一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法

摘要

本发明提供了一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法，它包括如下步骤：(一)碳化：取碳酸盐型锂源，其中Li2O含量为5.0～40.3％w/w，置于氢化反应釜中进行一次或两次以上碳化处理，得碳酸锂湿精品；(二)将一次碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得电池级碳酸锂；或，将两次以上碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得高纯碳酸锂。本发明提供的方法可连续大规模生产电池级碳酸锂和高纯碳酸锂，能耗小，环境友好，具有较强的实用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯碳酸锂的制备方法，具体涉及工业化生产高纯碳酸 锂和电池级碳酸锂的方法。

背景技术

锂，已知最轻、原子核半径最小的银白色碱金属，因锂及其化合物有许 多特有的优良性能，它们被广泛用于玻璃、陶瓷、润滑、电子、冶金、医药、 制冷、航空航天等领域。随着清洁能源需求的高涨，锂能源将可能深刻的影 响人类生活，其也被称作“21世纪的能源新贵”。

碳酸锂是一种重要的锂盐，其用途广泛，具有很强的市场应用价值。根 据GB/T 11075-2003、GB 10576-89、YS/T 582-2006等相关国标和行标，碳 酸锂可分为四级：

工业级Li₂CO₃          Li₂CO₃含量＜99.50％，

电池级Li₂CO₃          99.50％≤Li₂CO₃含量＜99.90％，

高纯3N级Li₂CO₃        99.90％≤Li₂CO₃含量＜99.99％，

高纯4N级Li₂CO₃以上    Li₂CO₃含量≥99.99％。

然而，目前国内大多数碳酸锂生产厂家均只能提供较为低端的工业级碳 酸锂，有些实力较强的生产厂家可以提供电池级碳酸锂，它们实际应用价值 远不如高纯碳酸锂，导致我国碳酸锂产业不具国际竞争力。

由孙玉柱2010年4月20日发表的“碳酸锂结晶过程研究”，华东理工 大学博士学位论文第5～7页可知，目前由初级Li₂CO₃(纯度小于95％)制 备高纯Li₂CO₃有多种工艺路线：1、重结晶法，重结晶法分为碳酸锂重结晶法 和甲酸锂重结晶法，但因重结晶过程中的共沉淀现象，杂质硅的含量很难降 到5×10^-4％以下；2、LiOH溶液碳化法，包括苛化碳化法和电解碳化法，前 者需要精致的石灰乳，且纯度要求很高，后者存在杂质离子污染的问题，同 时电解槽需要高价腐蚀材料，电解电耗大，对隔膜要求很高，均不适于工业 应用；3、碳化法，包括碳化沉淀法和碳化分解法，碳化沉淀法是将初级Li₂CO₃与去离子水混合成水溶液浆料，再向其中通入高纯的二氧化碳气体，将难溶 的碳酸锂转变为溶解度较大的LiHCO₃，然后在另一个反应器中与高纯LiOH 反应得沉淀物，烘干后即为高纯Li₂CO₃产品；碳化分解法是将Li₂CO₃与去离 子水混合成水溶浆料，在搅拌的情况下，向其中通入高纯二氧化碳气体，将 难溶的碳酸锂转变为溶解度较大的LiHCO₃，然后过滤浆料以除去不溶的杂 质，溶解于滤液的杂质可通过离子交换和萃取等方法除去，在另一个反应器 中加热净化后的LiHCO₃溶液，恒温搅拌除去二氧化碳气体，LiHCO₃分解沉 淀生成Li₂CO₃，再经降温过滤出沉淀，烘干得到高纯度的Li₂CO₃产品。碳化 热解法因原料相对廉价易得，工艺简单，过程环保，具有较高的可操作性。

现有碳化法制备高纯碳酸锂的文献报道均为实验室方法，不适用于大规 模工业化生产。

故探索一种生产工艺流程合理、生产成本低、能耗低、环境污染小、产 品质量高、品质稳定、可大规模工业化连续生产高纯碳酸锂的方法具有重要 的环保、经济和社会意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新的工业化生产电池级碳酸锂或 高纯碳酸锂的方法及相关的专用设备(氢化反应釜)。

