一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法与流程

本发明涉及碳酸锂
技术领域：
，具体涉及一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法。
背景技术：
：碳酸锂是一种无机化合物，为无色单斜晶系结晶体或白色粉末，化学式为li2co3。溶于稀酸，微溶于水，在冷水中溶解度较热水下大。不溶于醇及丙酮。密度2.11g/cm3，熔点723℃(1.013*105pa)。可用于制陶瓷、药物、催化剂等，常用的锂离子电池原料。碳酸锂是一种重要的化工原料，随着国家新能源发展规划，锂电新能源作为国家重点支持发展能源产业之一。工业级碳酸锂通过电解法、li2co3重结晶法、碳酸氢化分解法、碳酸氢化沉淀法、碳酸钠化学沉淀法等方法可生产高纯碳酸锂。比如中国专利200710019052.3《一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法》，利用盐湖卤水中制取的粗碳酸锂为原料，通入co2碳化，再进行各种除杂过程后，在负压条件下分解碳酸氢锂，淋洗多次得到纯度为99.9％的碳酸锂。然而当前的制备方法中仍然存在不足，其中最显著的问题是难以进一步提升产品纯度，杂质含量，本发明的提纯方法通过进行预处理和加入改性d751螯合树脂以及结合设置的装置，整个制备过程，制备过程比较简单，一体式，自动化程度高，提高了工作效率，节省了时间，并且制备的碳酸锂晶体的纯度可以达到99.98％。技术实现要素：为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，本发明的提纯方法通过进行预处理和加入改性d751螯合树脂以及结合设置的装置，整个制备过程，制备过程比较简单，一体式，自动化程度高，提高了工作效率，节省了时间，并且制备的碳酸锂晶体的纯度可以达到99.98％。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，基于提纯装置，其提纯方法包括以下步骤：1)碳化：称取一定量预处理的碳酸锂通过漏斗加入到螺杆粉碎机中，碳酸锂通过螺杆粉碎后进入到反应釜中，向反应釜中加入去离子水配置成悬浮液，固液比为20-30:1，并使用转子流量计控制co2流量，使co2以0.8-1.2l/min的流量通过进气管进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置开始搅拌和加热水箱进行水浴加热；2)过滤：反应结束后，水泵开始工作，将混合液体通过管道抽到过滤箱中，通过第一过滤网和第二过滤网对其进行过滤；3)离子交换精制：将748树脂溶液和改性d751螯合树脂按照1:1混合配置，填充于离子交换柱中，然后将碳酸锂悬浮液以0.04-0.07l/min流量流过离子交换柱；4)热解反应：步骤3)处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱中，并通过进料口加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置进行搅拌混合，通过搅拌箱内部设置的加热片进行加热，进行热解反应；5)烘干处理：热解完成后，打开控制阀门，混合液进入过滤装置中，通过第三过滤网和第四过滤网进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤2-5次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂。作为本发明进一步的方案：所述预处理的碳酸锂的制备包括以下步骤：1)配置浓度为3.2mol/l的氯化锂溶液和2.8mol/l的碳酸钠溶液，并通过过滤网抽滤分别进行过滤，然后将过滤后的氯化锂溶液加入到全自动合成工作站的反应釜内，然后按照0.8-1l/min的流量向反应釜中加入110％的碳酸钠溶液,并进行加热和搅拌；2)加料结束后，继续保持原有的加热温度和搅拌转速继续反应30min,然后将得到的悬浊液取出，并通过过滤网抽滤进行过滤，滤渣即为碳酸锂晶体，然后用去离子水洗涤2-5次，并在烘干箱内烘干，既可得到预处理的碳酸锂。