專利名稱：用碳酸銨沉淀制備碳酸鋰的方法
專利說(shuō)明 本發(fā)明涉及碳酸鋰的制備方法，特別是從含鋰的硫酸鹽溶液中用碳酸銨沉淀碳酸鋰的方法。
碳酸鋰是一重要的化工產(chǎn)品，目前，工業(yè)上均以碳酸鈉作沉淀劑，從含鋰的硫酸鹽溶液或氯化物溶液中制備，由于碳酸鈉價(jià)格較貴、貨源偏緊，致使生產(chǎn)成本較高。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足而提供一種以碳酸銨作沉淀劑制備碳酸鋰的方法。
本發(fā)明所述的用碳酸銨作沉淀劑制備碳酸鋰的方法，包括碳酸鋰沉淀工序、碳酸鋰沉淀物的凈化(過(guò)濾、洗滌和干燥)工序和沉鋰母液的處理工序，其中碳酸鋰沉淀物的凈化工序與現(xiàn)有技術(shù)相同，其特征是以碳酸銨作沉淀劑，碳酸銨用碳酸氫銨加氨水或碳酸氫銨加熱分解制取，該工序的工藝參數(shù)為 碳酸氫銨或氨水加碳酸氫銨的加入量為其與硫酸鋰反應(yīng)的化學(xué)劑量的1.3～1.4倍; 反應(yīng)溫度 60～65℃ 反應(yīng)時(shí)間 60～120分鐘(最佳值為90±10分鐘) 沉鋰后的母液組成(克/升)SO2-4300～380(最佳值為350～360)，Li2O 20～30。
由于沉鋰過(guò)程中，生成較穩(wěn)定的復(fù)鹽(NH4)2SO4·Li2SO4，故沉鋰母液的處理是本方法十分重要的一個(gè)部分，本法采用在95-97℃下加熱脫氨和二氧化碳，并將其濃縮到SO2-4濃度500～550克/升，趁熱過(guò)濾得(NH4)2SO4·Li2SO4復(fù)鹽，該復(fù)鹽返至沉鋰工序回收鋰，然后將上述母液冷卻到＜20℃，使硫酸銨結(jié)晶出來(lái)，作副產(chǎn)品回收鋰，結(jié)晶母液返至沉鋰母液處理工序。
本發(fā)明所用的含鋰硫酸鹽料液可以是硫酸處理鋰礦石所得浸出液的濃縮液，也可以是粗硫酸鋰溶解液，溶液中硫酸鋰處于過(guò)飽和和狀態(tài)，即可以是懸浮液。
以碳酸鈉沉鋰的工藝條件，用NH4HCO3沉鋰時(shí)，因LiHCO3溶解度較大，不易沉淀出Li2CO3，若直接用碳酸銨作沉淀劑，在通常的情況和條件下，沉鋰率較低。
由于碳酸銨不穩(wěn)定，工業(yè)上都用碳酸氫銨來(lái)制備碳酸銨，方法有兩種加熱分解和加氨水反應(yīng)，前者反應(yīng)過(guò)程中有一定的化學(xué)損失，但運(yùn)輸方便，操作較簡(jiǎn)單，后者反應(yīng)過(guò)程中雖無(wú)化學(xué)損失，但運(yùn)輸比較麻煩，可根據(jù)貨源及具體情況任選其一。碳酸氫銨轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徜@和碳酸銨與硫酸鋰反應(yīng)生成碳酸鋰沉淀這兩步反應(yīng)可在同一工序中進(jìn)行，其總反應(yīng)式分別為 顯然，影響上述沉鋰反應(yīng)的主要工藝參數(shù)是試劑用量、反應(yīng)溫度、時(shí)間及料液組成等因素。
為使上述沉鋰反應(yīng)順利進(jìn)行，需控制適當(dāng)?shù)臏囟龋摐囟燃葢?yīng)有利于NH4HCO3的分解或NH4HCO3與NH4OH的反應(yīng)，又不致使生成的(NH4)2CO3分解，即該溫度必須高于NH4HCO3的最低分解溫度(36～60℃)，而又必須低于(NH4)2CO3的分解溫度(70℃)且應(yīng)使沉鋰反應(yīng)速度較快，一般來(lái)說(shuō)選60～65℃為宜。
上述反應(yīng)由于生成碳酸鋰沉淀，反應(yīng)較易進(jìn)行，試驗(yàn)表明，經(jīng)1-2小時(shí)反應(yīng)為(最佳值為90±10分鐘)即可完成。
沉淀劑[(NH4)HCO3或(NH4)HCO3加(NH4)OH]的加入量應(yīng)大于反應(yīng)所需的化學(xué)計(jì)量，一般應(yīng)控制在化學(xué)劑量的1.3～1.4倍，隨著循環(huán)，沉鋰工序使用吸收NH3和CO2的水作稀釋時(shí)，保持上述比例時(shí)，沉淀劑的加入量可減少一些，通常新加入量可為化學(xué)劑量的1.1～1.2倍。
料液中Li2SO4通常處于過(guò)飽和狀態(tài)，其濃度通常通過(guò)加水控制沉鋰母液中SO2-4濃度來(lái)進(jìn)行，沉鋰母液中SO2-4濃度通?？刂圃?00～380克/升(最佳值為350～360克/升)。
碳酸鋰沉淀物的凈化(過(guò)濾、洗滌、干燥)與現(xiàn)有技術(shù)相同或相似，即在70-100℃下，用水逆流洗滌。本法所得產(chǎn)品與用Na2CO3作沉淀劑時(shí)所得產(chǎn)品基本相同?？蛇_(dá)工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
