本发明涉及碳酸锂制备领域，具体涉及一种用磷酸锂制备碳酸锂的方法。
背景技术
目前处理浓度较低或可溶性杂质较多的锂盐，最经常采用的就是加入磷酸钠生产溶解度极低的磷酸锂的方法，这样得到的磷酸锂不能够直接作为原料或产品使用，也不能通过简单的方法进行提纯，再加上磷酸锂的使用范围极窄，因此研究将它转化为常见的碳酸锂的工艺，为锂盐回收提供更经济有效的方法具有十分重要的意义。
现有技术报道将磷酸锂溶解后，用钙除去磷酸根，但磷酸锂溶解度比磷酸钙要小，根本不可能实现；还有将磷酸锂溶解后，直接用碳酸钠沉淀出碳酸锂，但碳酸锂的溶解度远远大于磷酸锂，这样将重新沉淀出磷酸锂。因此目前还没有行之有效的将磷酸锂转化为碳酸锂的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用磷酸锂制备碳酸锂的方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种用磷酸锂制备碳酸锂的方法，包括如下步骤：
步骤一，将磷酸锂溶解于酸中，生成磷酸二氢锂和锂盐；
步骤二，蒸发、分离出结晶的锂盐；
步骤三，将所述锂盐加水溶解后调ph值至弱碱性，过滤除杂，得到高纯锂盐溶液；
步骤四，在所述高纯锂盐溶液中加入纯碱，经过滤洗涤后得到碳酸锂。
步骤一中，所述酸可以是无机酸，也可以是有机酸，无机酸可选择硫酸、盐酸、硝酸等，有机酸可以是醋酸等，优选无机酸，更优选的是硫酸。此外，应当确保磷酸锂完全溶解后，溶液ph为酸性。
优选的，步骤二中蒸发、分离温度为-20℃～30℃。
优选的，步骤三中将锂盐溶解后用氢氧化钠调ph值至7.5-9。
作为优选的技术方案，步骤四中所述过滤洗涤步骤产生的洗液可循环用于步骤一中酸的稀释、步骤三中锂盐的溶解、或步骤四中纯碱的溶解。
作为进一步优选的技术方案，将步骤二分离后的结晶母液与步骤四沉淀反应后产生的母液混合，用氢氧化钠调节ph至7.5-9，将磷酸二氢锂转化为磷酸锂循环使用。
磷酸锂在水中几乎不溶解，其溶解度在所有常见磷酸盐中只比磷酸钡稍大，而钡具有很大的毒性，大量的使用在经济上也不合算，因此技术难点在于如何除去磷酸根。
本发明原理是将磷酸锂溶解于稀酸中(以下以硫酸为例)，生成磷酸二氢锂和硫酸锂的混合物(反应过程如式一所示)，由于磷酸二氢锂溶解度较高，而硫酸锂溶解度较低，并且硫酸锂溶解度随温度升高而下降的特点，利用磷酸二氢锂与硫酸锂的浓度和溶解度差异，蒸发、分离出结晶的单水硫酸锂(其他锂盐，如氯化锂、硝酸锂、醋酸锂在相同温度下的溶解度均低于磷酸二氢锂，基于相同的原理进行分离)；将该硫酸锂溶解后用氢氧化钠调ph到微碱性，过滤除去生成的磷酸盐杂质，将硫酸锂溶液按常用的纯碱沉淀、洗涤方法得到碳酸锂(反应过程如式二所示)；蒸发后的母液与沉淀反应后产生的母液混合反应后，用氢氧化钠调ph到微碱性，将锂转化为磷酸锂重新回到上述回收过程(反应过程如式三和式四所示)。
基本反应式如下：
li3po4+h2so4+h2o→lih2po4+li2so4(式一)
li2so4+na2co3→li2co3↓+na2so4(式二)
3lih2po4+6naoh→li3po4↓+na3po4+6h2o(式三)
li2so4+lih2po4+naoh→li3po4↓+na2so4+h2o(式四)
本发明利用了磷酸二氢锂溶解性，以及与其它锂盐的浓度和溶解度差异，巧妙地实现了其它可溶性锂盐与磷酸根的分离，过程未使用高附加值原材料，锂回收率达到98.5％以上，弃液处理产生的磷酸钠可以用于沉淀磷酸锂，提供生产磷酸锂废料的厂家使用，由于处理得到的硫酸锂溶液比通常矿石处理得到的硫酸锂要纯净得多，后期得到的碳酸锂品质就相应较好。本发明工艺切实可行，回收率高，处理成本低，过程基本全封闭，可以得到比市场上品质更好的碳酸锂产品。
附图说明
图1是本发明一个实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
整个工艺过程如图1所示，包括如下步骤：
1、洗涤粗磷酸锂待用，液固比为3：1；