作为本发明进一步的方案：所述搅拌转速为550-650rpm，加热温度为75-85℃。作为本发明进一步的方案：所述碳酸钠溶液加入反应釜中是通过反加料的形式。作为本发明进一步的方案：所述改性d751螯合树脂的制备包括以下步骤：1)将氟气瓶和氮气瓶通过一根管道与玻璃交换柱底部连接，并且管道上安装有流量计，然后将玻璃交换柱顶部通过另一根管道与两缓冲瓶连接；首先打开氮气阀门，用氮气置换20分钟，检查各个接口的密封性，然后将d751螯合树脂在80℃下烘干至含水量小于10％，装填烘干后的d751螯合树脂于400mm高的玻璃交换柱中，在2个缓冲瓶中分别加入1mol/l的氢氧化钠300ml，并安装好橡胶塞，打开氮气阀门，用氮气置换15分钟，并检查气密性，关闭氮气阀门，小心开启氟气瓶的阀门，缓慢地调节氟气流量，开始计时，待流量计显示为零时，将氟气瓶的阀门全打开，保持35分钟，然后打开氮气阀门，置换20分钟，取出d751螯合树脂备用；2)将氟化后的d751螯合树用去离子水浸泡24小时，甩干，既可得到改性d751螯合树脂。作为本发明进一步的方案：所述水浴加热加热温度为15-25℃，第一搅拌装置搅拌速率为350-450rpm。作为本发明进一步的方案：所述加热片加热温度为60-80℃，第二搅拌装置搅拌速率为450-550rpm，热解时间为4-6小时。本发明的有益效果：1、通过对d751螯合树脂进行改性，当氟气与d751螯合树脂中的碳氢键接触时，氟原子就会取代碳氢键中的氢原子，发生氟化反应，形成碳氟键结构层，在d751螯合树脂表面形成橡胶弹性体，从而提高了其吸附性能和力学性能；并且将748树脂与d751螯合树脂按照1:1混合使用，比单个使用效果，从而使得提纯效果更好；2、通过对碳酸锂进行预处理按照1l/min的流量向通过反加料的形式向反应釜中加入110％的碳酸钠溶液,并进行加热和搅拌，搅拌转速为600rpm，加热温度为80℃，并且对结晶进行过滤，从而提高了碳酸锂的纯度，纯度可达92.34％；3、碳酸锂通过漏斗加入到螺杆粉碎机中，螺杆粉碎机将其粉碎，提高其溶解效率和节约反应时间，然后进入到反应釜中，并加入去离子水和通入co2，第一搅拌装置开始搅拌和加热水箱进行水浴加热，然后通过水泵将混合液体通过管道抽到过滤箱中，通过第一过滤网和第二过滤网对其进行过滤，提高其纯度，然后液体通过离子交换柱进行除去杂质，提高纯度，然后通过第二搅拌装置对进入搅拌箱箱中的液体进行搅拌混合，并通过搅拌箱内部设置的加热片进行加热，进行热解反应，最后通过第三过滤网和第四过滤网进行过滤，得到碳酸锂晶体；整个制备过程，制备过程比较简单，一体式，自动化程度高，提高了工作效率，节省了时间，并且制备的碳酸锂晶体的纯度可以达到99.98％，收率可达97.6％。附图说明下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1是本发明提纯装置结构示意图。图中：1、漏斗；2、螺杆粉碎机；3、加热水箱；4、反应釜；5、第一搅拌装置；6、进气管；7、管道；8、水泵；9、搅拌箱；10、过滤装置；11、第四过滤网；12、第三过滤网；13、控制阀门；14、加热片；15、第二搅拌装置；16、进料口；17、离子交换柱；18、过滤箱；19、第二过滤网；20、第一过滤网；21、转子流量计。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：如图1所示，一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，基于提纯装置，其提纯方法包括以下步骤：1)碳化：称取一定量预处理的碳酸锂通过漏斗加1入到螺杆粉碎机2中，碳酸锂通过螺杆粉碎后进入到反应釜4中，向反应釜4中加入去离子水配置成悬浮液，固液比为20:1，并使用转子流量计21控制co2流量，使co2以1l/min的流量通过进气管6进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置5开始搅拌和加热水箱3进行水浴加热，水浴加热加热温度为20℃，第一搅拌装置5搅拌速率为400rpm；2)过滤：反应结束后，水泵8开始工作，将混合液体通过管道7抽到过滤箱18中，通过第一过滤网20和第二过滤网19对其进行过滤；3)离子交换精制：将748树脂溶液和改性d751螯合树脂按照1:1混