一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法
阅读说明：本技术 一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法 (Preparation method of low-magnetism spherical high-purity lithium carbonate ) 是由 郭燕平 郭幸 崔永福 敬军臣 宋如梦 胡腊梅 王国超 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法,包括以下步骤：碳酸氢化、管道除铁器除磁性异物、树脂净化除杂、除硅、喷雾干燥造粒、除铁器除磁性物质、获得低磁性球形高纯碳酸锂。本发明工艺简单,产品优良,操作过程稳定,生产周期短,设备投资较小,制备的碳酸锂纯度高,磁性物质含量少,锂的综合回收率达到99.2%,生产成本低,适于产业化生产。(A preparation method of low-magnetism spherical high-purity lithium carbonate comprises the following steps: the method comprises the steps of hydrogenation of carbonic acid, magnetic foreign matter removal by a pipeline iron remover, resin purification and impurity removal, silicon removal, spray drying granulation, magnetic substance removal by the iron remover and low-magnetism spherical high-purity lithium carbonate obtaining. The method has the advantages of simple process, excellent product, stable operation process, short production period, less equipment investment, high purity of the prepared lithium carbonate, low content of magnetic substances, comprehensive recovery rate of lithium reaching 99.2 percent, low production cost and suitability for industrial production.)
技术领域
本发明属于碳酸锂制备技术领域，本发明具体涉及一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法。
背景技术
碳酸锂是锂离子电池正极材料（镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等）的主要原料，近年来，随着能源问题的日益凸显，锂离子电池，尤其是动力型锂离子电池的发展。新能源汽车包括储能电池的产业化进程必然渐行渐近直至喷涌而发，终端需求的启动将带动整条产业链上的库存累积而大幅提升总体需求量，目前低端工业级碳酸锂略有过剩，高端电池级碳酸锂略显紧张，更高端的碳酸锂处于短缺状态。由于用途不同, 对碳酸锂的纯度、形貌及粒度也会有不同的要求。3N的高纯碳酸锂用于锂离子电池的正极材料;4N 的高纯碳酸锂用于锂离子电池的电解质;5N的高纯碳酸锂是制备声表面波器件用铌酸锂（LiNbO3）和钽酸锂（LiTaO3）单晶的重要原料。
随着经济的逐渐复苏，新能源领域是未来拉动碳酸锂需求的主要增量来源，特别是动力电动汽车产业的兴起，动力电池在汽车和储能等领域会快速增长，动力电池对材料的要求也会越来越高，磁性异物的存在给锂电池的安全性能带来了很大的隐患，锂离子电池材料的产品质量特别是磁性异物的控制是解决锂离子电池安全问题的关键。所以，在生产过程中必须严格把控锂离子电池材料中磁性异物的种类和总含量，磁性异物含量的高低是衡量锂离子电池正极材料品质高低的重要标准。因而从源头上防止金属异物的引入就显得格外重要。正极材料生产工序较多，制造过程中的每一个环节都会有金属异物引入的风险。由于原材料是正极材料中金属异物的直接来源，从而降低原材料的金属异物含量，制备低磁性高纯电池材料是目前研究的主题，也是未来市场所需。