本发明提供了一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法，它包 括如下步骤：

一种生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂的工业化方法，它包括如下步骤：

(一)碳化：取碳酸盐型锂源，其中Li₂O含量为5.0～40.3％w/w，置于 氢化反应釜中进行一次或两次以上碳化处理，得碳酸锂湿精品；

(二)将一次碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得电池级碳酸锂； 或，将两次以上碳化处理所得的碳酸锂湿精品烘干后，即得高纯碳酸锂。

本发明中所述的碳酸盐型锂源(Li₂O：5.0～40.3％w/w)包括：碳酸盐型 盐湖锂精矿、工业级碳酸锂(或其中间产品、次品、废品等)以及其它含有 碳酸锂的物料。

其中，步骤(一)所述碳化处理包括如下步骤：

I氢化：将粒径≤80μm的碳酸盐型锂源，与纯水、母液、洗水的一种或 几种的混合液，加入氢化反应釜中，通入CO₂至液体pH为7.0～8.5，即得氢 化液；

II除杂：在上述氢化液中加入沉淀剂或者络合剂，使杂质沉淀或者以稳 定水溶性络合物存在；

III沉锂：将步骤II处理的氢化液加热搅拌或加入LiOH搅拌，固液分离， 得碳酸锂粗品，母液用于步骤I中循环使用；

IV洗涤：将碳酸锂粗品用纯水加热搅拌后离心，洗水用于步骤I中循环 使用，沉淀为碳酸锂湿精品。

其中，所述氢化反应釜包括罐体(1)、循环管(2)和循环泵(3)，其中， 循环管(2)一端与罐体(1)底部相连通，循环管(2)的另一端与罐体(1) 的中部相连通，循环泵(3)设置在循环管(2)内。

进一步地，循环管上设置排液口、进气口。

优选地，进气口、循环泵设置在循环管的底端。

进一步地，循环管外部设置冷凝管。

进一步地，罐体上部设置卸压口和进料口。

其中，在步骤I的氢化过程中，氢化反应釜内的温度为0～50℃，CO₂的 压强为0.1～0.5MPa；氢化反应釜的循环管(2)中物料的流速为2～8m/s。 其中，反应温度优选为0～25℃，CO₂压强优选为0.2～0.3MPa，流速优选为 3～5m/s。

其中，第一次碳化时，步骤III中碳酸锂粗品的Ca²⁺≤0.0050％、 Mg²⁺≤0.010％时，母液用于步骤I循环使用；步骤IV中碳酸锂湿精品的 Ca²⁺≤0.0050％、Mg²⁺≤0.010％时，洗水用于步骤I循环使用；

第二次碳化时，步骤III中碳酸锂粗品的Ca²⁺≤0.001％、Mg²⁺≤0.001％时， 母液用于步骤I循环使用；步骤IV中碳酸锂湿精品的Ca²⁺≤0.001％、Mg²⁺≤ 0.001％时，洗水用于步骤I循环使用。

其中，步骤III中采用加热搅拌的方法沉锂，其中，温度为85～100℃， 优选90℃，恒温搅拌10～60min，优选20～30min；或，步骤III中采用加入 LiOH的方法沉锂，其中，LiHCO₃∶LiOH＝1∶0.5～1.2w/w，搅拌10～60min， 优选20～30min；

步骤IV洗涤的条件，碳酸锂粗品：纯水的质量体积比为1∶2～5w/v，在 70～100℃下恒温搅拌10～60min。优选为，碳酸锂粗品：纯水的质量体积比 为1∶2.5-3.5w/v，90-95℃下恒温搅拌20～30min。

其中，步骤II的除杂工艺中，所述沉淀剂为草酸、草酸锂、草酸钠、磷 酸、磷酸锂、磷酸钠、磷酸二氢锂、磷酸二氢钠、硫化钠、硫代乙酰胺中的 一种或两种以上的组合物，所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸锂盐、 乙二胺四乙酸钠盐中的一种或两种以上的组合物。

进一步地，步骤(一)采用两次碳化处理，其中，第一次除杂用沉淀剂， 第二次除杂用络合剂。

进一步地，步骤(一)所述碳酸盐型锂源中，Li₂O含量为32.0～40.3％w/w， 该碳酸盐型锂源无需预处理，直接进行碳化处理；

或，碳酸盐型锂源中含有Li₂O≤32.0％w/w，该碳酸盐型锂源先进行预处 理后，再进行碳化处理；其中，预处理方法如下：

(1)第一次锂钠分离：取碳酸盐型锂源，加入纯水或/和含钠液体中， 加热搅拌，固液分离，得含锂沉淀A；第二次锂钠分离：将含锂沉淀A加入 纯水中，加热搅拌，固液分离，即得含锂沉淀B，分离所得的溶液为含钠液 体并用于第一次锂钠分离中循环使用；或，

