一種利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法技術

本發明專利技術提供了一種利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的工藝方法。該方法以青海鹽湖鹵水為原料，利用離子選擇性分離裝置，在電場力作用下使原料鹵水中的鎂、鋰離子得到遷移，當原料鹵水通過具有選擇性的分離膜時，鋰、鈉等一價離子通過，鎂、鈣等二價離子被隔離,分離后得到了低鎂鋰比的富鋰鹵水，對低鎂鋰比的富鋰鹵水進行深度除Ca2+、K+、SO42-、Mg2+等雜質，并進行輔料純堿溶液的凈化，深度除雜后的富鋰鹵水調酸中和后進行三效蒸發濃縮，濃縮后的富鋰鹵水在一定溫度下進行加堿沉鋰，然后進行壓濾、漿洗、離心分離洗滌，最后進行干燥和冷卻即得電池級碳酸鋰成品，該產品符合青海省地方標準DB63/T1113-2012(鹵水電池碳酸鋰)的要求。

【技術實現步驟摘要】
—種利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法
本專利技術屬于無機化工
，具體地說是涉及。
技術介紹
鋰是重要的戰略資源之一，號稱工業味精，在國防工業及國家高科技發展中有重要的戰略意義。鋰主要是以固體礦和液體礦兩種形式存在于自然界，其中鹽湖鹵水鋰儲量約占世界的66%。全球范圍內看，礦石碳酸鋰開采成本高已漸漸被棄用，鹵水碳酸鋰是目前的主要生產工藝，全球約80%的碳酸鋰由鹵水生產。我國鋰礦資源豐富，其儲量與南美的智利、玻利維亞一同排在世界前列。大力發展鹵水碳酸鋰已是大勢所趨，青海省作為資源大省，有著豐富的鹽湖鋰資源，因此加快青海省鋰資源開發，提高收率，降低成本是擺在鹽湖化工技術人員面前的重要課題。由于受鹽湖提鋰技術的限制，目前鹽湖鹵水鋰資源的開發以工業級碳酸鋰為主。青海鋰業有限公司是國內開發鹽湖鋰資源較早的企業之一，生產的碳酸鋰品質好，獲得了業內的一致認可。青海鋰業有限公司一期項目生產的碳酸鋰產品質量介于工業級和電池級之間，雖然部分碳酸鋰已經應用到電池材料的生產，但是約80%的碳酸鋰產品的市場任然是玻璃、水泥、陶瓷等低端市場。2009年青海鋰業有限公司啟動了二期I萬噸碳酸鋰的項目，該項目設計階段認真總結分析了一期生產的經驗和不足，在一期基礎上對工藝進行了大幅的改進和優化，提出了在生產線上一次性生產出合格電池級碳酸鋰的目標。 2012年5月二期項目順利投產，經過幾個月的生產驗證，已成功生產出了電池級碳酸鋰。由于鹵水鋰資源的特性決定了鹵水碳酸鋰中不含硅及重金屬離子，鹵水碳酸鋰的品質要優于礦石碳酸鋰?，F行的《工 業級碳酸鋰》(GB/T 11075-2003)國家標準和《電池級碳酸鋰》(YS/T 582-2006)有色冶金行業標準都是以礦石為基礎起草的，由于礦石和齒水原料性質的截然不同，礦石碳酸鋰的標準不適合鹵水碳酸鋰的生產。2011年青海省政府確立了發展青海省鋰產業鏈的工業布局，青海鋰業有限公司被確定為產業鏈上游的重點企業，對其生產的碳酸鋰產品質量提出了很高的要求。2011年12月份青海省科技廳組織青海省碳酸鋰生產企業就制定鹵水電池級碳酸鋰標準進行了研討，會上成里了由青海鋰業有限公司牽頭，青海泰豐先行鋰能科技有限公司參與的課題小組，負責電池級碳酸鋰地方標準的制定工作。