2、将硫酸加入到耐酸反应釜中，用步骤6的洗液稀释到20％浓度；
3、加入洗涤后的磷酸锂，确保完全溶解后，溶液ph为酸性；
4、蒸发浓缩该溶液，结晶得到单水硫酸锂，液固分离温度为-20℃～30℃，硫酸锂在高温溶解度较小，而磷酸二氢锂高温溶解度大，因此选用较高温度分离；
5、分离出的硫酸锂溶解后，用氢氧化钠调ph到微碱性(7.5-9)，与硫酸锂一起沉淀出的磷酸二氢锂就会沉淀成磷酸锂，钙镁等杂质也会一起沉淀除去，过滤后就得到纯净的硫酸锂溶液；
6、硫酸锂溶液用碳酸钠沉淀为碳酸锂，洗涤后得到碳酸锂产品(洗液用于步骤2中配酸和溶解碳酸钠)。
7、步骤6碳酸钠沉淀工艺中产生的母液与步骤4中产生的结晶母液混合反应，必要时加入氢氧化钠调节ph到微碱性(7.5-9)，将磷酸二氢锂重新沉淀为磷酸锂循环使用，过程仅产生了结晶母液回收时的弃液，在该溶液中，由于磷酸锂溶解度极低，总锂的损失不到1％。
实施例2：
整个工艺过程包括如下步骤：
1、洗涤粗磷酸锂待用，液固比为10：1；
2、将盐酸加入到耐酸反应釜中，用步骤6的洗液稀释到30％浓度；
3、加入洗涤后的磷酸锂，确保完全溶解后，溶液ph为酸性；
4、蒸发浓缩该溶液，结晶得到氯化锂，液固分离温度为-20℃～30℃；
5、分离出的氯化锂溶解后，用氢氧化钠调ph到微碱性(7.5-9)，与氯化锂一起沉淀出的磷酸二氢锂就会沉淀成磷酸锂，钙镁等杂质也会一起沉淀除去，过滤后就得到纯净的氯化锂溶液；
6、氯化锂溶液用碳酸钠沉淀为碳酸锂，洗涤后得到碳酸锂产品(洗液用于步骤2中配酸和溶解碳酸钠)。
7、步骤6碳酸钠沉淀工艺中产生的母液与步骤4中产生的结晶母液混合反应，必要时加入氢氧化钠调节ph到微碱性(7.5-9)，将磷酸二氢锂重新沉淀为磷酸锂循环使用，过程仅产生了结晶母液回收时的弃液，在该溶液中，由于磷酸锂溶解度极低，总锂的损失不到1％。
实施例3：
整个工艺过程包括如下步骤：
1、洗涤粗磷酸锂待用，液固比为15：1；
2、将硝酸加入到耐酸反应釜中，用步骤6的洗液稀释到40％浓度；
3、加入洗涤后的磷酸锂，确保完全溶解后，溶液ph为酸性；
4、蒸发浓缩该溶液，结晶得到硝酸锂，液固分离温度为-20℃～30℃；
5、分离出的硝酸锂溶解后，用氢氧化钠调ph到微碱性(7.5-9)，与硝酸锂一起沉淀出的磷酸二氢锂就会沉淀成磷酸锂，钙镁等杂质也会一起沉淀除去，过滤后就得到纯净的硝酸锂溶液；
6、硝酸锂溶液用碳酸钠沉淀为碳酸锂，洗涤后得到碳酸锂产品(洗液用于步骤2中配酸和溶解碳酸钠)。
7、步骤6碳酸钠沉淀工艺中产生的母液与步骤4中产生的结晶母液混合反应，必要时加入氢氧化钠调节ph到微碱性(7.5-9)，将磷酸二氢锂重新沉淀为磷酸锂循环使用，过程仅产生了结晶母液回收时的弃液，在该溶液中，由于磷酸锂溶解度极低，总锂的损失不到1％。
实施例4：
整个工艺过程包括如下步骤：
1、洗涤粗磷酸锂待用，液固比为20：1；
2、将醋酸加入到耐酸反应釜中，用步骤6的洗液稀释到50％浓度；
3、加入洗涤后的磷酸锂，确保完全溶解后，溶液ph为酸性；
4、蒸发浓缩该溶液，结晶得到醋酸锂，液固分离温度为0℃～30℃；
5、分离出的醋酸锂溶解后，用氢氧化钠调ph到微碱性(7.5-9)，与醋酸锂一起沉淀出的磷酸二氢锂就会沉淀成磷酸锂，钙镁等杂质也会一起沉淀除去，过滤后就得到纯净的醋酸锂溶液；
6、醋酸锂溶液用碳酸钠沉淀为碳酸锂，洗涤后得到碳酸锂产品(洗液用于步骤2中配酸和溶解碳酸钠)。
7、步骤6碳酸钠沉淀工艺中产生的母液与步骤4中产生的结晶母液混合反应，必要时加入氢氧化钠调节ph到微碱性(7.5-9)，将磷酸二氢锂重新沉淀为磷酸锂循环使用，过程仅产生了结晶母液回收时的弃液，在该溶液中，由于磷酸锂溶解度极低，总锂的损失不到1％。
本发明工艺过程中未使用高附加值原材料，锂回收率达到98.5％以上，弃液处理产生的磷酸钠可以用于沉淀磷酸锂，提供生产磷酸锂废料的厂家使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。