(2)先将碳酸盐型锂源煅烧后，再经步骤(1)处理。

目前常用的碳酸盐型锂源中多数仅含有无机杂质，对于这类锂源，仅采 用步骤(1)的预处理方法；然而，当碳酸盐型锂源中存在大量有机杂质时， 则需要先按照常规煅烧方法除去有机杂质后，再采用步骤(1)的预处理方法。 采用本发明方法，如不进行预处理亦可进行碳化流程，但其工业化生产经济 性不高(氢化耗时长、耗水量大、能耗大、固液分离不易)。

其中，第一次锂钠分离、第二次锂钠分离过程中，固液质量体积比为1∶ 2～5w/v，加热温度为70～100℃，搅拌转速为50～200r/min，锂钠分离时间 10～60min。优选为，固液质量体积比为1∶2-3w/v，加热温度为85-95℃， 锂钠分离时间20～30min。

进一步地，步骤(一)所述碳酸盐型锂源中Li₂O的含量32.0～40.3％w/w， 选用工业级碳酸锂或其次品作为锂源；

或，步骤(一)所述碳酸盐型锂源中含有Li₂O≤32.0％w/w，选用碳酸盐型 盐湖锂精矿作为锂源。

其中，采用碳酸盐型盐湖锂精矿作为锂源时，磨碎锂源可以采用以下方 法：

a、粗破：取碳酸盐型盐湖锂精矿，破碎至粒径≤5mm；

b、烘干：烘干温度≤350℃，烘干至物料水分≤3％；

c、细磨：细磨至物料粒径≤80μm。

本发明方法实现了大规模工业化连续生产高纯碳酸锂(Li₂CO₃≥ 99.90％)，该方法是以碳酸盐型锂源(Li₂O：5.0～40.3％w/w)为起始物质逐 步制备电池级碳酸锂及高纯碳酸锂，该类锂源包括：碳酸盐型盐湖锂精矿、 工业级碳酸锂或其中间产品、次品、废品等，以及其它含有碳酸锂的物料。 本发明制备方法，使Li₂O的损耗降至最小，总收率可达到95％以上，生产过 程中产生的各种洗水和母液可循环使用，节约用水率可达83.5％以上，大大 降低了水资源的消耗；除杂过程中采用普通沉淀剂或络合剂，无需耗费价格 较高的树脂进行除杂，极大地降低了生产成本，并且，具有环境友好性。同 时，本发明方法还可以制得电池级碳酸锂(Li₂CO₃≥99.50％)，总收率可达 到97％以上，可以根据市场需求，选择性生产电池级碳酸锂或高纯碳酸锂， 具有良好的市场应用前景。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段， 在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、 替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步 的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。 凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1本发明工业化生产高纯碳酸锂的工艺流程图

图2本发明氢化反应釜结构示意图

其中，1为罐体，2为循环管，3为循环泵，4为卸压口，5为排液口，6 为进气口，7为冷却水管，8为进料口。

具体实施方式

本发明中所述的碳酸盐型锂源中，Li₂O含量：5.0～40.3％w/w，包括：碳 酸盐型盐湖锂精矿、工业级碳酸锂(或其中间产品、次品、废品等)以及其 它含有碳酸锂的物料。