經過6個多月精心制定，鹵水電池碳酸鋰地方標準(DB63/T 1113-2012)于2012年6 月14日由青海省質量技術監督局正式批準發布，并于2012年7月I日起正式實施。本專利技術涉及的方法就是青海鋰業有限公司目前正在使用的電池級碳酸鋰生產工藝。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，利用本方法實現了生產線上一次性下線符合青海省地方標準DB63/T 1113-2012 (《鹵水電池級碳酸鋰》)要求的電池級碳酸鋰。本專利技術的方法，具有以下步驟(I)鹵水預處理原料鹵水是經鹽田自然灘曬濃縮而成，曬制過程中引入了泥沙雜質， 利用多介質過濾器即可將泥沙除去，同時除去了鹵水中影響鎂、鋰分離的鐵雜質，多介質過濾器的濾料由錳砂、石英砂、活性碳按質量比I : I : I組成，過濾后的鹵水濁度< O. 5NTU， Fe2+含量彡O. lmg/L，然后調節原料鹵水的PH值為3 3. 5備用。(2)鎂、鋰分離根據鎂、鋰離子化合價和離子半徑的不同，利用離子選擇性分離裝置，在電場力作用下使原料鹵水中的鎂、鋰離子得到遷移，當原料鹵水通過具有選擇性的分離膜時，鋰、鈉等一價離子通過，鎂、鈣等二價離子被隔離，從而實現了鎂、鋰離子分離的目的，本方法中選擇性一級鎂、鋰分離電壓為DC120 180V，電流為DA100 200A，選擇性二級鎂、鋰分離時電壓為DC120 150V，電流為DA260 320A，最后得到鎂鋰比為I : 10 I I富鋰鹵水，分離后母液進行灘曬濃縮后可進行鎂、硼離子的回收。(3)深度除硫步驟(I)中的富鋰鹵水PH值在2 3之間，有利于硫酸鋇沉淀的形成，每立方富鋰鹵水中需加入I 2L的氯化鋇溶液，在轉速60轉/分的條件攪拌20分鐘，進行壓濾分離。(4)輔料凈化純堿為生產過程中主要輔料之一，工業級純堿中含有黑色的酸不溶物且純堿中的鎂雜質會在轉化沉鋰工序中直接進入碳酸鋰產品中，需要對配制的純堿溶液進行凈化，在配制純堿溶液時每噸純堿中需加入I I. 8kg片堿，在轉速80轉/分的條件攪拌25分鐘，進行壓濾分離，即可得到比較純凈的純堿溶液。 (5)深度除鈣步驟⑶的除硫富鋰鹵水在60°C ±5°C條件下按每立方中加入25% 的純堿溶液2 4L，在轉速60轉/分條件下攪拌20分鐘，進行壓濾分離。(6)深度除鎂步驟(5)的除鈣富鋰鹵水在60°C ±5°C條件下加入25%的片堿溶液，片堿溶液的加入量為調節PH值13±0. 5，在轉速80轉/分條件下攪拌30分鐘，進行壓濾分離。(7)將步驟(6)的除鎂后富鋰鹵水調整PH值到6. 5 7. O之間，然后進行三效蒸發濃縮，濃縮3 4倍，濃縮后鹵水中Li+含量可以達到30 40g/L。(8)將步驟(7)濃縮后的富鋰鹵水導入反應釜中，在90 100°C條件緩慢加入25% 的純堿溶液，純堿溶液的加入量為純堿溶液濃縮液等于9 : I 6 : 1，在轉速80轉/ 分條件下攪拌反應30分鐘，然后進行壓濾分離，固相即為粗碳酸鋰，碳酸鋰的含量為85 90%。(9)將步驟(8)中所得的粗碳酸鋰進行漿洗，漿洗固液比控制25 35%，漿洗30 分鐘后進行離心分離，離心分離時用90°C的RO水淋洗4 6分鐘，淋洗后的濕碳酸鋰進行干燥，干燥介質為有機熱載體，干燥溫度為240 280°C，為了解決熱碳酸鋰進入包裝袋后熱空氣的鼓袋現象，對碳酸鋰進行了冷卻，冷卻介質為水，冷卻后碳酸鋰溫度控制20 40°C，冷卻后的碳酸鋰包裝后即為成品碳酸鋰，該碳酸鋰符合青海省地方標準電池級碳酸鋰(DB63/T 1113-2012)的要求。