一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置与流程

本发明涉及碳酸锂制备技术领域，具体为一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置。

背景技术：

碳酸锂广泛应用于玻璃陶瓷、新能源汽车、合金以及医药等领域，近年来，随着我国倡导低碳环保的方针，新能源行业快速发展，最为显著的就是锂电池产业迅猛增长，钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂等正极材料大多使用碳酸锂为原料制备而成，使得碳酸锂的需求量日益增长，应用的领域也不断扩大，然而对它的纯度也越来越高，生产工业级的碳酸锂成本低，产量大，因此直接以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂是最行之有效的。

目前的电池级碳酸锂制备装置各种各样，例如中国专利cn106745100b中公开了电池级碳酸锂的制备系统，该制备系统包括氢化釜、除杂器、过滤器和分解器，该氢化釜用于粗级碳酸锂浆料和二氧化碳反应得到初级氢化液，除杂器与该溢流口相连，用于除去初级氢化液中的杂质得到除杂氢化液，过滤器与除杂器的出口管相连，用于过滤除杂氢化液得到过滤液，分解器与过滤器的排液口相连，用于热分解过滤液得到分解后的碳酸锂，该制备系统可实现对电池级碳酸锂的连续性生产，缩短生产流程，降低能量消耗，还提供了电池级碳酸锂的制备方法，但是该制备系统在进行氢化反应时，搅拌过于简单，导致氢化反应不够充分，且搅拌过程中可能会有部分浆料附着在反应釜的内壁而无法完成氢化反应，因此搅拌根本不够充分，并且该制备系统在完成分解反应后就得到了碳酸锂，但是分解后的碳酸锂还可以进一步进行苛化反应，得到纯度更高的碳酸锂，所以该制备系统的制备纯度也不够高。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置，具备搅拌充分且制备纯度高等优点，解决了该制备系统在进行氢化反应时，搅拌过于简单，导致氢化反应不够充分，且搅拌过程中可能会有部分浆料附着在反应釜的内壁而无法完成氢化反应，因此搅拌根本不够充分，并且该制备系统在完成分解反应后就得到了碳酸锂，但是分解后的碳酸锂还可以进一步进行苛化反应，得到纯度更高的碳酸锂，所以该制备系统的制备纯度也不够高的问题。

（二）技术方案

为实现上述搅拌充分且制备纯度高目的，本发明提供如下技术方案：一种电池级碳酸锂制备装置，包括底板，所述底板的顶部固定安装有支脚，所述支脚的顶部固定安装有支撑板，所述支撑板的顶部固定安装有氢化反应釜，所述氢化反应釜顶部的左侧固定安装有通气管，所述氢化反应釜顶部的右侧固定安装有进料管，所述氢化反应釜的顶部且位于通气管和进料管相对的一侧之间固定安装有电机罩，所述电机罩的内部固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端固定安装有位于氢化反应釜内部的转杆，所述转杆的外侧活动安装有位于氢化反应釜内腔顶壁的轴承，所述转杆外侧的底部且位于氢化反应釜内腔的底壁活动安装有转盘，所述转盘的底部固定安装有第一传动齿柱，所述第一传动齿柱的底部贯穿氢化反应釜和支撑板并且延伸至支撑板的底部，所述第一传动齿柱的外侧啮合有转动皮带，所述传动皮带远离第一传动齿柱一端的内侧啮合有第二传动齿柱，所述第二传动齿柱的顶部且位于支撑板的顶部固定安装有第二电机，所述转盘顶部的左右两侧均固定安装有刮板，所述转杆的外侧固定安装有搅拌板，所述刮板相对的一侧均固定安装有搅拌棍，所述搅拌棍的外侧活动安装有垂直旋转板，所述氢化反应釜的右侧固定安装有传输管，所述传输管的内部固定安装有第一过滤网，所述传输管的外侧且位于第一过滤网的右侧固定安装有阀门，所述传输管的外侧且位于阀门的右侧固定安装有水泵，所述传输管远离氢化反应釜的一端贯穿水泵并且延伸至水泵的右侧，所述传输管远离氢化反应釜的一端固定连接有位于底板顶部的分解釜，所述分解釜的左右两侧均固定安装有加热器，所述分解釜的底部固定安装有出料管，所述出液管的内部活动安装有第二过滤网，所述底板的顶部且位于分解釜的右侧固定安装有压缩釜，所述压缩釜的左侧固定安装有进液管，所述压缩釜的右侧固定安装有增压阀。