实施例1采用碳酸盐型盐湖锂精矿直接生产电池级碳酸锂的工业化方法

根据如图1所示工艺流程，制备电池级碳酸锂：

(一)、磨碎

①取碳酸盐型盐湖锂精矿(如西藏碳酸盐型盐湖锂精矿)。该类锂精矿可 以通过购买得到，也可以利用常规工艺提取盐湖卤水中的锂资源而得到。

该锂矿化学成份：

Li₂O：10.0～30.0％    Na⁺：5.0～16.5％    K⁺：2.6～4.0％

CO₃^2-：8.0～56.0％    Cl^-：8.0～11.0％    SO₄^2-：1.5～4.0％

Ca²⁺：0.4～1.5％      Mg²⁺：0.4～5.0％

②粗破  将物料直接破碎粒径≤5mm；

③烘干  烘干温度≤350℃，物料水份≤3％；

④细磨  采用超细微粉磨物  料粒径≤80μm。

(二)、热沉淀法除杂

⑤一次锂钠分离将物料④加入纯水或/和含钠液体⑩中，固液质量体积 比1∶2，在氢化反应釜中加热到90℃，恒温搅拌20～30min后，用离心机分 离甩干，得含锂固体⑥和含钠液体⑦，含锂固体用于第二次锂钠分离，含钠 液体则不再进入本方法的循环过程，可用于制备Na₂CO₃和NaCl。其中，含锂 固体和含钠液体中的化学成分具体如下：

含锂固体⑥：物料水份≤8％

化学成份：

Li₂O：28.0～31.0％    Na⁺：1.5～3.5％

K⁺：0.1～0.4％        Cl^-：1.2～2.0％

含钠液体⑦的化学成份：

Li₂O：2.5～5.0g/L      Na⁺：50.0～80.0g/L  K⁺：8.0～11.0g/L

CO₃^2-：90.0～110.0g/L  Cl^-：35.0～55.0g/L  SO₄^2-：6.0～12.0g/L

Ca²⁺：0.002～0.05g/L  Mg²⁺：0.03～0.07g/L

⑧二次锂钠分离  经过一次锂钠分离后的含锂固体⑥∶纯净水＝1∶2w/v， 加热到90℃，恒温搅拌20～30min，离心甩干分离，得含锂固体⑨和含钠液 体⑩，含锂固体⑨用于进一步纯化，含钠液体⑩则循环用于一次锂钠分离⑤。 其中，含锂固体⑨和含钠液体⑩的化学成分具体如下：

含锂固体⑨：物料水份≤8％

化学成份：

Li₂O：30.0～34.0％    Na⁺：0.5～1.0％

K⁺：0.05～0.15％      Cl^-：0.15～0.5％

含钠液体⑩：

化学成份：

Li₂O：2.5～3.5g/L     Na⁺：5.0～7.0g/L  K⁺：0.4～0.7g/L

CO₃^2-：8.0～12.0g/L   Cl^-：2.0～4.0g/L  SO₄^2-：0.2～0.16g/L

Ca²⁺：0.002～0.05g/L  Mg²⁺：0.03～0.07g/L

(三)碳化

1、一次碳化

一次氢化  含锂固体⑨或工业级碳酸锂或其次品(Li₂O：32.0～ 40.3％)，加入纯水、Li₂CO₃洗水或Li₂CO₃母液的一种或几种混合液中， 一次含锂固体⑨投料量为3000kg～6000kg，液体加入量50～100m³，在本发 明提供的氢化反应釜(反应釜见实施例3)中密闭通入CO₂，温度≤25℃，时 间为1～2h，保持反应釜内CO₂压强0.2～0.3MPa，终点以氢化液pH 7.0～8.5 为准，循环管中物料的流速为3～5m/s，每釜可制备氢化液50～100m³。

除杂  待氢化处理后，在溶液中加入草酸、草酸锂、磷酸、磷酸锂、 磷酸二氢锂、磷酸二氢钠、硫化钠或硫代乙酰胺等沉淀剂，使Ca²⁺、Mg²⁺二 价、三价离子被沉淀，过滤后，滤渣进行专门处理，不进入本方法的制备 过程，滤液用于进一步加工。

一次沉锂

将经一次氢化除杂后的液体放入热解槽中，加热到90℃，恒温20～ 30min，终点时母液中Li₂O≤5g/L；离心分离即得到一次Li₂CO₃粗品和母 液将滤液加入热解槽中，加热到90℃，恒温20～30min，热解终点以 母液中Li₂O≤5g/L为指标，待热解完成后，离心，甩干，沉淀即为一次Li₂CO₃粗品含水分6～10％，剩余的碳化母液中含有如下化学成分：