在传统工艺碳酸氢锂热分解过程中，热分解反应在加热反应容器中进行，Li2CO3颗粒彼此聚集严重，粒度较大，晶体粘壁现象十分严重，热传导和生产效率低，能耗和清理维护成本高，产品必须经过破碎才能满足锂离子电池等行业对碳酸锂产品的需求。同时产品中硅难以除去大大降低了碳酸锂产品品味。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法。
本发明的一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法，包括以下步骤：
a、以盐湖锂盐制备出的碳酸锂粗盐为原料放入容器中，加入去离子水，通入高纯CO2搅拌；
b、将步骤a制备的盐湖锂盐氢化后溶液打入除磁性物质设备进行磁性物质的去除；
c、将步骤b中获得的溶液过树脂进行离子交换，过柱后高价金属离子含量均低于高纯级标准 ；
d、将步骤c得到的溶液加入一定量硅吸附剂除硅；
e、将步骤d过程中获得的溶液通过喷雾干燥的方法转化为球形碳酸锂颗粒；
f、将步骤e过程中获得的干燥颗粒加入除磁性异物设备深度磁性物质去除；
g、获得低磁性球形高纯碳酸锂。
所述步骤a中液固质量比为18～24:1，反应温度为20～35℃，氢化反应时间2～5h，CO2流量0.5～1L/min，CO2气体管道沿反应容器器壁伸入容器底部，盘于底部一周间隔开孔，搅拌速度200～450rpm。
所述步骤b中，将溶液以0.6～10L/min的速度由磁力泵打入管道除铁器去除磁性物质。
所述步骤c中溶液过离子交换柱的速度为2～4BV/h，所述溶液先经过充填D403树脂的离子交换柱，然后经过充填IRC748离子交换树脂来去除高价金属离子，所述离子交换柱中树脂再造过程中用10%LiOH溶液进行造化来减少杂质元素引入以及提高除杂溶液锂含量。
所述步骤d中溶液加入0.5～10g/L硅吸附剂Fe(OH)3胶体、Al(OH)3、Al2O3·3H2O、FeCl3、NaAlO2、CaO的一种或几种除硅。
所述步骤e中溶液以0.7～2L/min的速度由蠕动泵打入喷雾干燥机中，干燥设备进口温度为120～380℃，出口温度为80～105℃，离心盘转速为20000r/min，所述雾化方式为离心雾化或气雾化或超声雾化。
所述步骤f中产出的球形高纯碳酸锂通过振动喂料器加入除铁器中进行深度去除磁性物质,振动喂料器振动频率为2～10HZ。
该方法的特点是：在碳酸氢化过程中CO2气体管道沿反应容器器壁伸入容器底部，盘于底部一周间隔开孔，有益于碳酸锂充分接触CO2气体，缩短反应时间提高反应效率；先将碳酸氢锂溶液进行管道除铁器去除磁性异物，最后将粉体颗粒通过除铁器深度去除磁性异物，通过两次除磁性物质来降低磁性异物含量提高碳酸锂纯度；在树脂除杂过程中碳酸氢锂溶液先经过充填D403树脂的离子交换柱除去硼酸根，然后经过充填IRC748离子交换树脂来去除高价金属离子，所述离子交换柱中树脂再造过程中用10%LiOH溶液进行造化来减少杂质元素引入以及提高除杂溶液锂含量；利用喷雾干燥法将碳酸氢锂溶液制备成球形高纯碳酸锂，不但省去了加热结晶、过滤、洗涤、破碎过程，而且可以制备出具有粒度分布均一、表面光滑、流动性好且密实的球形高纯碳酸锂，可以通过调整雾化方式、雾化盘转速来调整颗粒大小；结合本工艺的性质采用硅吸附剂吸附碳酸氢锂溶液中的硅酸根进一步提升碳酸锂纯度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：工艺简单，产品优良，操作过程稳定，生产周期短，设备投资较小，制备的碳酸锂纯度高，磁性物质含量少，锂的综合回收率达到99.2%，生产成本低，适于产业化生产。
附图说明
图1为采用本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合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。
如图1的一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法，包括以下步骤：
a、以盐湖锂盐制备出的碳酸锂粗盐为原料放入容器中，加入去离子水，通入高纯CO2搅拌；
