一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法

摘要

本发明提供了一种适用于由青海盐湖锂资源制取高纯度碳酸锂的工艺方法。该方法以从青海盐湖卤水锂资源中提取的粗碳酸锂为原料，先利用纯净水配成料浆，通CO

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于由青海盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法。

背景技术

高纯碳酸锂广泛用于原子能、航空航天、军工、锂合金、锂电池、受控核聚变、医药等领域。随着高纯碳酸锂应用领域的不断拓展，其产品在国际市场上的需求量也日益激增，我国的传统锂盐工业正面临着严峻的考验。因此，以低价的碳酸锂等为原料，开发高纯碳酸锂，加速我国锂盐工业的发展，是我们必须关注和研究的课题。

我国是一个锂资源大国，在西部青海盐湖中含有丰富的锂资源。随着卤水提锂技术的成熟，技术级碳酸锂的国际市场供求已趋于饱和，产品利润降低，而开发高纯碳酸锂可以增加产品附加值，利于盐湖锂产品系列化开发与锂产业链的延伸；另一方面，随着当前锂产品在高科技领域的应用不断扩大，国内外对锂盐的需求量日益激增，对产品的纯度要求也越来越高，因此开发高附加值的高纯碳酸锂也就显得格外重要和迫切。

由于卤水锂资源不同于矿石锂资源，其初级产品的组成及杂质的种类和含量也是大相径庭，例如矿石锂资源中提取的初级碳酸锂中含有大量的杂质硅及多种重金属离子，其纯化过程复杂且难度大；而从盐湖锂资源中提取的初级碳酸锂中不含有硅及重金属离子，其纯化过程显然与上述过程不同，而利用青海盐湖锂资源提取的初级碳酸锂产品更具有自己独特的成分特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的方法，主要适用于青海盐湖锂资源制取高纯碳酸锂工艺。

本发明利用盐湖锂资源制取高纯度碳酸锂的方法，包括以下工艺步骤：

①将盐湖卤水中提取的粗碳酸锂与纯净水以1∶5～1∶20的固液质量比混合配制成料浆，置于压力反应器(反应器内壁有特殊材料的内衬)中，通CO₂气体，控制压力在0.1MPa～2MPa，搅拌速度控制在50～600转/分，进行粗碳酸锂的碳酸化，不溶性的杂质将会沉淀出来，抽滤，过滤除去不溶性杂质或酸不溶物，得到一定浓度的不含悬浮物的可溶性碳酸氢锂。该条件下粗碳酸锂的转化率高达96％左右。

②根据粗碳酸锂原料的组成特点，选择不同的纯化介质对碳酸氢锂进行深度除杂，除去碳酸氢锂溶液中的二价和三价离子。青海盐湖卤水锂资源的初级产品中的含有大量的钙、镁...等二价离子和硼...等三价离子，因此，分别选用特效的阳离子选择性介质如阳离子交换树脂等和阴离子选择性介质如阴离子交换树脂等对可溶性的碳酸氢锂进行深度除杂：即将上述碳酸氢锂溶液依次通过装有阳离子选择性介质和阴离子选择性介质的装置，分别除去碳酸氢锂溶液中的钙、镁等二价离子和硼...等三价离子。除杂介质可循环利用。

③将经除杂的碳酸氢锂溶液引入负压装置中，控制负压在0.01～0.10MPa，反应温度在50～120℃，搅拌速度在50～600转/分，进行等容反应，使碳酸氢锂分解，以沉淀出碳酸锂。锂离子的沉淀率可达92％左右。而易溶性的一价杂质离子则会进入溶液，使产品得到进一步纯化，沉淀母液循环利用。

④将沉淀出的碳酸锂用高纯水或乙醇等水溶性有机溶剂为洗涤剂，在50～90℃下进行多次淋洗，以对易溶杂质进行更进一步的去除，得碳酸锂湿产品；淋洗母液循环利用。所得碳酸锂湿产品烘干后即得高纯度碳酸锂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用从青海盐湖卤水中提取的含特定种类和数量的杂质的粗碳酸锂为原料，经过一系列的特定高效的除杂手段对原料进行净化或纯化，制得高纯度的碳酸锂，经测定，碳酸锂产品纯度可达99.9％或以上，产品质量稳定。

2、发明利用从青海盐湖中提取的一定含量的粗碳酸锂为原料，并根据原料的不同组成，选用合适的纯化除杂介质，优化纯化条件和工艺，对原料进行特效的选择除杂，除杂率高，除杂率达99％以上。

3、本发明整个原料的碳酸化过程及产品沉淀过程大大加快，全程反应只用1.0～1.5小时，反应速率是普通条件下的3～4倍，有效提高了纯化效率。

4、本发明产品沉淀及洗涤过程的母液均可以循环利用，提高了总锂的回收率，总锂回收率可高达99.4％。

5、本发明工艺简单易行、无污染、成本低。

6、本发明符合盐湖资源向“精细化、高值化、系列化”方向发展的要求，使资源开发从粗放型走向高值化，从而极大地增加盐湖产品的技术含量和附加值，使我们青海的掩护资源优势真正转变成经济优势。

具体实施方式

第一步：利用常规工艺提取青海盐湖卤水中的锂资源，得到含有杂质的粗碳酸锂。青海盐湖卤水锂资源的初级产品(即粗碳酸锂中含有大量的钙、镁...等二价离子和硼...等三价离子)。

第二步：将粗碳酸锂与纯净水以1∶5～1∶20的固液质量比混合配制成料浆，置于压力反应器(反应器的内壁衬有特殊材料)中，通CO₂气体，控制压力在0.1MPa～2MPa，搅拌速度控制在50～600转/分，进行粗碳酸锂的碳酸化，使溶液中的碳酸锂转化为碳酸氢锂；不溶性的杂质将会沉淀出，抽滤，得到一定浓度的不含悬浮物的可溶性的碳酸氢锂。该条件下粗碳酸锂的转化率高达96％左右。

第三步：将上述碳酸氢锂溶液依次用通过装有特效阳离子交换树脂(或沸石)和阴离子交换树脂(或螯合树脂)的装置，分别除去碳酸氢锂溶液中的钙、镁等二价离子和硼...等三价离子。除杂介质可循环利用。

第四步：将经除杂的碳酸氢锂溶液引入负压装置中，控制负压在0.01～0.10MPa，反应温度在50～120℃，搅拌速度在50～600转/分，进行沉淀反应，使碳酸氢锂分解，以沉淀出碳酸锂，产品得到进一步纯化。在此条件下，锂离子的沉淀率可达92％左右。而易溶性的一价杂质离子则会进入溶液，沉淀母液循环利用。

第五步：将沉淀出的碳酸锂用高纯水或乙醇置于抽滤器中，在50～90℃下进行多次淋洗，以对易溶杂质进行更进一步的去除，得碳酸锂湿产品；淋洗母液循环利用。所得碳酸锂湿产品70～120℃下采用微波方式干燥得高纯度碳酸锂。碳酸锂产品纯度可达99.9％或以上，质量达到或高于国家标准或同类产品的各项指标。