飽和，產(chǎn)品利潤(rùn)降低， 而開發(fā)高純碳酸鋰可以增加產(chǎn)品附加值，利于鹽湖鋰產(chǎn)品系列化開發(fā)與鋰產(chǎn)業(yè) 鏈的延伸；另一方面，隨著當(dāng)前鋰產(chǎn)品在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，國內(nèi)外 對(duì)鋰鹽的需求量日益激增，對(duì)產(chǎn)品的純度要求也越來越高，因此開發(fā)高附加值 的高純碳酸鋰也就顯得格外重要和迫切。
由于鹵水鋰資源不同于礦石鋰資源，其初級(jí)產(chǎn)品的組成及雜質(zhì)的種類和含 量也是大相徑庭，例如礦石鋰資源中提取的初級(jí)碳酸鋰中含有大量的雜質(zhì)硅及 多種重金屬離子，其純化過程復(fù)雜且難度大；而從鹽湖鋰資源中提取的初級(jí)碳 酸鋰中不含有硅及重金屬離子，其純化過程顯然與上述過程不同，而利用青海 鹽湖鋰資源提取的初級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品更具有自己獨(dú)特的成分特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用鹽湖鋰資源制取高純碳酸鋰的方法，主要適 用于青海鹽湖鋰資源制取高純碳酸鋰工藝。
本發(fā)明利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟
①將鹽湖鹵水中提取的粗碳酸鋰與純凈水以1:5 1:20的固液質(zhì)量比混合 配制成料漿，置于壓力反應(yīng)器(反應(yīng)器內(nèi)壁有特殊材料的內(nèi)襯)中，通C02 氣體，控制壓力在0.1MPa 2MPa，攪拌速度控制在50 600轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行粗碳
酸鋰的碳酸化，不溶性的雜質(zhì)將會(huì)沉淀出來，抽濾，過濾除去不溶性雜質(zhì)或酸 不溶物，得到一定濃度的不含懸浮物的可溶性碳酸氫鋰。該條件下粗碳酸鋰的 轉(zhuǎn)化率高達(dá)96%左右。
② 根據(jù)粗碳酸鋰原料的組成特點(diǎn)，選擇不同的純化介質(zhì)對(duì)碳酸氫鋰進(jìn)行深 度除雜，除去碳酸氫鋰溶液中的二價(jià)和三價(jià)離子。青海鹽湖鹵水鋰資源的初級(jí) 產(chǎn)品中的含有大量的鈣、鎂...等二價(jià)離子和硼...等三價(jià)離子，因此，分別選 用特效的陽離子選擇性介質(zhì)如陽離子交換樹脂等和陰離子選擇性介質(zhì)如陰離 子交換樹脂等對(duì)可溶性的碳酸氫鋰進(jìn)行深度除雜即將上述碳酸氫鋰溶液依次 通過裝有陽離子選擇性介質(zhì)和陰離子選擇性介質(zhì)的裝置，分別除去碳酸氫鋰溶 液中的鈣、鎂等二價(jià)離子和硼...等三價(jià)離子。除雜介質(zhì)可循環(huán)利用。
③ 將經(jīng)除雜的碳酸氫鋰溶液引入負(fù)壓裝置中，控制負(fù)壓在0.01 0.10MPa， 反應(yīng)溫度在50 12(TC，攪拌速度在50~600轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行等容反應(yīng)，使碳酸氫 鋰分解，以沉淀出碳酸鋰。鋰離子的沉淀率可達(dá)92%左右。而易溶性的一價(jià)雜 質(zhì)離子則會(huì)進(jìn)入溶液，使產(chǎn)品得到進(jìn)一步純化，沉淀母液循環(huán)利用。
④ 將沉淀出的碳酸鋰用高純水或乙醇等水溶性有機(jī)溶劑為洗滌劑，在 50 9(TC下進(jìn)行多次淋洗，以對(duì)易溶雜質(zhì)進(jìn)行更進(jìn)一步的去除，得碳酸鋰濕產(chǎn) 品；淋洗母液循環(huán)利用。所得碳酸鋰濕產(chǎn)品烘干后即得高純度碳酸鋰。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明利用從青海鹽湖鹵水中提取的含特定種類和數(shù)量的雜質(zhì)的粗碳 酸鋰為原料，經(jīng)過一系列的特定高效的除雜手段對(duì)原料進(jìn)行凈化或純化，制得 高純度的碳酸鋰，經(jīng)測(cè)定，碳酸鋰產(chǎn)品純度可達(dá)99.9%或以上，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
2、 發(fā)明利用從青海鹽湖中提取的一定含量的粗碳酸鋰為原料，并根據(jù)原 料的不同組成，選用合適的純化除雜介質(zhì)，優(yōu)化純化條件和工藝，對(duì)原料進(jìn)行 特效的選擇除雜，除雜率高，除雜率達(dá)99%以上。
3、 本發(fā)明整個(gè)原料的碳酸化過程及產(chǎn)品沉淀過程大大加快，全程反應(yīng)只 用1.0 1.5小時(shí)，反應(yīng)速率是普通條件下的3 4倍，有效提高了純化效率。
4、 本發(fā)明產(chǎn)品沉淀及洗滌過程的母液均可以循環(huán)利用，提高了總鋰的回 收率，總鋰回收率可高達(dá)99.4%。
5、 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行、無污染、成本低。
6、 本發(fā)明符合鹽湖資源向"精細(xì)化、高值化、系列化"方向發(fā)展的要求， 使資源開發(fā)從粗放型走向高值化，從而極大地增加鹽湖產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加 值，使我們青海的掩護(hù)資源優(yōu)勢(shì)真正轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式