由于碳酸鋰沉淀過(guò)程中要生成(NH4)2SO4·Li2SO4復(fù)鹽，同時(shí)還有副產(chǎn)品(NH4)2SO的回收問(wèn)題，故比較復(fù)雜。試驗(yàn)表明，沉鋰母液經(jīng)95-97℃下加熱脫氨和二氧化碳后，母液的主要成分為(NH4)2SO4·Li2SO4復(fù)鹽和(NH4)2SO4，當(dāng)將其濃縮到SO2-4濃度達(dá)500～550克/升后，根據(jù)(NH4)2SO4在不同溫度下溶解度的差異，在該溫度下首先折出溶解度較小的(NH4)2SO4、Li2SO4復(fù)鹽，趁熱過(guò)濾出來(lái)后，返至沉鋰工序回收鋰，母液冷卻到＜20℃以析出(NH4)2SO4晶體，過(guò)濾后經(jīng)飽和(NH4)2SO4溶液洗滌可制得Li2O含量?jī)H為0.2-0.3%的(NH4)SO4副產(chǎn)品。鋰損失率與現(xiàn)有方法相當(dāng)。
根據(jù)研究結(jié)果用NH4HCO3或NH4HCO3加氨水為原料從硫酸鋰溶液中制備Li2CO3的工藝流程如附圖
所示。
用加熱NH4HCO3或NH4HCO3加NH4OH為原料制備的碳酸銨沉鋰法與Na2CO3沉鋰法相比，生產(chǎn)工藝中，設(shè)備變動(dòng)不多，改建的投資也少，不需要特殊設(shè)備，鋰的總回收率相近，不僅產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響，可達(dá)到工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且可得到有價(jià)值的副產(chǎn)品(NH4)2SO4，更重要的是沉淀劑易得且價(jià)格便宜，故可使總生產(chǎn)成本降低10%以上。
實(shí)施例 注粗晶用水洗，若用逆流水洗，提取率會(huì)提高一些。
注N-7-7，N-7-3，N-7-8母液處理工藝同上。(11-17，11-20，11-25)
權(quán)利要求
1、一種從含鋰的硫酸鹽溶液中制備碳酸鋰的方法，包括碳酸鋰沉淀物的過(guò)濾、洗滌和干燥，其特征在于包括下列工序
(A)用碳酸銨作沉淀劑的碳酸鋰沉淀工序，碳酸銨由碳酸氫銨加氨水或碳酸氫銨加熱分解制備，該工序的工藝條件為
(a)碳酸氫銨或氨水加碳酸氫銨的加入量為其與硫酸鋰反應(yīng)的化學(xué)劑量的1.3～1.4倍。
(b)反應(yīng)溫度60-65℃；
(c)反應(yīng)時(shí)間60-120分鐘；
(d)沉鋰后母液組成(克/升)SO42-300-380，Li2O 20-30；
(B)沉鋰母液的處理工序，包括下列步驟
(a)95-97℃下加熱蒸發(fā)脫氨和二氧化碳，并將其濃縮到SO42-濃度為500～550克/升；
(b)趁熱過(guò)濾得(NH4)2SO4、Li2SO4復(fù)鹽，經(jīng)過(guò)濾洗滌后返至沉鋰工序；
(c)冷卻上述母液至＜20℃，得(NH4)2SO4結(jié)晶，過(guò)濾后結(jié)晶母液返至沉鋰母處理工序。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含鋰的硫酸鹽溶液可以是硫酸處理鋰礦石所得浸出液的濃縮液，也可以是粗硫酸鋰溶解液。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于碳酸鋰沉淀工序的反應(yīng)時(shí)間最佳值為90±10分鐘;沉鋰母液的最佳組成(克/升)為SO2-4＝350～360。
全文摘要
本發(fā)明提出了用碳酸銨作沉淀劑從含鋰的硫酸鹽溶液中制備碳酸鋰的方法及工藝流程，碳酸銨可由碳酸氫銨和氨水反應(yīng)或碳酸氫銨熱分解制取，解決了沉鋰母液中鋰的回收及副產(chǎn)品(NH4)2SO4的回收問(wèn)題。與碳酸鈉沉鋰法相比，設(shè)備變動(dòng)不多，不僅鋰的總回收率相近，Li2CO3產(chǎn)品質(zhì)量相同，且可得到較有價(jià)值的副產(chǎn)品(NH4)2SO3，更重要的是可使生產(chǎn)成本降低10％以上，經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。
文檔編號(hào)C01D15/08GK1059702SQ90107489
公開(kāi)日1992年3月25日 申請(qǐng)日期1990年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月10日
發(fā)明者王桂英, 石穎 申請(qǐng)人:新疆有色金屬研究所