本申请涉及碳酸锂制备的领域,更具体地说,它涉及一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法。
背景技术:
1、随着世界能源紧缺,在交通运输、生产制造领域,电子设备的应用越来越广泛,各行业对锂离子电池的需求越来越多。在锂离子电池中,碳酸锂占据着重要的地位,包括但不限于:碳酸锂是锂离子电池的主要原料之一,可以提供锂离子,是电池正常运作所必需;碳酸锂具有高能量密度的特点,使得锂离子电池具有更高的存储容量,从而延长了电池的使用时间;碳酸锂可以与锰酸锂等化合物反应,制备出锂离子电池的正极材料。
2、现有的制备碳酸锂的企业主要利用锂矿石制备碳酸锂,锂辉石作为锂矿石的一种,储量较为丰富,并且加工难度适中,如何从锂辉石中制备碳酸锂已经成为了各大电池厂商的研究热点。
3、现有的利用锂辉石制备碳酸锂的方法主要包括如下几种:石灰烧结法、氯化培烧法和硫酸法。但石灰烧结法的能耗较高,产率较低,容易造成锂辉石原料的浪费;氯化培烧法中,炉气的腐蚀性较强,对设备要求较高;硫酸法的固废产量较大,制备出的碳酸锂中也有较多钠盐,纯度有待提高;同时,硫酸会腐蚀设备,也会与氟化物反应生成氟化氢,需增设尾气处理等设备,对设备要求较高。
4、因此,如何提供一种对设备要求低、能耗低、产品纯度高的碳酸锂制备方法,成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了优化现有的利用锂辉石制备碳酸锂存在的能耗高、对设备要求高、产品纯度低的技术问题,本申请提供一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,利用酸法熟化和盐法置换,可制备出纯度较高的碳酸锂,并且能耗低,对设备要求低,弥补了现有技术中制备碳酸锂的种种不足。
2、本申请提供的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,采用如下的技术方案:
3、一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,包括如下的步骤:
4、(1)将锂辉石球磨粉碎;按每100g锂辉石喷洒10~20ml的强酸,将强酸喷洒至粉碎后的锂辉石上,进行熟化,得到熟化锂辉石;
5、(2)按(2~3):10的重量比,将2~3重量份的可溶性硫酸碱金属盐或可溶性硫酸碱土金属盐加入10重量份的熟化锂辉石中,混合均匀,得到稳定化锂辉石;
6、(3)将稳定化锂辉石在不低于1200℃的温度下焙烧,使得锂辉石处于琉璃态;随后按煤粉:稳定化锂辉石=(3~7):20的重量比加入煤粉,煤粉充分燃烧后得到碳酸锂粗产物;
7、(4)将碳酸锂粗产物经过沉降、过滤、洗涤、干燥后,得到碳酸锂。
8、在一个具体的可实施方案中,所述步骤(1)在常温下进行,无需焙烧。
9、在一个具体的可实施方案中,所述步骤(1)熟化的具体操作为,将强酸喷淋至锂辉石上,随后60~80r/min搅拌1~2h,搅拌完毕后静置1~2h。
10、在一个具体的可实施方案中,所述强酸为硫酸或盐酸。
11、在一个具体的可实施方案中,所述可溶性硫酸碱金属盐包括硫酸锂、硫酸钠或硫酸钾;所述可溶性硫酸碱土金属盐包括硫酸镁或硫酸钙。
12、在一个具体的可实施方案中,所述步骤(1)中,将锂辉石球磨粉碎后,过80~100目筛。
13、在一个具体的可实施方案中,所述步骤(3)中,焙烧温度为1250~1300℃,焙烧时间为40~60min。
14、在一个具体的可实施方案中,所述步骤(3)在密闭环境下进行,煤粉的作用包括提供热源,使得稳定化锂辉石受热均匀,以及将煤粉的燃烧产物二氧化碳作为原料,与锂结合生成碳酸锂。
15、本申请具有以下有益效果:在熟化过程中,本申请的方法利用酸将锂辉石熟化,主要为强酸与锂辉石中的硅酸盐反应,导致硅酸盐分解并释放出硅。其中,硅和铝分别以硫酸盐的形式存在,同时伴随水的释放。熟化过程使硅和铝从锂辉石中分离出来,形成稳定的化合物。硅和铝从锂辉石中分离出来后,剩余的矿物结构变得不稳定,在高温下,经过酸处理的锂辉石会进入琉璃态,此时,琉璃态的矿物结构使得其中的锂更容易与其他离子发生反应。加入的可溶性硫酸盐(如硫酸锂、硫酸镁)与琉璃态的矿物中的锂发生反应,生成稳定的化合物。这些稳定的化合物在焙烧过程中不会再次发生反应,从而避免了有害的琉璃态产物的生成。最后利用煤粉燃烧生成的二氧化碳与锂结合,生成碳酸锂,避免了有害的琉璃态,生成的碳酸锂纯度较高,且工艺简单,能耗低,对设备要求低,弥补了现有技术中利用锂辉石制备碳酸锂的不足。
1.一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:包括如下的步骤:
2.根据权利要求1所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述步骤(1)在常温下进行,无需焙烧。
3.根据权利要求2所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述步骤(1)熟化的具体操作为,将强酸喷淋至锂辉石上,随后60~80r/min搅拌1~2h,搅拌完毕后静置1~2h。
4.根据权利要求3所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述强酸为硫酸或盐酸。
5.根据权利要求1所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述可溶性硫酸碱金属盐包括硫酸锂、硫酸钠或硫酸钾;所述可溶性硫酸碱土金属盐包括硫酸镁或硫酸钙。
6.根据权利要求1所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述步骤(1)中,将锂辉石球磨粉碎后,过80~100目筛。
7.根据权利要求1所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述步骤(3)中,焙烧温度为1250~1300℃,焙烧时间为40~60min。
8.根据权利要求1所述的一种利用酸盐双处理锂辉石制备碳酸锂的方法,其特征在于:所述步骤(3)在密闭环境下进行,煤粉的作用包括提供热源,使得稳定化锂辉石受热均匀,以及将煤粉的燃烧产物二氧化碳作为原料,与锂结合生成碳酸锂。