合配置，填充于离子交换柱17中，然后将碳酸锂悬浮液以0.05l/min流量流过离子交换柱17；4)热解反应：步骤3)处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱9中，并通过进料口16加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置15进行搅拌混合，通过搅拌箱9内部设置的加热片14进行加热，加热片14加热温度为70℃，第二搅拌装置15搅拌速率为500rpm，热解时间为5小时；5)烘干处理：热解完成后，打开控制阀门13，混合液进入过滤装置10中，通过第三过滤网12和第四过滤网11进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤3次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂。所述预处理的碳酸锂的制备包括以下步骤：1)配置浓度为3.2mol/l的氯化锂溶液和2.8mol/l的碳酸钠溶液，并通过过滤网抽滤分别进行过滤，然后将过滤后的氯化锂溶液加入到全自动合成工作站的反应釜内，然后按照1l/min的流量向通过反加料的形式向反应釜中加入110％的碳酸钠溶液,并进行加热和搅拌，所述搅拌转速为600rpm，加热温度为80℃；2)加料结束后，继续保持原有的加热温度和搅拌转速继续反应30min,然后将得到的悬浊液取出，并通过过滤网抽滤进行过滤，滤渣即为碳酸锂晶体，然后用去离子水洗涤4次，并在烘干箱内烘干，既可得到预处理的碳酸锂。所述改性d751螯合树脂的制备包括以下步骤：1)将氟气瓶和氮气瓶通过一根管道与玻璃交换柱底部连接，并且管道上安装有流量计，然后将玻璃交换柱顶部通过另一根管道与两缓冲瓶连接；首先打开氮气阀门，用氮气置换20分钟，检查各个接口的密封性，然后将d751螯合树脂在80℃下烘干至含水量小于10％，装填烘干后的d751螯合树脂于400mm高的玻璃交换柱中，在2个缓冲瓶中分别加入1mol/l氢氧化钠300ml，并安装好橡胶塞，打开氮气阀门，用氮气置换15分钟，并检查气密性，关闭氮气阀门，小心开启氟气瓶的阀门，缓慢地调节氟气流量，开始计时，待流量计显示为零时，将氟气瓶的阀门全打开，保持35分钟，然后打开氮气阀门，置换20分钟，取出d751螯合树脂备用；2)将氟化后的d751螯合树用去离子水浸泡24小时，甩干，既可得到改性d751螯合树脂。对比例1：如图1所示，一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，基于提纯装置，其提纯方法包括以下步骤：1)碳化：称取一定量预处理的碳酸锂通过漏斗加1入到螺杆粉碎机2中，碳酸锂通过螺杆粉碎后进入到反应釜4中，向反应釜4中加入去离子水配置成悬浮液，固液比为20:1，并使用转子流量计21控制co2流量，使co2以1l/min的流量通过进气管6进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置5开始搅拌和加热水箱3进行水浴加热，水浴加热加热温度为20℃，第一搅拌装置5搅拌速率为400rpm；2)过滤：反应结束后，水泵8开始工作，将混合液体通过管道7抽到过滤箱18中，通过第一过滤网20和第二过滤网19对其进行过滤；3)离子交换精制：将748树脂溶液，填充于离子交换柱17中，然后将碳酸锂悬浮液以0.05l/min流量流过离子交换柱17；4)热解反应：步骤3)处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱9中，并通过进料口16加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置15进行搅拌混合，通过搅拌箱9内部设置的加热片14进行加热，加热片14加热温度为70℃，第二搅拌装置15搅拌速率为500rpm，热解时间为5小时；5)烘干处理：热解完成后，打开控制阀门13，混合液进入过滤装置10中，通过第三过滤网12和第四过滤网11进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤3次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂。所述预处理的碳酸锂的制备包括以下步骤：1)配置浓度为3.2mol/l的氯化锂溶液和2.8mol/l的碳酸钠溶液，并通过过滤网抽滤分别进行过滤，然后将过滤后的氯化锂溶液加入到全自动合成工作站的反应釜内，然后按照1l/min的流量向通过反加料的形式向反应釜中加入110％的碳酸钠溶液,并进行加热和搅拌，所述搅拌转速为600rpm，加热温度为80℃；2)加料结束后，继续保持原有的加热温度和搅拌转速继续反应30min,然后将得到的悬浊液取出，并通过过滤网抽滤进行过滤，滤渣即为碳酸锂晶体，然后用去离子水洗涤4次，并在烘干箱内烘干，既可得到预处理的碳酸锂。对比例2：如图1所示，一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，基于提纯装置，其提纯方法包括以下步骤：1)碳化：称取一定量的碳酸锂通过漏斗加1入到螺杆粉碎机2中，碳酸锂通过螺杆粉碎后进入到反应釜4中，向反应釜4中加入去离子水配置成悬浮液，固液比为20:1，并使用转子流量计21控制co2流量，使co2以1l/min的流量通过进气管6进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置5开始搅拌和加热水箱3进行水浴加热，水浴加热加热温度为20℃，第一搅拌装置5搅拌速率为400rpm；2)过滤：反应结束后，水泵8开始工作，将混合液体通过管道7抽到过滤箱18中，通过第一过滤网20和第二过滤网19对其进行过滤；3)离子交换精制：将748树脂溶液和改性d751螯合树脂按照1:1混合配置，填充于离子交换柱17中，然后将碳酸锂悬浮液以0.05l/min流量流过离子交换柱17；4)热解反应：步骤3)处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱9中，并通过进料口16加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置15进行搅拌混合，通过搅拌箱9内部设置的加热片14进行加热，加热片14加热温度为70℃，第二搅拌装置15搅拌速率为500rpm，热解时间为5小时；5)烘干处理：热解完成后，打开控制阀门13，混合液进入过滤装置10中，通过第三过滤网12和第四过滤网11进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤3次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂。所述改性d751螯合树脂的制备包括以下步骤：1)将氟气瓶和氮气瓶通过一根管道与玻璃交换柱底部连接，并且管道上安装有流量计，然后将玻璃交换柱顶部通过另一根管道与两缓冲瓶连接；首先打开氮气阀门，用氮气置换20分钟，检查各个接口的密封性，然后将d751螯合树脂在80℃下烘干至含水量小于10％，装填烘干后的d751螯合树脂于400mm高的玻璃交换柱中，在2个缓冲瓶中分别加入1mol/l氢氧化钠300ml，并安装好橡胶塞，打开氮气阀门，用氮气置换15分钟，并检查气密性，关闭氮气阀门，小心开启氟气瓶的阀门，缓慢地调节氟气流量，开始计时，待流量计显示为零时，将氟气瓶的阀门全打开，保持35分钟，然后打开氮气阀门，置换20分钟，取出d751螯合树脂备用；2)将氟化后的d751螯合树用去离子水浸泡24小时，甩干，既可得到改性d751螯合树脂。对比例3：如图1所示，一种工业级碳酸锂到电池级碳酸锂的提纯方法，基于提纯装置，其提纯方法包括以下步骤：1)碳化：称取一定量的碳酸锂通过漏斗加1入到螺杆粉碎机2中，碳酸锂通过螺杆粉碎后进入到反应釜4中，向反应釜4中加入去离子水配置成悬浮液，固液比为20:1，并使用转子流量计21控制co2流量，使co2以1l/min的流量通过进气管6进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置5开始搅拌和加热水箱3进行水浴加热，水浴加热加热温度为20℃，第一搅拌装置5搅拌速率为400rpm；2)过滤：反应结束后，水泵8开始工作，将混合液体通过管道7抽到过滤箱18中，通过第一过滤网20和第二过滤网19对其进行过滤；3)离子交换精制：将748树脂溶液填充于