鋰云母生產(chǎn)高純碳酸鋰技術(shù)產(chǎn)業(yè)化可研報(bào)告-展示頁(yè)
2024-08-17 22:26本頁(yè)面
【正文】 實(shí)驗(yàn)證明，先將部分CO2通入LiOH溶液體系中，溶液中的鈣、鎂等雜質(zhì)離子將首先以碳酸鹽的形式析出并與生成的Li2C03產(chǎn)生共沉淀效應(yīng)，從而一定程度上純化了LiOH。整個(gè)過(guò)程幾乎無(wú)雜質(zhì)離子引入，CO2氣體經(jīng)洗滌后，產(chǎn)品純度取決于LiOH的純度。該法中的溫度控制非常重要，因?yàn)镃O2的溶解度隨溫度的升高而減小，溫度太高CO2利用率低，溫度太低則反應(yīng)速度慢，二者均影響產(chǎn)率，一般反應(yīng)溫度在50℃左右效果較佳。但作為一種工藝方法仍具有一定的意義和使用前景。H20反應(yīng)制取。Li2SO4溶液氨水NH4HC03沉淀法王桂英等人以(NH4)2C03作沉淀劑直接從含鋰的硫酸鹽溶液中制備較純碳酸鋰。該法引入的雜質(zhì)離子較少，最后產(chǎn)品中殘留的銨可在烘干或灼燒時(shí)除去。同時(shí)反應(yīng)溫度的控制也非常關(guān)鍵，提高反應(yīng)溫度可減少雜質(zhì)的含量，但溫度過(guò)高，會(huì)增加NH4HCO3的消耗。圖1 礦石鋰儲(chǔ)量（碳酸鋰當(dāng)量，萬(wàn)噸）[1]圖2 鹽湖鋰儲(chǔ)量（碳酸鋰當(dāng)量，萬(wàn)噸）[1]我國(guó)鋰資源比較豐富，在世界各國(guó)中居于前列，其中青海西藏的鹽湖鋰資源儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的85%以上表1 我國(guó)鋰礦石資源的分布與儲(chǔ)量（以金屬鋰計(jì)）[1]表2 我國(guó)鹽湖中鋰資源的分布與儲(chǔ)量（以金屬鋰計(jì)）[1] 高純碳酸鋰制備方法NH4HC03沉淀法該法是用NH4HC03與經(jīng)過(guò)純化的可溶性鋰鹽的堿性溶液反應(yīng)沉淀出高純度的Li2CO3。花崗偉晶巖鋰礦床主要分布在澳大利亞、加拿大、芬蘭、中國(guó)、津巴布韋、南非和剛果。全球已查明的鋰資源量達(dá)1200萬(wàn)多噸。近年來(lái)，隨著高純Li2CO3需求量的不斷增加，我國(guó)四川射洪鋰業(yè)有限責(zé)任公司、上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司、中信國(guó)安鋰業(yè)科技有限責(zé)任公司等多家單位也都進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)研究工作。該所早在上世紀(jì)70年代就開(kāi)始進(jìn)行高純Li2CO3的研制，1983～1985年間就完成了軍用熒光粉級(jí)(3N)高純Li2C03的研制。高純Li2CO3，的制備研究國(guó)外起步較早，始于上世紀(jì)70年代，其中日本一直處于領(lǐng)先地位。使用的高純Li2C03越來(lái)越受到人們的重視。在光電信息方面，99．999％(5N)的高純Li2CO3是制備表面彈性波元件鉭酸鋰和鈮酸鋰單晶的主要原料。隨著鹵水提鋰技術(shù)的成熟，技術(shù)級(jí)Li2CO3的國(guó)際市場(chǎng)供求已趨于飽和，且由于開(kāi)發(fā)成本降低，價(jià)格大幅度下降，而開(kāi)發(fā)高純Li2C03可以增加產(chǎn)品附加值，利于鹽湖鋰產(chǎn)品系列化開(kāi)發(fā)與鋰產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。開(kāi)發(fā)利用這些資源對(duì)于滿足國(guó)內(nèi)需求、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)是一個(gè)鋰資源儲(chǔ)量大國(guó)，已探明的鋰資源總儲(chǔ)量居世界第二位，僅次于玻利維亞。常用的鋰離子電池原料。不溶于醇及丙酮。溶于稀酸。鋰云母生產(chǎn)高純碳酸鋰技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的可研報(bào)告目錄1 總論 概述碳酸鋰，一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為L(zhǎng)i2CO3，為無(wú)色單斜晶系結(jié)晶體或白色粉末。熔點(diǎn)618℃。微溶于水，在冷水中溶解度較熱水下大。可用于制陶瓷、藥物、催化劑等。Li2CO3，是鋰化合物中最重要的鋰鹽，是制備其它高純鋰化合物和鋰合金的主要原料。其中鹵水鋰資源儲(chǔ)量極為豐富，占全國(guó)鋰資源儲(chǔ)量的79％，潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值極大。鹽湖鹵水受自身?xiàng)l件的限制，初級(jí)鋰工業(yè)品大都是技術(shù)級(jí)Li2CO3。