碳酸锂的制造装置的制作方法

本发明涉及碳酸锂的制造装置。

背景技术：

以往，已知有如下碳酸锂的制造装置：将在水系溶剂中溶解有锂离子的被处理液贮存于反应室内，向该被处理液中吹入二氧化碳气体而对其进行鼓泡，另一方面，在该被处理液的液面上形成填充有鼓泡后的未反应的二氧化碳的气体填充层，汲取该反应室内的该处理液而向该气体填充层喷雾(例如，参照专利文献1)。

在上述制造装置中，通过在上述被处理液中鼓泡二氧化碳气体，该被处理液中所含的锂离子与二氧化碳气体反应而形成碳酸锂。另外，通过上述鼓泡与上述锂离子没有反应的上述二氧化碳气体在上述被处理液的液面上形成气体填充层，通过向该气体填充层喷雾从上述反应室内汲取的该处理液，与该被处理液中含有的锂离子反应而进一步形成碳酸锂。

因此，根据所述制造装置，能够在不浪费通过上述鼓泡而与所述锂离子未反应的所述二氧化碳的情况下，高效地制造碳酸锂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4333234号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的碳酸锂的制造装置中，为了向被处理液中吹入二氧化碳气体而使其鼓泡，需要较大的压力，而且存在无法充分地进行所供给的二氧化碳气体与被处理液中含有的锂离子的反应这种不良情况。

本发明的目的在于提供以下一种碳酸锂的制造装置：该制造装置能够消除上述不良情况，不需要大的压力就能够供给二氧化碳气体，并以简易的结构利用所被供给的二氧化碳气体高效地制造碳酸锂。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的碳酸锂的制造装置的特征在于，具备：密闭的反应槽，其贮存氢氧化锂水溶液；氢氧化锂水溶液供给单元，其向该反应槽供给该氢氧化锂水溶液；二氧化碳气体供给单元，其向该反应槽的该氢氧化锂水溶液的液面的上方空间供给二氧化碳气体；氢氧化锂水溶液循环单元，其使贮存在该反应槽内的该氢氧化锂水溶液在该反应槽内循环，并在该反应槽内从该氢氧化锂水溶液的液面的上方落下到该氢氧化锂水溶液中，将该反应槽内的二氧化碳气体卷入到流体中而导入至贮存在该反应槽内的该氢氧化锂水溶液中，与该氢氧化锂水溶液反应，生成碳酸锂；喷嘴，其设置在该氢氧化锂水溶液循环单元的顶端并从基端侧向顶端侧逐渐缩径。

在本发明的制造装置中，首先，通过所述氢氧化锂水溶液供给单元向所述反应槽供给规定量的氢氧化锂水溶液。接着，通过向反应槽供给二氧化碳气体的二氧化碳气体供给单元，向上述反应槽供给二氧化碳气体。此时，根据所述二氧化碳气体供给单元，向所述反应槽的所述氢氧化锂水溶液的液面的上方空间供给二氧化碳气体，因此与向该氢氧化锂水溶液中供给二氧化碳气体进行鼓泡的情况相比，能够以更小的压力供给二氧化碳气体。

在本发明的制造装置中，接着，通过上述氢氧化锂水溶液循环单元，使贮存在上述反应槽内的氢氧化锂水溶液循环至该反应槽内，在该反应槽内从该氢氧化锂水溶液的液面的上方落下到该氢氧化锂水溶液中。此时，在所述氢氧化锂水溶液循环单元的顶端设置有从基端侧向顶端侧逐渐缩径的喷嘴，因此通过该氢氧化锂水溶液循环单元循环的氢氧化锂水溶液从该喷嘴猛烈地喷出，落下到贮存在所述反应槽内中的该氢氧化锂水溶液中。

其结果，从上述喷嘴喷出的氢氧化锂水溶液利用其势头卷入上述反应槽内的二氧化碳气体并导入至贮存在上述反应槽内的该氢氧化锂水溶液中，通过被导入的二氧化碳与氢氧化锂进行反应，能够高效地制造碳酸锂。

另外，在本发明的制造装置中，由于所述反应槽处于密闭的状态，因此不会浪费所供给的二氧化碳气体，通过从所述喷嘴喷出的氢氧化锂水溶液对贮存在反应槽中的该氢氧化锂水溶液进行搅拌，因此不需要搅拌装置，能够以简单的结构高效地制造碳酸锂。

另外，在本发明的制造装置中，优选的是，所述反应槽具备对贮存在该反应槽内的二氧化碳气体的压力进行检测的压力检测单元，所述二氧化碳气体供给单元具备开闭阀，该开闭阀根据由该压力检测单元检测出的二氧化碳气体的压力进行开闭。

在本发明的制造装置中，由于所述反应槽处于密闭的状态，因此在该反应槽具备上述压力检测单元并具备上述二氧化碳气体供给单元所述开闭阀时，若该反应槽内的二氧化碳气体因与氢氧化锂的反应而被消耗，则由该压力检测单元检测到该压力的降低，根据检测出的压力开闭上述开闭阀。因此，能够将所述反应槽内的二氧化碳气体的压力保持在规定的范围内，能够更高效地制造碳酸锂。例如能够使用电磁阀作为上述开闭阀。

另外，在本发明的制造装置中，优选的是，所述反应槽具备ph检测单元，该ph检测单元对贮存在该反应槽内的氢氧化锂水溶液的ph进行检测。上述氢氧化锂水溶液为强碱，ph值高，但随着碳酸锂的生成，ph逐渐降低。因此，所述反应槽具备所述ph检测单元并通过由该ph检测单元检测上述氢氧化锂水溶液的ph，就能够容易地获知反应的结束时期。

