連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸鋰是生產(chǎn)鋰化合物和金屬鋰的中間原料，分子式:Li2C〇3，分子量:73.89。白色 單斜晶系粉末，不潮解，相對密度2.1 lg/cm3，熔點723°C，微溶于水(溶解度0°C時1.54g/L， 100°C時0.72g/L)，不溶于醇，易溶于酸，600°C以下對熱穩(wěn)定，618°C開始逐漸分解成氧化鋰 和二氧化碳。碳酸鋰的溶解度小于其它堿金屬碳酸鹽，并且隨溫度升高而降低，不與Na 2C03 和K2C03生成復(fù)鹽，因此易于與其它鹽類分離，以較純的形態(tài)析出。
[0003] 近幾年來，隨著新技術(shù)的發(fā)展，尤其是鋰金屬聚合物可充電電池的日益普及、混合 動力電動汽車用鋰電池不斷取代鎳氫電池等，全球市場對鋰化合物需求量不斷增長，用戶 也對鋰產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析預(yù)測，未來10年全球鋰需求量將增長 30%。因此，作為制取其他鋰鹽的原料，碳酸鋰的生產(chǎn)顯現(xiàn)出前所未有的美好前景。
[0004] 碳酸鋰在鋁電解、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。作為鋁電解的添加劑，可降低 電耗，提高鋁產(chǎn)量，減少有害氣體氟的析出；在玻璃、陶瓷工業(yè)，改善產(chǎn)品性能；醫(yī)藥行業(yè)用 其作為原料生產(chǎn)治療精神類疾病的藥物。
[0005] 由于碳酸鋰擁有美好的市場前景，使研發(fā)生產(chǎn)碳酸鋰的新方法，新工藝顯得尤為 重要。碳酸鋰生產(chǎn)方法因使用資源的不同而分為兩類:礦石提鋰及鹽湖鹵水提鋰。本發(fā)明主 要是針對礦石法提鋰，采用沉淀法制備電池級碳酸鋰。由于加料方式的不同，主要有兩種生 產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法。一種是硫酸鋰溶液往碳酸鈉溶液中添加的反加法，間歇生產(chǎn)碳酸 鋰，然后固液分離，得到碳酸鋰濕品，接著進行攪洗(次數(shù)不一定），攪洗后再次進行固液分 離，得到電池級碳酸鋰，最后干燥裝包。該方法為間歇生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，其生產(chǎn)效 率低，產(chǎn)品一致性差。
[0006] 另一種方法就是硫酸鋰溶液和碳酸鈉溶液同時添加的平行加料，連續(xù)生產(chǎn)碳酸 鋰，然后固液分離，得到碳酸鋰濕品，接著進行一次攪洗得工業(yè)級碳酸鋰，然后用C0 2氫化， 生成LiHC03,然后蒸發(fā)純化生產(chǎn)電池級碳酸鋰。該方法為目前連續(xù)生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方 法，其生產(chǎn)流程長，生產(chǎn)成本高。
[0007] 因此，亟需一種生產(chǎn)成本低、流程短的連續(xù)生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，以提高產(chǎn)能 和電池級碳酸鋰的一致性，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，該方法可省略用 C02氫化流程，使生產(chǎn)更高效。
[0009 ]本發(fā)明連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，包括如下步驟：
[0010] a、一次加料:將碳酸鈉溶液總量的60 %~80 %和硫酸鋰溶液總量的20 %~40 %以 平行加料方式加入到反應(yīng)器A中，控制加料時間為30~180min，加料溫度為50~100°C;
[0011] b、二次加料:一次加料完成后，將反應(yīng)器A中的料液流入反應(yīng)器B，在反應(yīng)器B中保 持溫度為50~100°C，然后以平行加料方式加入剩余的碳酸鈉溶液和剩余的硫酸鋰溶液，加 料時間為30~180min;
[0012] c、電池碳酸鋰的獲得：二次加料完成后，將反應(yīng)器B中的料液固液分離，將固體洗 滌、干燥，即得電池級碳酸鋰。
[0013] 其中，所述硫酸鋰溶液中，以Li20計的濃度為20~65g/L，碳酸鈉溶液的濃度為200 ~300g/L。優(yōu)選所述硫酸鋰溶液中，以Li20計的濃度為40g/L，碳酸鈉溶液的濃度為200g/L。