Li₂O：5.0～6.5g/L   Na⁺：0.4～19.0g/L      Cl^-：0.02～1.2g/L

SO₄^2-：0.1～4.5g/L  Ca²⁺：0.0015～0.05g/L  Mg²⁺：0.02～0.05g/L

该母液用于步骤一次氢化中循环使用，在碳酸锂粗品中Ca²⁺≤ 0.0050％、Mg²⁺≤0.010％时，母液可循环使用，超过该范围时，母液不 应再循环使用。

步骤一次沉锂中，还可以采用直接加入LiOH的方法，沉淀Li₂CO₃：终 点时母液中Li₂O≤5g/L；离心分离即得到一次Li₂CO₃粗品和母液

洗涤Li₂CO₃粗品纯水＝1∶3w/v，95℃恒温搅拌20～30min，离心 甩干，所得沉淀即为一次Li₂CO₃湿精品其中，水分≤8％，碳酸锂含量烘 干后≥99.50％，即得到电池级碳酸锂；洗涤后得到的Li₂CO₃洗水中，Li₂O ≤5g/L，Li₂CO₃洗水循环用于一次氢化，当一次Li₂CO₃湿精品中Ca²⁺≤ 0.0050％、Mg²⁺≤0.010％时，洗水可循环使用，超过该范围时，洗水不 应再循环使用。

实施例2采用碳酸盐型盐湖锂精矿直接生产高纯碳酸锂的工业化方法

参照实施例1的方法，先制备得到一次Li₂CO₃湿精品再进行第二次 碳化，步骤如下：

1、二次碳化

二次氢化  取一次Li₂CO₃湿精品加入纯水、Li₂CO₃母液或洗水的一种或几种的混合液中进行二次氢化，具体方法和条件同一次氢化

二次除杂  加入乙二胺四乙酸锂盐、草酸、草酸锂、磷酸、磷酸锂、 磷酸二氢锂等进行除杂过滤，沉淀主要为未完全反应的Li₂CO₃及除杂留下 的少量渣，该沉淀用于专门处理，不进入本方法制备过程中。

二次沉锂  同一次沉锂，得到二次Li₂CO₃粗品水分≤8％，剩余 的母液中，Li₂O≤5g/L，该母液用于步骤一次氢化中循环使用，当 碳酸锂粗品中Ca²⁺≤0.001％、Mg²⁺≤0.001％时，母液可再循环使用，若 超出该范围，母液不应再循环使用。

洗涤  同步骤所得沉淀即为二次Li₂CO₃湿精品水分≤8％， 洗涤后所得的洗水中，Li₂O：3～5g/L，当二次Li₂CO₃湿精品中 Ca²⁺≤0.001％、Mg²⁺≤0.001％时，洗水可用于二次氢化，若超出该范围， 洗水不应再循环使用。

(四)烘干

烘干  200～500℃之间物料水份≤0.1％

Li₂CO₃主含量≥99.90％，符合高纯碳酸锂要求。

在上述制备方法中：

(1)在步骤(一)的磨碎过程中，初始物料的粒径越细越好，如大于 80μm会影响后期效果，因此，实际生产过程中，具体粒径可以根据能耗、 成本等拟定，只要物料粒径≤80μm即可。

(2)在步骤(二)的热沉淀法除杂过程中，沉锂时，液体用量越多，即 固液质量体积比越小，除杂越好，但锂损失大，因此，固液质量体积比不大 于1∶2，但优选1∶2。对温度的选择，可以选择在90℃以上恒温搅拌时效 果更好，但考虑到生产成本，优选90℃。同时，搅拌时间应控制在20min以 上，搅拌30min后，除杂效果无显著提高，因此，从成本考虑，优选20～30min。

(3)在步骤(三)的碳化过程中，CO₂的压强在0.1～0.5MPa时，氢化 时间短，且氢化效果好，为了缩短反应时间，本发明中选择通入CO₂的压强 在0.1～0.5MPa，优选0.2～0.3MPa。同时，在碳化的沉锂和洗涤过程中，选 择10～50min，大于30min以后，效果没有显著提高，因此，可以优选20～ 30min。