优选的，所述氢化反应釜为内部空心的圆柱体，所述转盘的外径与氢化反应釜的内径相适配。

优选的，所述转盘的顶部开设有圆孔，所述圆孔的直径与转杆的直径相适配。

优选的，所述刮板为长方体，且刮板的顶部延伸至氢化反应釜内腔的顶壁。

优选的，所述搅拌板的数量为十四个，且十四个搅拌板均匀分布在转杆的外侧。

优选的，所述搅拌棍的数量为十二个，且两个刮板相对的一侧均固定安装有数量为六个的搅拌棍。

优选的，所述搅拌棍与搅拌板交叉安装，且垂直旋转板的高度小于两个搅拌板之间的距离。

优选的，所述传输管靠近氢化反应釜的一端贯穿氢化反应釜的右侧并延伸至氢化反应釜的内部，所述传输管靠近分解釜的一端贯穿分解釜的顶部并且延伸至分解釜的内部。

本发明要解决的另一技术问题是一种电池级碳酸锂的制备方法，包括以下步骤：

1）将工业级碳酸锂和水按一定比例混合配制浆料，将浆料通过进料管导入氢化反应釜内，再将二氧化碳通过通气管进入反应釜内；

2）打开第一电机，使转杆在轴承内旋转，从而带动搅拌板转动，打开第二电机，使第二传动齿柱转动，进一步通过传动皮带使第一传动齿柱转动，最后使转盘自转，且转动方向与转杆相反，转盘顶部的刮板也随之旋转，转杆外侧的搅拌板与刮板外侧的搅拌棍相对旋转，带动内部的浆料产生相对的冲击力，使得搅拌更均匀，且垂直旋转板在跟随搅拌棍水平转动的同时，受到浆料的压力在垂直方向上自转，从而对在垂直方向上搅拌，使得搅拌更加均匀，而刮板旋转时也将氢化反应釜内壁上附着的固态浆料刮下与二氧化碳充分反应，防止搅拌不均匀；

3）步骤2）中氢化反应完成后得到碳酸氢锂溶液，打开阀门并使水泵工作，碳酸氢锂溶液在水泵的作用下沿运输管流动，经过第一过滤网的过滤，得到纯净的碳酸氢锂溶液进入分解釜内；

4）待步骤2）中制得的碳酸氢锂溶液完全进入分解釜内后，打开加热器对分解釜加热，温度在九十摄氏度到一百摄氏度之间，碳酸氢锂在高温下分解出一般纯净的固态碳酸锂，液态废渣通过第二过滤网被过滤掉；

5）往分解釜内加入氢氧化钙，使釜内温度保持在九十摄氏度到一百摄氏度之间，氢氧化钙与步骤4）中制得的固态碳酸锂进行苛化反应生成氢氧化锂；

6）将步骤5）中制得的氢氧化锂溶液经过多过滤洗净的到滤液，将滤液转移至压缩釜中，在增压阀的作用下，得到浓缩液；

7）最后将步骤6）中制得的浓缩液通过等离子交换树脂除去钙和镁等杂质，再次将浓缩液在高温下通入二氧化碳反应后并过滤，得到滤渣进行干燥，即可得到纯净的电池级碳酸锂。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置，具备以下有益效果：

1、该电池级碳酸锂制备方法及制备装置，通过第一电机的设置，使转杆在轴承内旋转，从而带动搅拌板转动，通过第二电机、第一传动齿柱、第二传动齿柱和传动皮带的设置，使转盘转动，转杆外侧的搅拌板与刮板外侧的搅拌棍相对旋转，带动内部的浆料产生相对的冲击力，使得搅拌更均匀，且垂直旋转板在跟随搅拌棍水平转动的同时，受到浆料的压力在垂直方向上自转，从而对在垂直方向上搅拌，而刮板旋转时也将氢化反应釜内壁上附着的固态浆料刮下与二氧化碳充分反应，达到了搅拌充分的目的。

2、该电池级碳酸锂制备方法及制备装置，通过分解釜的设置，在对碳酸氢锂进行高温分解后，得到初步纯净的碳酸锂，液态废渣通过第二过滤网被过滤掉，再往分解釜内加入氢氧化钙，使釜内温度保持在九十摄氏度到一百摄氏度之间，氢氧化钙与固态碳酸锂进行苛化反应生成氢氧化锂，氢氧化锂溶液经过多过滤洗净的到滤液，将滤液转移至压缩釜中，在增压阀的作用下，得到浓缩液，浓缩液通过等离子交换树脂除去钙和镁等杂质，再次将浓缩液在高温下通入二氧化碳反应后并过滤，得到滤渣进行干燥，即可得到纯净的电池级碳酸锂，这种电池级碳酸锂经过了苛化反应，过程中除去了更多的杂质，使得碳酸锂更加纯净，达到了制备纯度高的目的。