附图的简单说明

图1是表示本发明的碳酸锂的制造装置的说明图。

图2是表示本发明的碳酸锂的制造装置中的反应槽的一个构成例的说明性截面图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施方式进行更为详细的说明。

如图1所示，本实施方式的碳酸锂的制造装置1具备：贮存氢氧化锂水溶液a的密闭的反应槽2；向反应槽2供给氢氧化锂水溶液a的氢氧化锂水溶液供给单元3；向反应槽2供给二氧化碳气体的二氧化碳气体供给单元4。

氢氧化锂水溶液供给单元3具备：溶解槽31，在该溶解槽中，使从使用过的锂离子二次电池等回收的锂溶解于离子交换水而制备氢氧化锂水溶液a；以及供给导管32，其将溶解槽31中得到的氢氧化锂水溶液a供给到反应槽2。溶解槽31具备受马达33旋转驱动而搅拌锂与离子交换水的搅拌叶片34。另外，在供给导管32的中途，从溶解槽31侧依次设置有第1泵35、压滤机36、滤液罐37、第2泵38和精密过滤装置39。

二氧化碳气体供给单元4具备作为二氧化碳气体供给源的二氧化碳储气瓶41和从二氧化碳储气瓶41向反应槽2供给二氧化碳气体的二氧化碳气体导管42。在二氧化碳气体导管42的中途，从二氧化碳储气瓶41侧起依次设置有调节器43、硫酸槽44、纯水槽45和电磁阀46。

如图2所示，反应槽2具备设置于外部的作为氢氧化锂水溶液循环单元的循环导管21和设置于循环导管21的中途的循环泵22。循环导管21的一方的端部与反应槽2的底部连接，同时，另一方的端部从反应槽2的顶面插入反应槽2内，在贮存于反应槽2内的氢氧化锂水溶液a的液面的上方开口。另外，循环导管21在氢氧化锂水溶液a的液面的上方开口的端部处具备未图示的喷嘴，该喷嘴从基端侧朝向顶端侧逐渐缩径。

另外，在反应槽2的顶面插入有供给导管32的端部和二氧化碳气体导管42的端部，供给导管32的端部和二氧化碳气体导管42的端部均在贮存于反应槽2内的氢氧化锂水溶液a的液面的上方开口。

而且，反应槽2具备：将反应槽2内的气体向大气中放出的大气开放阀(未图示)；作为对贮存在反应槽2内的二氧化碳气体的压力进行检测的压力检测单元的压力传感器(未图示)；对贮存在反应槽2内的氢氧化锂水溶液a的ph进行检测的作为ph检测单元的ph计(未图示)。

接着，对本实施方式的碳酸锂制造装置1的工作进行说明。

在碳酸锂制造装置1对碳酸锂进行制造时，首先，将从溶解槽31取出的氢氧化锂水溶液a通过供给导管32供给至反应槽2。此时，在反应槽2中，通过打开所述大气开放阀，能够容易地供给氢氧化锂水溶液a。

接着，通过二氧化碳气体导管42将由二氧化碳储气瓶41供给的二氧化碳气体供给至反应槽2的氢氧化锂水溶液a的液面的上方空间。此时，在反应槽2中，通过打开上述大气开放阀，能够用从二氧化碳气体导管42供给的二氧化碳置换贮存在上述空间中的空气，使该空间充满二氧化碳气体。

当氢氧化锂水溶液a的液面的上方空间充满了二氧化碳气体，接着使循环泵22工作，使贮存在反应槽2内的氢氧化锂水溶液a通过循环导管21在反应槽2内循环，从氢氧化锂水溶液a的液面的上方落下到氢氧化锂水溶液a中。此时，在循环导管21的氢氧化锂水溶液a的液面的上方开口的端部上设置有未图示的喷嘴，因此，通过循环导管21而循环的氢氧化锂水溶液a从该喷嘴被排出，形成棒状的流体，猛烈地下落入贮存于反应槽2的氢氧化锂水溶液a中。

其结果，充满反应槽2内的二氧化碳气体被卷入氢氧化锂水溶液a的上述棒状流体中，从而被导入至贮存在反应槽2内的氢氧化锂水溶液a中，并与氢氧化锂反应，由此生成碳酸锂。另外，由于贮存在反应槽2中的氢氧化锂水溶液a受从上方落下的上述棒状的流体影响而被搅拌，因此可以在不使用搅拌装置等的情况下高效地制造碳酸锂。

在通过这种方式制造碳酸锂时，反应槽2内的二氧化碳气体随着碳酸锂的生成而被消耗，并且其压力逐渐降低。因此，在本实施方式的碳酸锂的制造装置1中，根据上述压力传感器检测出的二氧化碳气体的压力，开闭设置于二氧化碳气体导管42的电磁阀46。

具体而言，若由所述压力传感器检测出的二氧化碳气体的压力因二氧化碳气体消耗而达到规定的下限值，则打开电磁阀46；若由二氧化碳气体导管42供给的二氧化碳气体达到规定的上限值，则关闭电磁阀46。通过这种方式，能够将反应槽2内的二氧化碳气体的压力保持在规定的范围内，从而能够更高效地制造碳酸锂。

另外，在通过上述方式制造上述碳酸锂时，贮存在反应槽2内的氢氧化锂水溶液a中的氢氧化锂随着碳酸锂的生成而被消耗。在此，氢氧化锂水溶液a为强碱，ph值高，但碳酸锂随着碳酸锂生成而被消耗时，ph逐渐降低。因此，通过由上述ph计检测氢氧化锂水溶液a的ph达到规定的下限值，能够容易地获知反应的结束时期。

符号说明

1…碳酸锂的制造装置；2…反应槽；3…氢氧化锂水溶液供给单元；4…二氧化碳气体供给单元；21…氢氧化锂水溶液循环单元。