中國粉體網(wǎng)訊  碳酸鋰作為基礎(chǔ)原材料，廣泛應(yīng)用于電池、陶瓷、冶金、醫(yī)藥等行業(yè)。3C電子產(chǎn)品的穩(wěn)步增長以及新能源汽車的興起，極大地帶動了整個鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，碳酸鋰作為3C類鋰電池和新能源汽車用動力電池的重要原料之一，其市場需求量劇增，價格也是一路走高。國內(nèi)新能源汽車的產(chǎn)銷量還沒有完全釋放，碳酸鋰的供需差還很大，碳酸鋰的資源壁壘和技術(shù)壁壘還很嚴重。

基于上述問題，中國粉體網(wǎng)聯(lián)合中國顆粒學(xué)會能源顆粒材料專委會將于2018年9月27-28日，在南京舉辦“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，并邀請中南大學(xué)李新海教授為業(yè)內(nèi)人士帶來碳酸鋰資源進展的精彩報告。

高雜質(zhì)碳酸鋰提純工藝的研究

將粗級Li₂CO₃與水按一定固液比配成漿料，向漿料中通入CO₂將其氫化，使微溶的Li₂CO₃轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘腖iHCO₃，然后將LiHCO3溶液泵入陽離子交換樹脂柱，將過柱后的溶液加熱分解脫去CO₂氣體，Li₂CO₃從溶液中重新析出晶體。再經(jīng)過濾洗滌，烘干得到高純Li₂CO₃產(chǎn)品。實驗流程如下圖

碳酸鋰提純流程圖

每次稱取200g粗級碳酸鋰，按一定固液比將碳酸鋰調(diào)成漿料，在攪拌下通入CO2流量為60~70L•h-1，氫化60min，使碳酸鋰轉(zhuǎn)化成可溶性的碳酸氫鋰。根據(jù)四季的溫度變化，選擇在相應(yīng)的溫度下氫化，氫化完成后將溶液過濾，收集濾渣。氫化率的計算：

通過實驗對比分析，春秋兩季最佳固液比為1:20。冬季最佳固液比為1:19。夏季的最佳固液比為1：24。

春秋兩季不同固液比對氫化率的影響

冬季不同固液比對氫化率的影響

夏季不同固液比對氫化率的影響

離子交換樹脂除鈣鎂

樹脂對Ca和Mg的飽和吸附量為20mg•g-1左右，樹脂處理一定量的氫化液后，鈣鎂吸附達到飽和，此時需要用鹽酸將樹脂解析再生，再用氫氧化鈉將樹脂轉(zhuǎn)化成Na型。氫化液過樹脂后進行加熱分解，全面分析碳酸鋰品質(zhì)。

母液循環(huán)利用

由于碳酸鋰是微溶物質(zhì)，20℃下碳酸鋰的溶解度是1.33g•(100g水)-1，所以分解后的母液里含有約2.5g•L-1未析出的鋰，直接排放會造成鋰的損失，影響鋰的收率。為此設(shè)計母液循環(huán)實驗，將第一次分解后的母液返回氫化工序，進行第二次氫化，第二次分解后的母液返回進行第三次氫化，如此循環(huán)下去。母液循環(huán)10次后所得碳酸鋰產(chǎn)品指標見表1。

由表1可知，母液循環(huán)10次后所得的碳酸鋰純度高，完全滿足電池級碳酸鋰的要求。工業(yè)碳酸鋰原料除了含Ca和Mg外，雜質(zhì)含量較高的主要是Na、SO4^2-和Cl^-，為了確定母液開路時雜質(zhì)濃度的控制點，特設(shè)計一組實驗。取氫化液6000mL，分成3份，分別向氫化液中添加不同量的Na、SO4^2-、Cl^-雜質(zhì)離子，考察母液雜質(zhì)離子濃度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，母液中Na和Cl^-對產(chǎn)品指標影響不大，容易洗滌；而SO4^2-則容易超標（電池級SO4^2-小于0.08%）。當(dāng)母液中的SO4^2-為1.1g•L-1，此時產(chǎn)品中的SO4^2-上升至0.0785%，接近電池級產(chǎn)品的控制上限。因此將母液中硫酸根濃度達到1.1g•L-1作為判斷母液開路的依據(jù)。

參考文章：劉人生，田禮平，熊銅興高雜質(zhì)碳酸鋰提純工藝研究。