附图说明

图1为本发明提出的一种电池级碳酸锂制备方法及制备装置结构示意图。

图中：1底板、2支脚、3支撑板、4氢化反应釜、5通气管、6进料管、7电机罩、8第一电机、9转杆、10轴承、11转盘、12第一传动齿柱、13传动皮带、14第二传动齿柱、15第二电机、16刮板、17搅拌板、18搅拌棍、19垂直旋转板、20传输管、21第一过滤网、22阀门、23水泵、24分解釜、25加热器、26出料管、27第二过滤网、28压缩釜、29进液管、30增压阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种电池级碳酸锂制备装置，包括底板1，底板1的顶部固定安装有支脚2，支脚2的顶部固定安装有支撑板3，支撑板3的顶部固定安装有氢化反应釜4，氢化反应釜4顶部的左侧固定安装有通气管5，氢化反应釜4顶部的右侧固定安装有进料管6，氢化反应釜4的顶部且位于通气管5和进料管6相对的一侧之间固定安装有电机罩7，电机罩7的内部固定安装有第一电机8，第一电机8的型号可以为y80m1-2，第一电机8的输出端固定安装有位于氢化反应釜4内部的转杆9，转杆9的外侧活动安装有位于氢化反应釜4内腔顶壁的轴承10，转杆9外侧的底部且位于氢化反应釜4内腔的底壁活动安装有转盘11，氢化反应釜4为内部空心的圆柱体，转盘11的外径与氢化反应釜4的内径相适配，转盘11的顶部开设有圆孔，圆孔的直径与转杆9的直径相适配，转盘11的底部固定安装有第一传动齿柱12，第一传动齿柱12的底部贯穿氢化反应釜4和支撑板3并且延伸至支撑板3的底部，第一传动齿柱12的外侧啮合有转动皮带13，传动皮带13远离第一传动齿柱12一端的内侧啮合有第二传动齿柱14，第二传动齿柱14的顶部且位于支撑板3的顶部固定安装有第二电机15，第二电机15的型号可以为y80m1-2，转盘11顶部的左右两侧均固定安装有刮板16，刮板16为长方体，且刮板16的顶部延伸至氢化反应釜4内腔的顶壁，转杆9的外侧固定安装有搅拌板17，搅拌板17的数量为十四个，且十四个搅拌板17均匀分布在转杆9的外侧，刮板16相对的一侧均固定安装有搅拌棍18，搅拌棍18的数量为十二个，且两个刮板16相对的一侧均固定安装有数量为六个的搅拌棍18，搅拌棍18的外侧活动安装有垂直旋转板19，搅拌棍18与搅拌板17交叉安装，且垂直旋转板19的高度小于两个搅拌板17之间的距离，氢化反应釜4的右侧固定安装有传输管20，传输管20的内部固定安装有第一过滤网21，传输管20的外侧且位于第一过滤网21的右侧固定安装有阀门22，阀门22的型号可以为z41y-16c，传输管20的外侧且位于阀门22的右侧固定安装有水泵23，水泵23的型号可以为150qj10-50/7，传输管20远离氢化反应釜4的一端贯穿水泵23并且延伸至水泵23的右侧，传输管20远离氢化反应釜4的一端固定连接有位于底板1顶部的分解釜24，传输管20靠近氢化反应釜4的一端贯穿氢化反应釜4的右侧并延伸至氢化反应釜4的内部，传输管20靠近分解釜24的一端贯穿分解釜24的顶部并且延伸至分解釜24的内部，分解釜24的左右两侧均固定安装有加热器25，加热器25的型号可以为ddruf（25）-380/10，分解釜24的底部固定安装有出料管26，出液管26的内部活动安装有第二过滤网27，底板1的顶部且位于分解釜24的右侧固定安装有压缩釜28，压缩釜28的左侧固定安装有进液管29，压缩釜28的右侧固定安装有增压阀30，增压阀30的型号可以为vba1110。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种电池级碳酸锂的制备方法，包括以下步骤：