另一方面，隨著鋰產(chǎn)品在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋰鹽的需求量也日益增長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)品的純度要求也越來(lái)越高，因此開(kāi)發(fā)高附加值的高純鋰鹽產(chǎn)品已經(jīng)勢(shì)在必行.高純度的Li2CO3是磁性材料行業(yè)、原子能工業(yè)、電子工業(yè)和光學(xué)儀器行業(yè)等的必需品。在電子工業(yè)方面，近年來(lái)，作為鋰離子電池的正極材料(如LiC00LiMn204等)及電解質(zhì)原料。另外高純Li2C03作為一種基礎(chǔ)鋰鹽，還可用來(lái)生產(chǎn)高純度的氯化鋰、溴化鋰等高純二次鋰鹽，進(jìn)而電解生產(chǎn)出金屬鋰后，又可衍生出許多有機(jī)鋰化合物，如丁基鋰、甲基鋰等。我國(guó)新疆有色金屬研究所在高純Li2CO3的研究領(lǐng)域始終處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，是國(guó)內(nèi)高純鋰鹽的重要研發(fā)基地。2002年由該所主持開(kāi)發(fā)的超高純(5N)Li2C03經(jīng)國(guó)家技術(shù)部門(mén)鑒定，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為國(guó)內(nèi)最高純度。鋰資源主要分布在礦石中或者鹽湖鹵水中，世界鋰礦資源主要集中在智利、中國(guó)、巴西、加拿大和澳大利亞等國(guó)家。其中世界鹽湖鋰資源主要分布在智利、阿根廷、中國(guó)及美國(guó)。印度和法國(guó)也發(fā)現(xiàn)偉晶巖鋰礦床，但是不具有商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值，目前世界上只有少數(shù)國(guó)家擁有可經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)利用的鋰資源。但NH4HCO3的加入速度要控制好以免反應(yīng)效果不佳。LiOH溶液NH4HC03沉淀法將LiOH與NH4HCO3，經(jīng)過(guò)精制純化達(dá)到一定的純度后即可反應(yīng)得到高純度的Li2C03。這一方法在早期的高純Li2C03的制備工藝中應(yīng)用較多。(NH4)2C03可由NH4HC03和NH3該法由于反應(yīng)物雜質(zhì)較多，所以產(chǎn)品難以保證很高的純度。LiOH溶液C02沉淀法日本及俄羅斯的開(kāi)發(fā)人員直接用純凈的LiOH與CO2在水中反應(yīng)，沉淀制備高純Li2C03。研究表明CO2過(guò)量30％左右可達(dá)到無(wú)廢工藝。此法是制備高純碳酸鋰最直接的方法，應(yīng)用也最廣泛。這樣取出上層LiOH清液與CO2再次進(jìn)行反應(yīng)，即可得到較純的Li2CO3。LiOH重結(jié)晶法重結(jié)晶是提純固體化合物的常用方法之一。該法除雜效果明顯，提純后的LiOH溶液中通入純凈的CO2即可反應(yīng)得到較高純度的Li2CO3。LiOH冷凍過(guò)濾法大多數(shù)雜質(zhì)離子的氫氧化物或其鹽類(lèi)在較低溫度下的溶解度都很小。但該法過(guò)濾速度一定要快，否則溫度升高將影響除雜效果，從而影響產(chǎn)品的純度。因此該法的應(yīng)用范圍也不大。電解過(guò)程中Li+透過(guò)隔膜進(jìn)入陰極液，而OH則不能進(jìn)入陽(yáng)極液，二者結(jié)合形成高純度的LiOH，轉(zhuǎn)移至另一反應(yīng)器中和純凈的C02反應(yīng)便可制得高純Li2C03。但該法對(duì)陽(yáng)離子選擇性透過(guò)膜的要求高，且電耗大，目前主要局限于實(shí)驗(yàn)室中少量產(chǎn)品的提純，至今未被廣泛采用。制得的產(chǎn)品能應(yīng)用于電子、光電子領(lǐng)域。粗Li2CO3苛化除雜法純度較低的Li2C03經(jīng)苛化除雜得到純凈LiOH，與CO2反應(yīng)即得較高純度的Li2CO3。美國(guó)Brown等人早在上世紀(jì)80年代初就利用二級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)固液分離器，經(jīng)除雜碳化反應(yīng)制得了較高純度的Li2CO3，該方法制得的產(chǎn)品中鈣、鎂雜質(zhì)含量能降低到5103％左右。以上幾種工藝綜合使用，效果將更好，另外還可用離子交換法、膜過(guò)濾法提純LiOH。日本IWASAKI HIROSHI等人也是用C02將Li2CO3碳酸化再除雜，只不過(guò)在加熱沉淀過(guò)程中加入水溶性的有機(jī)溶劑沉淀出高純Li2C03。該法碳化物中不溶性雜質(zhì)可過(guò)濾除去，母液可循環(huán)使用，提高收率，流程基本全封閉。碳化沉淀法該法中物料流通量大，氣液反應(yīng)與液液反應(yīng)結(jié)合易于
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