含锂工业废料制备电池级碳酸锂工艺研究
2020-03-21龚翰章吴华东张林锋周玉新
胡 敏,龚翰章,吴华东,郭 嘉,张林锋,周玉新
(武汉工程大学化工与制药学院,绿色化工过程教育部重点实验室,湖北武汉430073)
碳酸锂一般为无色晶体或白色粉末[1],在医药、生活日用以及电子电池等方面均有较为广泛的应用[2]。碳酸锂产品根据纯度的不同可分为3 种类型:工业级碳酸锂(纯度在98.5%以上)、电池级碳酸锂(纯度在99.5%以上)和高纯碳酸锂(纯度在99.9%以上)[3]。 中国的锂资源有八成来自开采的盐湖卤水[4],由于盐湖卤水自身的原因,其中Ca、Mg、K 元素含量较高。 随着高科技领域对产品需求范围的不断扩大,对产品质量的要求也越来越高,电池级碳酸锂的市场规模也越来越大[5]。 因此,提高工业级碳酸锂产品中Li2CO3的含量,降低其Ca、Mg 等杂质元素的含量,对生产电池级碳酸锂至关重要[6-8]。
电池级碳酸锂是锂电池生产的重要原料, 对产品纯度及其杂质元素的含量都有较高的要求。 目前对工业级碳酸锂进行提纯除杂以生产电池级碳酸锂的方法有:Li2CO3重结晶法、苛化法、电解法、碳化沉淀法、碳化分解法等[9]。其中Li2CO3重结晶法虽然操作简单,生产成本低,但是生产周期长[10-12]。 苛化法流程长,产品收率低,渣量大[13]。 电解法会释放出有害的Cl2气从而恶化工作环境, 且对离子交换膜的要求较多,难以进行大规模工业化研究[14]。 碳化沉淀法会用到大量价值较高的LiOH,且滤液无法再回收利用[15]。 碳化分解法的优点:操作过程简单且原材料来源广泛,制得的Li2CO3粒径大,并且滤液可以进行回收再利用[16-18]。综合考虑,笔者采用碳化分解法对含锂工业废料进行提纯除杂,并对一次碳化分解反应制得的产品进行滤液滤饼循环,以去除产品中的Ca、Mg 等杂质,使得产品能够达到电池级碳酸锂的行业标准。……