1）将工业级碳酸锂和水按一定比例混合配制浆料，将浆料通过进料管6导入氢化反应釜4内，再将二氧化碳通过通气管5进入反应釜4内；

2）打开第一电机8，使转杆9在轴承10内旋转，从而带动搅拌板17转动，打开第二电机15，使第二传动齿柱14转动，进一步通过传动皮带13使第一传动齿柱12转动，最后使转盘11自转，且转动方向与转杆9相反，转盘11顶部的刮板16也随之旋转，转杆9外侧的搅拌板17与刮板16外侧的搅拌棍18相对旋转，带动内部的浆料产生相对的冲击力，使得搅拌更均匀，且垂直旋转板19在跟随搅拌棍18水平转动的同时，受到浆料的压力在垂直方向上自转，从而对在垂直方向上搅拌，使得搅拌更加均匀，而刮板16旋转时也将氢化反应釜4内壁上附着的固态浆料刮下与二氧化碳充分反应，防止搅拌不均匀；

3）步骤2）中氢化反应完成后得到碳酸氢锂溶液，打开阀门22并使水泵23工作，碳酸氢锂溶液在水泵23的作用下沿运输管20流动，经过第一过滤网21的过滤，得到纯净的碳酸氢锂溶液进入分解釜24内；

4）待步骤2）中制得的碳酸氢锂溶液完全进入分解釜24内后，打开加热器25对分解釜24加热，温度在九十摄氏度到一百摄氏度之间，碳酸氢锂在高温下分解出一般纯净的固态碳酸锂，液态废渣通过第二过滤网27被过滤掉；

5）往分解釜24内加入氢氧化钙，使釜内温度保持在九十摄氏度到一百摄氏度之间，氢氧化钙与步骤4）中制得的固态碳酸锂进行苛化反应生成氢氧化锂；

6）将步骤5）中制得的氢氧化锂溶液经过多过滤洗净的到滤液，将滤液转移至压缩釜28中，在增压阀30的作用下，得到浓缩液；

7）最后将步骤6）中制得的浓缩液通过等离子交换树脂除去钙和镁等杂质，再次将浓缩液在高温下通入二氧化碳反应后并过滤，得到滤渣进行干燥，即可得到纯净的电池级碳酸锂。

在使用时，将第一电机8和第二电机15打开，将工业级碳酸锂导入氢化反应釜4内，并通入二氧化碳，搅拌板17和搅拌棍18相对转动使搅拌更充分，刮板16将氢化反应釜4内壁上附着的固态浆料刮下与二氧化碳充分反应。

综上所述，该电池级碳酸锂制备方法及制备装置，通过第一电机8的设置，使转杆9在轴承10内旋转，从而带动搅拌板17转动，通过第二电机15、第一传动齿柱12、第二传动齿柱14和传动皮带13的设置，使转盘11转动，转杆9外侧的搅拌板17与刮板16外侧的搅拌棍18相对旋转，带动内部的浆料产生相对的冲击力，使得搅拌更均匀，且垂直旋转板19在跟随搅拌棍18水平转动的同时，受到浆料的压力在垂直方向上自转，从而对在垂直方向上搅拌，而刮板16旋转时也将氢化反应釜4内壁上附着的固态浆料刮下与二氧化碳充分反应，达到了搅拌充分的目的。

并且，通过分解釜24的设置，在对碳酸氢锂进行高温分解后，得到初步纯净的碳酸锂，液态废渣通过第二过滤网27被过滤掉，再往分解釜24内加入氢氧化钙，使釜内温度保持在九十摄氏度到一百摄氏度之间，氢氧化钙与固态碳酸锂进行苛化反应生成氢氧化锂，氢氧化锂溶液经过多过滤洗净的到滤液，将滤液转移至压缩釜28中，在增压阀30的作用下，得到浓缩液，浓缩液通过等离子交换树脂除去钙和镁等杂质，再次将浓缩液在高温下通入二氧化碳反应后并过滤，得到滤渣进行干燥，即可得到纯净的电池级碳酸锂，这种电池级碳酸锂经过了苛化反应，过程中除去了更多的杂质，使得碳酸锂更加纯净，达到了制备纯度高的目的，解决了该制备系统在进行氢化反应时，搅拌过于简单，导致氢化反应不够充分，且搅拌过程中可能会有部分浆料附着在反应釜的内壁而无法完成氢化反应，因此搅拌根本不够充分，并且该制备系统在完成分解反应后就得到了碳酸锂，但是分解后的碳酸锂还可以进一步进行苛化反应，得到纯度更高的碳酸锂，所以该制备系统的制备纯度也不够高的问题。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。