本專利技術具有以下優點I、本專利技術利用青海鹽湖鹵水鋰資源，拋棄了先加工生成工業級碳酸鋰后再對工業級碳酸鋰進行深加工制得電池級碳酸鋰的工藝流程，經過一系列的特定的高效的除雜手段對鹵水進行凈化，生產線上一次性可以下線電池級碳酸鋰，經測定，碳酸鋰產品的純度 ^ 99. 6%，含雜指標低，產品質量穩定。2、本專利技術中鎂鋰分離工序中得到的富鋰鹵水中，由于鹽湖鹵水本身所含的Si和重金屬離子屬于微量級別，加之電場力作用下的一價離子和二價離子選擇性分離效果非常好，得到的富鋰鹵水中Fe、Si、Cu、Pb、Ni、Mn、Zn、Al的含量都在O. lmg/L以下，不需要進行任何處理，產品中上述雜質離子含量符合DB63/T 1113-2012(電池級碳酸鋰)中指標要求。3、本專利技術中電場力作下的選擇性鎂鋰分離工序中得到母液可以回收利用，該母液經鹽田灘曬濃縮后可以進行硼酸的生產，也可以通過兌鹵的方式使鋰回到鹽田系統，提高了資源綜合利用率。4、本專利技術中富鋰鹵水蒸發濃縮工序采用了經我公司技術改進的三效析鹽蒸發器， 有效的分離了氯化鋰溶液中的部分氯化鈉，分離后的氯化鈉洗滌后可以達到工業優級品， 濃縮后富鋰鹵水中的鋰含量達到了 30g/L以上，在轉化沉鋰工序中大大的提高了收率。5、本專利技術工藝成本低、無污染，符合綠色環?？沙掷m發展的理念。6、本專利技術符合鹽湖資源 向“精細化、高值化、系列化”本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟：(1)鹵水預處理:原料鹵水是經鹽田自然灘曬濃縮而成，曬制過程中引入了泥沙雜質，利用多介質過濾器即可將泥沙除去，同時除去了鹵水中影響鎂、鋰分離的鐵雜質，然后調節原料鹵水的PH值為3～3.5之間備用；(2)鎂、鋰分離:根據鎂、鋰離子化合價和離子半徑的不同，利用離子選擇性分離裝置，在電場力作用下使原料鹵水中的鎂、鋰離子得到遷移，當原料鹵水通過具有選擇性的分離膜時，鋰、鈉等一價離子通過，鎂、鈣等二價離子被隔離，從而實現了鎂、鋰離子分離的目的，進行兩級選擇性分離后既得到鎂鋰比為1︰10～1︰1富鋰鹵水，分離后母液經灘曬濃縮后可回收硼、鎂離子；(3)深度除硫:步驟（2）中的富鋰鹵水PH值在2～3之間，有利于硫酸鋇沉淀的形成，在鹵水中按比例加入15%的氯化鋇溶液后攪拌、過濾；(4)輔料凈化：純堿為生產過程中主要輔料之一，工業級純堿中含有黑色的酸不溶物且純堿中的鎂雜質會在轉化沉鋰工序中直接進入碳酸鋰產品中，因此需要對配制的純堿溶液進行凈化，在配制時按比例加入片堿后，純堿溶液中的鎂雜質以氫氧化鎂的形式析出后，進行壓濾分離，即可得到比較純凈的純堿溶液；(5)深度除鈣：在步驟(3)的除硫富鋰鹵水中加熱條件下按比例加入25%的純堿溶液，攪拌后進行壓濾分離；(6)深度除鎂：在步驟(5)的除鈣富鋰鹵水中加熱條件下按比例加入25%的片堿溶液，攪拌后進行壓濾分離；(7)將步驟（6）的除鎂后富鋰鹵水調整PH值到6.5～7.0之間，然后進行三效蒸發濃縮，濃縮3～4倍；(8)?將步驟（7）濃縮后的富鋰鹵水導入反應釜中，在90～100℃條件下緩慢加入25%的純堿溶液，攪拌反應后進行壓濾分離，固相即為粗碳酸鋰；(9)?將步驟（8）中所得的粗碳酸鋰進行漿洗，漿洗后進行離心分離洗滌，分離后碳酸鋰進行干燥、冷卻后得到符合要求的電池級碳酸鋰。...

