用于从浓锂卤水制备碳酸锂的方法
【专利摘要】本发明公开了用于从浓锂卤水制备碳酸锂的简化工艺的方法，所述碳酸锂可以用于电池级、药物以及其它高纯度级别的应用。从浓锂卤水中，优选地从镁含量低的浓锂卤水中沉淀出不纯碳酸锂，随后将其悬浮于水溶液中并且与二氧化碳反应以形成溶解的碳酸氢锂。过滤不溶性杂质并且使用离子选择性介质或其它选择性工艺将溶解的硼和如钙、镁以及铁等金属杂质以物理方式从碳酸氢锂溶液中分离。随后使碳酸锂沉淀。
【专利说明】用于从浓锂南水制备碳酸锂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于从通常具有硼、钙、镁、硫酸盐值以及其它值的天然或人造卤水制备高纯度碳酸锂的有效并且简单的方法。
【背景技术】
[0002]虽然锂在地球上分布广泛，但其中发现适合于制备锂化合物的浓缩值的锂的商业来源非常少。一种主要来源是矿物锂辉石，其为一种硅酸锂铝复盐(LiAl(Si03))，其理论锂含量是8.03%。所开采的其它矿物是透锂长石(LiAl (Si4Oltl)),其理论Li2O含量是4.88%；和锂云母，其具有由式K2 (LiAl) 3 (SiAl) 4010 (OH, F) 2表示的可变组成。另一种对于获得锂具有高潜在价值的矿物是锂皂石，其为一种组成为Naa33 (Mg，Li)3Si4010(0H, F)2的低级矿物并且出于经济原因尚未开采。 [0003]近二十年中越来越重要的其它用于获得锂的来源是来自盐沼、盐湖、盐矿以及地热资源的卤水。最高锂浓度发现于盐沼沉积物中，其实际上为工业供应大多数的锂。在盐沼类型的盐系统中具有主要经济利益的元素是锂、钾以及硼。工艺研发的重要参数是:
[0004]a)起始锂浓度；
[0005]b)Mg/Li比率,其反映必须通过分步结晶或选择性沉淀去除多少镁；
[0006]c)Ca/Li比率，其指示必须通过分步结晶或选择性沉淀去除多少钙；
[0007]d) S04/Li比率，其指示沉积物是硫酸锂沉积物(高S04/Li)还是氯化锂沉积物(低S04/Li)。在高比率的情况下，硫酸锂盐开始以通常在0.5%到1%之间的锂浓度沉淀。
[0008]在蒸发工艺中，钙将与镁一起浓缩并且在碳酸锂可以沉淀之前必须将两者去除。当钙浓度高时，硫酸盐浓度低。天然存在的卤水的一些典型组分标识于下表1中。
[0009]表1.盐湖卤水分析(mg/1)
[0010]
【权利要求】
1.一种制备碳酸锂的方法，包含以下步骤: a)通过添加苏打灰从不纯含锂卤水中沉淀出不纯碳酸锂； b)使第一水溶液中的不纯碳酸锂沉淀物与CO2反应，以形成含有溶解的LiHCO3和来自所述不纯碳酸锂的溶解的杂质以及不溶性杂质的第二水溶液； c)将所述不溶性杂质从所述第二水溶液中分离； d)通过使所述溶解的杂质与一种或多种离子选择性介质接触以去除所述溶解的杂质从而将所述溶解的杂质从所述第二水溶液中分离，其中所述离子选择性介质中的至少一种去除硼酸和/或硼酸盐；以及 e)使Li2CO3从所述第二水溶液中沉淀。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含锂卤水被浓缩到以卤水重量计约0.4%与6.5% wt Li 之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中用以从所述含锂卤水形成不纯碳酸锂的所述反应步骤(a)是在约20与100°C之间的温度下进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂是使用固-液装置分离并且用水或来自所述第二水溶液(e)的最终液体洗涤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂与CO2在约-15°C到40°C之间的温度下反应。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述温度在约O到25°C±15°C之间。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述温度在约5到15°C±5°C之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂与CO2在约0.7atm与20atm之间的压力下反应。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂与CO2在约I与Satm之间的压力下在约-15与10°C之间的温度下反应。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂与CO2在约8与15atm之间的压力下在约10与40°C之间的温度下反应。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述不纯碳酸锂与相对于LiHCO3化学计算量过量的CO2反应。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述过量CO2在约1.1与10倍所需化学计算量之间。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述过量CO2在约1.1与2倍所需化学计算量之间。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述过量CO2在约1.1与1.3±0.2倍所需化学计算量之间。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶解的杂质包括选自由以下组成的群组的离子:Ca、Mg、Fe、Cr、Pb、Cd、As、Al、N1、Cu、Zn、Mn、Si 以及其组合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种离子选择性介质是离子交换树脂或纤维。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述树脂或纤维具有氨基膦酸官能团。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述树脂或纤维具有亚氨基二乙酸官能团。
19.根据权利要求16所述的方法，其中具有氨基膦酸官能团的树脂或纤维和具有亚氨基二乙酸官能团的树脂或纤维可以串联地使用。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述硼酸和/或硼酸盐是通过具有N-甲基-葡糖胺官能团的离子交换树脂或纤维去除。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸锂沉淀步骤(e)是在约20°C与100°C之间的温度下进行。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述温度在约50到70°C±20°C之间。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述温度在约60到80°C±10°C之间。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述温度在约65到75°C±5°C之间。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸锂沉淀步骤(e)是在真空与20atm之间的压力下进行。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述压力在真空与Iatm之间。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤是连续地或以分批模式进行。
28.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)中所述碳酸锂从所述第二水溶液中沉淀实现了如下所示的化学分析特征:
29.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)中所述碳酸锂从所述第二水溶液中沉淀实现了如下所示的化学分析特征:
【文档编号】C01D15/08GK103958412SQ201180074833
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2011年9月15日 优先权日:2011年9月15日
【发明者】彼得·厄伦, 琼斯·德·卡斯特罗·奥勒姆 申请人:奥若可博有限公司