本发明的投料量及收率等具体情况见表1：

表1

注：1、表1中“Li₂O_干”，是指换算得到的物料(干基)中Li₂O的含量；

2、表中物料编号请参附图1工业化生产高纯碳酸锂的工艺流程图。

采用本发明方法制备高纯碳酸锂时，高纯碳酸锂的总收率可达到95％以 上，节约用水率可达到83.5％，全程反应总耗时16h左右。

实施例3采用工业级碳酸锂或其次品制备电池级碳酸锂的工业化方法

根据如图1所示工艺流程，制备电池级碳酸锂：

1一次碳化

一次氢化  取工业级碳酸锂或其次品(Li₂O：38.0～40.3％)，加入纯水、 Li₂CO₃洗水或Li₂CO₃母液的一种或几种混合液中，一次含锂固体⑨投料 量为3000kg～6000kg，液体加入量50～100m³，在本发明提供的氢化反应釜 (氢化反应釜见实施例3)中密闭通入CO₂，温度≤25℃，时间为1～2h，压 强0.2～0.3MPa，终点以氢化液pH 7.0～8.5为准，循环管中物料的流速为3～ 5m/s，每釜可制备氢化液50～100m³。

除杂  待氢化处理后，在溶液中加入草酸、草酸锂、磷酸、磷酸锂或 磷酸二氢锂等沉淀剂，使Ca²⁺、Mg²⁺二价、三价离子被沉淀，过滤后，滤渣进行专门处理，不进入本方法的制备过程中，滤液用于进一步加工。

一次沉锂

将经一次氢化除杂后的液体放入热解槽中，加热到90℃，恒温20～ 30分钟，终点时母液中Li₂O≤5g/L；离心分离即得到一次Li₂CO₃粗品和母 液将滤液加入热解槽中，加热到90℃，恒温20～30min，热解终点以 母液中Li₂O≤5g/L为指标，待热解完成后，离心，甩干，沉淀即为一次Li₂CO₃粗品含水分6～10％，剩余的碳化母液中含有如下化学成分：

Li₂O：5.0～6.5g/L   Na⁺：0.4～19.0g/L      Cl^-：0.02～1.2g/L

SO₄^2-：0.1～4.5g/L  Ca²⁺：0.0015～0.05g/L  Mg²⁺：0.02～0.05g/L

该母液用于步骤一次氢化中循环使用，在碳酸锂粗品中Ca²⁺≤ 0.0050％、Mg²⁺≤0.010％时，母液可循环使用，超过该范围时，母液不 应再循环使用。

步骤一次沉锂中，还可以采用直接加入LiOH的方法，沉淀Li₂CO₃：终 点时母液中Li₂O≤5g/L；离心分离即得到一次Li₂CO₃粗品和母液

洗涤Li₂CO₃粗品纯水＝1∶3w/v，95℃恒温搅拌20～30min，离心 甩干，所得沉淀即为一次Li₂CO₃湿精品其中，水分≤8％，碳酸锂含量烘 干后≥99.50％，即得到电池级碳酸锂；洗涤后得到的Li₂CO₃洗水中，Li₂O ≤5g/L，Li₂CO₃洗水循环用于一次氢化，当一次Li₂CO₃湿精品中Ca²⁺≤ 0.0050％、Mg²⁺≤0.010％时，洗水可循环使用，超过该范围时，洗水不 应再循环使用。

实施例4采用工业级碳酸锂或其次品制备高纯碳酸锂的工业化方法

参照实施例3的方法，先制备得到一次Li₂CO₃湿精品再进行第二次 碳化，步骤如下：

1、二次碳化

二次氢化  取一次Li₂CO₃湿精品加入纯水、Li₂CO₃母液或洗水 的一种或几种的混合液中进行二次氢化，具体方法和条件同一次氢化

二次除杂  加入EDTA锂盐、草酸、草酸锂、磷酸、磷酸锂、磷酸二 氢锂等进行除杂过滤，沉淀主要为未完全反应的Li₂CO₃及除杂留下的少量 渣，该沉淀用于专门处理，不进入本方法制备过程中。

二次沉锂  同一次沉锂，得到二次Li₂CO₃粗品水分≤8％，剩余 的母液中，Li₂O≤5g/L，该母液用于步骤一次氢化中循环使用，当 碳酸锂粗品中Ca²⁺≤0.005％、Mg²⁺≤0.005％时，母液可再循环使用，若 超出该范围，母液不应再循环使用。

洗涤  同步骤所得沉淀即为二次Li₂CO₃湿精品水分≤8％， 洗涤后所得的洗水中，Li₂O：3～5g/L，当二次Li₂CO₃湿精品中Ca²⁺≤ 0.005％、Mg²⁺≤0.005％时，洗水可用于二次氢化，若超出该范围，洗水不应再循环使用。

