杜国山,汪德华,杨永亮,唐建文,桑 园

(中国恩菲工程技术有限公司,北京 100038)

0 前言

锂是一种新型能源和战略资源,在锂电池、陶瓷、玻璃、医药、冶金等领域得到广泛应用,近年来,随着锂电产业的蓬勃发展,锂的需求呈现爆发性增长,也促进了提锂技术的不断进步。自然界中,锂主要赋存在盐湖和矿物中,盐湖卤水和锂辉石是主要锂的生产来源[1]。目前国内主要以锂辉石为原料生产碳酸锂,多采用转型焙烧-硫酸酸化技术,也就是锂辉石精矿经过转型焙烧、酸化焙烧和浸出净化后得到硫酸锂溶液,再加入碳酸钠沉淀得到碳酸锂。整个生产工序为硫酸和高钠体系,碳酸锂中和Na+含量对产品品质影响很大,是生产控制的重点,目前生产中多采用碳酸化-热析工艺进行碳酸锂的提纯净化,产品质量可满足电池级碳酸锂的指标要求。

1 反应机理及关键影响因素

在碳酸锂制备过程中,Na+与Li+会发生共晶沉淀,也会发生包裹等情况,通过搅拌洗涤等物理方法很难将碳酸锂中存在的Na+等杂质去除彻底。采用碳酸化-热析工艺对碳酸锂进行提纯,将碳酸锂转化为碳酸氢锂,根据二者溶解度的不同,将Na+等可溶性杂质稀释在溶液中;再通过高温热分解将碳酸锂从溶液中结晶出来,从而实现了碳酸锂与杂质的分离。

碳酸化-热析包括碳酸化过程和热分解过程,其反应原理如下:

碳酸化反应:Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3

热析反应:2LiHCO3→Li2CO3↓+CO2↑+H2O

对LiHCO3来说,碳酸化反应和热析反应就是不同控制条件下可逆反应。……