第一步利用常規(guī)工藝提取青海鹽湖鹵水中的鋰資源，得到含有雜質(zhì)的粗 碳酸鋰。青海鹽湖鹵水鋰資源的初級(jí)產(chǎn)品(即粗碳酸鋰中含有大量的鈣、鎂... 等二價(jià)離子和硼...等三價(jià)離子)。
第二步將粗碳酸鋰與純凈水以1:5 1:20的固液質(zhì)量比混合配制成料漿， 置于壓力反應(yīng)器(反應(yīng)器的內(nèi)壁襯有特殊材料)中，通C02氣體，控制壓力 在0.1MPa 2MPa，攪拌速度控制在50~600轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行粗碳酸鋰的碳酸化， 使溶液中的碳酸鋰轉(zhuǎn)化為碳酸氫鋰；不溶性的雜質(zhì)將會(huì)沉淀出，抽濾，得到一 定濃度的不含懸浮物的可溶性的碳酸氫鋰。該條件下粗碳酸鋰的轉(zhuǎn)化率高達(dá) 96%左右。
第三步將上述碳酸氫鋰溶液依次用通過裝有特效陽離子交換樹脂(或沸 石)和陰離子交換樹脂(或螯合樹脂)的裝置，分別除去碳酸氫鋰溶液中的鈣、 鎂等二價(jià)離子和硼...等三價(jià)離子。除雜介質(zhì)可循環(huán)利用。
第四步將經(jīng)除雜的碳酸氫鋰溶液引入負(fù)壓裝置中，控制負(fù)壓在0.01
O.lOMPa，反應(yīng)溫度在50 12(TC,攪拌速度在50~600轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行沉淀反應(yīng)， 使碳酸氫鋰分解，以沉淀出碳酸鋰，產(chǎn)品得到進(jìn)一步純化。在此條件下，鋰離 子的沉淀率可達(dá)92%左右。而易溶性的一價(jià)雜質(zhì)離子則會(huì)進(jìn)入溶液，沉淀母液 循環(huán)利用。
第五步將沉淀出的碳酸鋰用高純水或乙醇置于抽濾器中，在50 90°C 下進(jìn)行多次淋洗，以對(duì)易溶雜質(zhì)進(jìn)行更進(jìn)一步的去除，得碳酸鋰濕產(chǎn)品；淋洗 母液循環(huán)利用。所得碳酸鋰濕產(chǎn)品70 120。C下采用微波方式干燥得高純度碳 酸鋰。碳酸鋰產(chǎn)品純度可達(dá)99.9%或以上，質(zhì)量達(dá)到或高于國家標(biāo)準(zhǔn)或同類產(chǎn) 品的各項(xiàng)指標(biāo)。
權(quán)利要求
1、一種利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟①將鹽湖鹵水中提取的粗碳酸鋰與純凈水以1∶5～1∶20的固液質(zhì)量比混合配制成料漿，置于壓力反應(yīng)器中，通CO2氣體，控制壓力在0.1MPa～2MPa，在攪拌下進(jìn)行粗碳酸鋰的碳酸化；抽濾，得到不含懸浮物的碳酸氫鋰溶液；②將碳酸氫鋰溶液依次用陽離子選擇性介質(zhì)和陰離子選擇性介質(zhì)進(jìn)行雜質(zhì)去處，以除去碳酸氫鋰溶液中的二價(jià)離子和三價(jià)離子；③將經(jīng)除雜的碳酸氫鋰溶液引入負(fù)壓裝置中，控制負(fù)壓在0.01～0.10MPa，反應(yīng)溫度在50～120℃，攪拌進(jìn)行等容反應(yīng)，使碳酸氫鋰分解，以沉淀出碳酸鋰；④將沉淀出的碳酸鋰用洗滌劑在50～90℃下進(jìn)行多次淋洗，烘干即得高純度碳酸鋰。
2、 如權(quán)利要求1所述利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，其特征 在于步驟①和步驟③所述的攪拌速度控制在50 600轉(zhuǎn)/分。
3、 如權(quán)利要求1所述利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，其特征 在于步驟②所述的陽離子選擇性介質(zhì)為陽離子選擇性樹脂或沸石。
4、 如權(quán)利要求1所述利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，其特征在于步驟②所述的陰離子選擇性介質(zhì)為陰離子交換樹脂或螯合樹脂。
5、 如權(quán)利要求1所述利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，其特征 在于步驟④所述的烘干是在70 120。C下進(jìn)行微波干燥。
6、 如權(quán)利要求1所述利用鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的方法，其特征在于步驟④所用的洗滌劑為水或乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于由青海鹽湖鋰資源制取高純度碳酸鋰的工藝方法。該方法以從青海鹽湖鹵水鋰資源中提取的粗碳酸鋰為原料，先利用純凈水配成料漿，通CO₂，并在一定的溫度和壓力下使碳酸鋰碳酸化，過濾除去不溶性雜質(zhì)或酸不溶物，得碳酸氫鋰溶液；再選用特定的純化介質(zhì)，進(jìn)行特效的選擇去除雜質(zhì)，然后在負(fù)壓條件下進(jìn)行沉淀反應(yīng)，使碳酸氫鋰分解，以沉淀出碳酸鋰；最后用洗滌劑進(jìn)行多次淋洗，烘干即得高純度碳酸鋰。本發(fā)明所得碳酸鋰產(chǎn)品純度可達(dá)99.9％或以上；總鋰回收率可高達(dá)99.4％。
文檔編號(hào)C01D15/00GK101177288SQ20071001905
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者伊文濤, 李法強(qiáng), 鄧小川, 閆春燕, 馬培華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所