(四)烘干

烘干  200～500℃之间物料水份≤0.1％

Li₂CO₃主含量≥99.90％，符合高纯碳酸锂要求。

本发明方法实现了大规模工业化连续生产高纯碳酸锂(Li₂CO₃≥ 99.90％)，该方法是以碳酸盐型锂源(Li₂O：5.0～40.3％w/w)为起始物质逐 步制备电池级碳酸锂及高纯碳酸锂，该类锂源包括：碳酸盐型盐湖锂精矿、 工业级碳酸锂或其中间产品、次品、废品等，以及其它含有碳酸锂的物料。 本发明制备方法，使Li₂O的损耗降至最小，总收率可达到95％以上，生产过 程中产生的各种洗水和母液可循环使用，节约用水率可达83.5％以上，大大 降低了水资源的消耗；除杂过程中采用普通沉淀剂或络合剂，无需耗费价格 较高的树脂进行除杂，极大地降低了生产成本，并且，具有环境友好性。

同时，本发明方法还可以制得电池级碳酸锂(Li₂CO₃≥99.50％)，总收 率可达到97％以上，可以根据市场需求，选择性生产电池级碳酸锂或高纯碳 酸锂，具有良好的市场应用前景。

实施例5本发明氢化反应釜

目前生产碳酸锂的氢化方式，均是采用反应釜搅拌方式进行氢化处理， 若反应釜容量过大，投料量过多，则会导致搅拌不均匀，因此，由于搅拌方 式的限制，使得多数反应釜只能设计为1～5m³的装载容量，最大也只能达到 10m³，在工业大生产中，反应容器的局限性，导致在工业生产碳酸锂时，需 要花费更多的重复劳动时间和能耗，才能够满足碳酸锂的大批量生产；同时， 由于反应釜需要密封，而搅拌器带来的强烈震动无疑为设备的密封带来了困 难，进一步进行密封处理也使得生产成本增高。

为了进一步满足高纯碳酸锂的工业化大生产，本发明中还提供一种氢化 反应釜，如图2所示，本发明提供的氢化反应釜包括罐体1、循环管2和循 环泵3，其中，循环管2一端与罐体1底部相连通，循环管2的另一端与罐 体1的中部相连通，循环泵3设置在循环管2内。循环管2上设置排液口5、 进气口6。循环管2外部设置冷凝管7。罐体1上部设置卸压口4和进料口8。

循环泵的设置，是为了给进入循环管中的反应物提供循环的动力，让反 应物可以从循环管的一端运行到另一端，可使二氧化碳有效地同反应物进行 反应；循环管的容量一定，进入循环管中的物料量相对较少，物料循环时， 循环泵的功率不会随着投料量的增加而不断增大，从而有效地节省了生产能 耗。进气口主要用于二氧化碳的输入，将进气口设置在循环管内，有利于二 氧化碳的混合均匀；循环管上还设有冷凝管，可以让反应物的温度始终保持 在最佳的氢化温度。本发明中，循环泵、排液口、进气口都设置在循环管上， 但其具体位置不限于图中标注的位置，只要能够实现上述功能，其他位置亦 可。

该氢化反应釜中以循环管和循环泵来代替现有设备中的搅拌器，这种循 环氢化的方式，搅拌强度大，耗能低，可以使二氧化碳和Li₂CO₃迅速反应完 全，并且，由于循环管的容量一定，仅需较小的循环泵功率就能将设备内部 的物料循环均匀，无需担心反应釜中物料量过大而造成的氢化不完全，因此， 采用本设备时，常规投料量即可达30～60m³/次，若有生产需要，可达到100 m³/次以上，每次处理的物料量远大于现有设备，更适于工业化大生产。同时， 该氢化反应釜没有搅拌器，使得其密封性更好，无需特殊密封处理，降低了 设备成本，并且循环管和循环泵的设置，也进一步降低了反应的能耗。

利用本发明提供的氢化反应釜一次可制得30～100m³氢化液，操作简便， 设备运行稳定可靠，维修量极小，克服了现有技术中氢化量小、反应时间长、 电耗高等缺点，实现了大规模工业化生产高纯碳酸锂，对提高电池级碳酸锂 和高纯碳酸锂的生产效率、降低生产成本具有重大意义，具有良好的市场应 用前景。