【技術特征摘要】
1.一種利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟 (1)鹵水預處理原料鹵水是經鹽田自然灘曬濃縮而成，曬制過程中引入了泥沙雜質，利用多介質過濾器即可將泥沙除去，同時除去了鹵水中影響鎂、鋰分離的鐵雜質，然后調節原料鹵水的PH值為3 3. 5之間備用； (2)鎂、鋰分離根據鎂、鋰離子化合價和離子半徑的不同，利用離子選擇性分離裝置，在電場力作用下使原料鹵水中的鎂、鋰離子得到遷移，當原料鹵水通過具有選擇性的分離膜時，鋰、鈉等一價離子通過，鎂、鈣等二價離子被隔離，從而實現了鎂、鋰離子分離的目的，進行兩級選擇性分離后既得到鎂鋰比為I : 10 I : I富鋰鹵水，分離后母液經灘曬濃縮后可回收硼、鎂離子； (3)深度除硫步驟(2)中的富鋰鹵水PH值在2 3之間，有利于硫酸鋇沉淀的形成，在鹵水中按比例加入15%的氯化鋇溶液后攪拌、過濾； (4)輔料凈化純堿為生產過程中主要輔料之一，工業級純堿中含有黑色的酸不溶物且純堿中的鎂雜質會在轉化沉鋰工序中直接進入碳酸鋰產品中，因此需要對配制的純堿溶液進行凈化，在配制時按比例加入片堿后，純堿溶液中的鎂雜質以氫氧化鎂的形式析出后，進行壓濾分離，即可得到比較純凈的純堿溶液； (5)深度除鈣在步驟(3)的除硫富鋰鹵水中加熱條件下按比例加入25%的純堿溶液，攪拌后進行壓濾分離； (6)深度除鎂在步驟(5)的除鈣富鋰鹵水中加熱條件下按比例加入25%的片堿溶液，攪拌后進行壓濾分離； (7)將步驟(6)的除鎂后富鋰鹵水調整PH值到6.5 7. 0之間，然后進行三效蒸發濃縮，濃縮3 4倍； (8)將步驟(7)濃縮后的富鋰鹵水導入反應釜中，在90 100°C條件下緩慢加入25%的純堿溶液，攪拌反應后進行壓濾分離，固相即為粗碳酸鋰； (9)將步驟(8)中所得的粗碳酸鋰進行漿洗，漿洗后進行離心分離洗滌，分離后碳酸鋰進行干燥、冷卻后得到符合要求的電池級碳酸鋰。2.如權利要求I所述利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法，其特征在于步驟(I)所述的多介質過濾器，濾料由錳砂、石英砂、活性碳按質量比I : I : I組成，過濾后的鹵水濁度彡 0. 5NTU，Fe2+ 含量彡 0. lmg/L。3.如權利要求I所述利用鹽湖鹵水制取電池級碳酸鋰的方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬培華，李增榮，李健，周曉軍，劉國旺，趙穎，唐發滿，馬軍，
申請(專利權)人：青海鋰業有限公司，
類型：發明
國別省市：