[0014] 進一步的，按照摩爾比，碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰 =1~1.5:1。優(yōu)選按照摩爾比，碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰= 1.3:1〇
[0015] 進一步的，a步驟和b步驟中的溫度優(yōu)選為80°C。
[0016] c步驟中，進行固液分離，常用的固液分離設(shè)備均適用于本發(fā)明，如離心機、板式過 濾機、帶式過濾機等。
[0017] 進一步的，a步驟和b步驟中的加料時間相同。
[0018] 本發(fā)明采用平行加料連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰，通過兩次平行加料，嚴(yán)格控制加 料的量及加料溫度和時間，直接生產(chǎn)得到電池級碳酸鋰，無需再通入二氧化碳進行氫化，省 去了氫化工藝流程，降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了電池級碳酸鋰生產(chǎn)的連續(xù)化，產(chǎn)品穩(wěn)定性增 強。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例1、2、3中連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，包括如下步驟：
[0021] a、一次加料:將碳酸鈉溶液總量的60 %~80 %和硫酸鋰溶液總量的20 %~40 %以 平行加料方式加入到反應(yīng)器A中，控制加料時間為30~180min，加料溫度為50~100°C;
[0022] b、二次加料:一次加料完成后，將反應(yīng)器A中的料液流入反應(yīng)器B，在反應(yīng)器B中保 持溫度為50~100°C，然后以平行加料方式加入剩余的碳酸鈉溶液和剩余的硫酸鋰溶液，加 料時間為30~180min;
[0023] c、電池碳酸鋰的獲得：二次加料完成后，將反應(yīng)器B中的料液固液分離，將固體洗 滌、干燥，即得電池級碳酸鋰。
[0024] 其中，根據(jù)生產(chǎn)碳酸鋰的量確定的所需碳酸鈉溶液的用量為碳酸鈉溶液總量，根 據(jù)生產(chǎn)碳酸鋰的量確定的所需硫酸鋰溶液的用量為硫酸鋰溶液總量。在實際生產(chǎn)過程中， 生產(chǎn)碳酸鋰的量可根據(jù)反應(yīng)器A的最大反應(yīng)量來確定，例如，反應(yīng)器A最大可生產(chǎn)It的碳酸 鋰，由此反推，可得到所需原料碳酸鈉溶液總量和碳酸鋰溶液的總量。在加料時，控制其流 速及加料時間，將碳酸鈉溶液總量的60 %~80 %和硫酸鋰溶液總量的20 %~40 %以平行加 料方式加入到反應(yīng)器A中即可。
[0025] 其中，反應(yīng)器A和反應(yīng)器B均為常規(guī)反應(yīng)器，本領(lǐng)域常用的反應(yīng)器均適用于本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明所述平行加料方式為將不同的料液以不同的加料速度同時加入反應(yīng)器中， 并保證所有料液均為勻速加入，且所有料液加料開始和結(jié)束的時間相同。
[0027] 進一步的，所述硫酸鋰溶液中，以Li20計的濃度為20~65g/L，碳酸鈉溶液的濃度 為200~300g/L，優(yōu)選硫酸鋰溶液中，以Li 20計的濃度為40g/L，碳酸鈉溶液優(yōu)選的濃度為 200g/L〇
[0028] 進一步的，按照摩爾比，碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰 =1~1.5:1，優(yōu)選碳酸鈉溶液總量中的碳酸鈉:硫酸鋰溶液總量中的硫酸鋰=1.3:1。
[0029]優(yōu)選的，a步驟和b步驟中的溫度為80°C。
[0030] 進一步的，c步驟中，進行固液分離，常用的固液分離設(shè)備均適用于本發(fā)明，如離心 機、板式過濾機、帶式過濾機等。
[0031] c步驟所述的洗滌為用水進行攪洗，即將固體放入水中，攪拌后，將固液分離。
[0032] 進一步的，為更好的實現(xiàn)連續(xù)化，優(yōu)選控制a步驟和b步驟中的加料時間相同。
[0033] 本發(fā)明連續(xù)化生產(chǎn)電池級碳酸鋰的方法，通過兩次加料，兩個反應(yīng)器可實現(xiàn)連續(xù) 化生產(chǎn)。將反應(yīng)器A、B的加料時間調(diào)為一致，第一批料液在反應(yīng)器A中加料反應(yīng)后，移入反應(yīng) 器B中繼續(xù)加料反應(yīng)，而反應(yīng)器A中可加入下一批料液