b、将步骤a制备的盐湖锂盐氢化后溶液打入除磁性物质设备进行磁性物质的去除；
c、将步骤b中获得的溶液过树脂进行离子交换，过柱后高价金属离子含量均低于高纯级标准 ；
d、将步骤c得到的溶液加入0.5～10g/L硅吸附剂Fe(OH)3胶体、Al(OH)3、Al2O3·3H2O、FeCl3、NaAlO2、CaO的一种或几种除硅；
e、将步骤d过程中获得的溶液通过喷雾干燥的方法转化为球形碳酸锂颗粒；
f、将步骤e过程中获得的干燥颗粒加入除磁性异物设备深度磁性物质去除；
g、获得低磁性球形高纯碳酸锂。
步骤a中，液固质量比为18～24:1，反应温度为20～35℃，氢化反应时间2～5h，CO2流量0.5～1L/min，CO2气体管道沿反应容器器壁伸入容器底部，盘于底部一周间隔开孔，搅拌速度200～450rpm。
步骤b中，将溶液以0.6～10L/min的速度由磁力泵打入管道除铁器去除磁性物质。
步骤c中溶液过离子交换柱的速度为2～4BV/h，所述溶液先经过充填D403树脂的离子交换柱，然后经过充填IRC748离子交换树脂来去除高价金属离子，所述离子交换柱中树脂再造过程中用10%LiOH溶液进行造化来减少杂质元素引入以及提高除杂溶液锂含量。
步骤d中溶液加入0.5～10g/L硅吸附剂Fe(OH)3胶体、Al(OH)3、Al2O3·3H2O、FeCl3、NaAlO2、CaO的一种或几种除硅。
步骤e中溶液以0.7～2L/min的速度由蠕动泵打入喷雾干燥机中，干燥设备进口温度为120～380℃，出口温度为80～105℃，离心盘转速为20000r/min，所述雾化方式为离心雾化或气雾化或超声雾化。
步骤f中产出的球形高纯碳酸锂通过振动喂料器加入除铁器中进行深度去除磁性物质,振动喂料器振动频率为2～10HZ。
实施例一
一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法，包括以下步骤：
a、碳酸氢化：以盐湖锂盐制备出的碳酸锂粗盐为原料放入容器中加入去离子水搅拌，液固比18:1,反应温度为25℃，氢化反应时间2h，CO2流量0.5L/min，反应釜搅拌速度200rpm。
b、管道除铁器除磁性异物：将步骤a溶液以0.6L/min的速度由磁力泵打入管道除铁器去除磁性物质。
c、树脂净化除杂：将步骤b中获得的溶液过树脂进行离子交换，溶液过离子交换柱的速度为2BV/h，溶液先流经充填D403树脂的离子交换柱除杂，然后流经充填IRC748离子交换树脂来去除高价金属离子。
d、除硅：将步骤c获得的溶液加入Al(OH)3硅吸附剂除硅，硅吸附剂加入量2g/L。
e、喷雾干燥造粒：将步骤d过程中获得的溶液以1L/min的速度由蠕动本打入喷雾干燥机中，干燥设备进口温度为160℃，出口温度为90℃，离心盘转速为15000r/min。
f、除铁器除磁性物质：将步骤e过程中获得的干燥颗粒通过振动喂料器加入除铁器中进行深度去除磁性物质,振动喂料器振动频率为2HZ。
g、产品：获得低磁性球形高纯碳酸锂。
实施例二
一种低磁性球形高纯碳酸锂制备方法，包括以下步骤：
a、碳酸氢化：以盐湖锂盐制备出的碳酸锂粗盐为原料放入容器中加入去离子水搅拌，液固比24:1,反应温度为35℃，氢化反应时间5h，CO2流量1L/min，反应釜搅拌速度450rpm。
b、管道除铁器除磁性异物：将步骤a溶液以1L/min的速度由磁力泵打入管道除铁器去除磁性物质。
c、树脂净化除杂：将步骤b中获得的溶液过树脂进行离子交换，溶液过离子交换柱的速度为3BV/h，溶液先流经充填D403树脂的离子交换柱除杂，然后流经充填IRC748离子交换树脂来去除高价金属离子。
d、除硅：将步骤c获得的溶液加入硅吸附剂Fe(OH)3胶体除硅，硅吸附剂加入量8g/L。
e、喷雾干燥造粒：将步骤d过程中获得的溶液以1.2L/min的速度由蠕动本打入喷雾干燥机中，干燥设备进口温度为220℃，出口温度为110℃，离心盘转速为20000r/min。
f、除铁器除磁性物质：将步骤e过程中获得的干燥颗粒通过振动喂料器加入除铁器中进行深度去除磁性物质,振动喂料器振动频率为4HZ。
g、产品：获得低磁性球形高纯碳酸锂。
以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
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