离子交换柱17中，然后将碳酸锂悬浮液以0.05l/min流量流过离子交换柱17；4)热解反应：步骤3)处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱9中，并通过进料口16加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置15进行搅拌混合，通过搅拌箱9内部设置的加热片14进行加热，加热片14加热温度为70℃，第二搅拌装置15搅拌速率为500rpm，热解时间为5小时；5)烘干处理：热解完成后，打开控制阀门13，混合液进入过滤装置10中，通过第三过滤网12和第四过滤网11进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤3次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂。将实施例1与对比例1-3制备的碳酸锂进行性能测试，测试结果如下表：表1纯度(％)ca2+(mg/l)k+(mg/l)mg2+(mg/l)收率(％)实施例199.981.720.486.1397.6对比例191.212.480.637.8692.5对比例290.082.360.657.5991.3对比例382.123.550.788.5888.9由上表可知，该提纯方法所制备的碳酸锂的纯度可以达到99.98％，收率可以达到97.6％，并且ca2+、k+、mg2+的含量都比较低。实施例2如图1所示，提纯装置包括漏斗1、螺杆粉碎机2、加热水箱3、反应釜4、第一搅拌装置5、进气管6、管道7、水泵8、搅拌箱9、过滤装置10、第四过滤网11、第三过滤网12、控制阀门13、加热片14、第二搅拌装置15、进料口16、离子交换柱17、过滤箱18、第二过滤网19、第一过滤网20和转子流量计21，螺杆粉碎机2的顶部一端固定连接有漏斗1，螺杆粉碎机2的一侧出料口与反应釜4开设的进料口连接，反应釜4的顶部一端通过进气管6与转子流量计21连接，转子流量计21控制二氧化碳流量，反应釜4的内部设置有第一搅拌装置5，进行搅拌，反应釜4的底部设置有加热水箱3，进行水浴加热，反应釜4内部设置的管道7伸出反应釜4外，且管道7依次穿过水泵8和过滤箱18与离子交换柱17的顶端连接，过滤箱18的内部依次设置有第一过滤网20和第二过滤网19进行过滤，且第一过滤网20的目数是第二过滤网19的两倍，过滤效果好，提高纯度，离子交换柱17的底端与搅拌箱9固定连接，搅拌箱9的顶部开设有进料口16，搅拌箱9的内部设置有第二搅拌装置15，搅拌箱9的内壁两侧均固定连接有加热片14，搅拌箱9的底部开口与过滤箱18连接，且搅拌箱9与过滤箱18的连接处设置有控制阀门13，便于打开，方便排料，过滤箱18由上到下依次设置有第三过滤网12和第四过滤网11；本发明的提纯方法流程：将预处理的碳酸锂通过漏斗加1入到螺杆粉碎机2中，螺杆粉碎机将其粉碎，提高其溶解效率和节约反应时间，然后碳酸锂粉末进入到反应釜4中，向反应釜4中加入去离子水配置成悬浮液，并使用转子流量计21控制co2流量，通过进气管6进入到碳酸锂悬浮液中，然后第一搅拌装置5开始搅拌和加热水箱3进行水浴加热，进行反应；反应结束后，水泵8开始工作，将混合液体通过管道7抽到过滤箱18中，通过第一过滤网20和第二过滤网19对其进行过滤，提高纯度；然后将碳酸锂悬浮液流过离子交换柱17；处理后的碳酸锂悬浮液流入到搅拌箱9中，并通过进料口16加入氨基酸结晶，然后通过第二搅拌装置15进行搅拌混合，通过搅拌箱9内部设置的加热片14进行加热；热解完成后，打开控制阀门13，混合液进入过滤装置10中，通过第三过滤网12和第四过滤网11进行过滤，母液循环使用，滤饼即为碳酸锂晶体，然后将碳酸锂晶体用去离子水洗涤几次，除去杂质，最后通过烘干装置进行烘干，得到电池级碳酸锂；整个制备过程，制备过程比较简单，一体式，自动化程度高，提高了工作效率，节省了时间，并且制备的碳酸锂晶体的纯度可以达到99.98％，收率可达97.6％。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本
技术领域：
的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12