用于從濃鋰鹵水制備碳酸鋰的方法
【專利摘要】本發明公開了用于從濃鋰鹵水制備碳酸鋰的簡化工藝的方法，所述碳酸鋰可以用于電池級、藥物以及其它高純度級別的應用。從濃鋰鹵水中，優選地從鎂含量低的濃鋰鹵水中沉淀出不純碳酸鋰，隨后將其懸浮于水溶液中并且與二氧化碳反應以形成溶解的碳酸氫鋰。過濾不溶性雜質并且使用離子選擇性介質或其它選擇性工藝將溶解的硼和如鈣、鎂以及鐵等金屬雜質以物理方式從碳酸氫鋰溶液中分離。隨后使碳酸鋰沉淀。
【專利說明】用于從濃鋰南水制備碳酸鋰的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于從通常具有硼、鈣、鎂、硫酸鹽值以及其它值的天然或人造鹵水制備高純度碳酸鋰的有效并且簡單的方法。
【背景技術】
[0002]雖然鋰在地球上分布廣泛，但其中發現適合于制備鋰化合物的濃縮值的鋰的商業來源非常少。一種主要來源是礦物鋰輝石，其為一種硅酸鋰鋁復鹽(LiAl(Si03))，其理論鋰含量是8.03%。所開采的其它礦物是透鋰長石(LiAl (Si4Oltl)),其理論Li2O含量是4.88%；和鋰云母，其具有由式K2 (LiAl) 3 (SiAl) 4010 (OH, F) 2表示的可變組成。另一種對于獲得鋰具有高潛在價值的礦物是鋰皂石，其為一種組成為Naa33 (Mg，Li)3Si4010(0H, F)2的低級礦物并且出于經濟原因尚未開采。 [0003]近二十年中越來越重要的其它用于獲得鋰的來源是來自鹽沼、鹽湖、鹽礦以及地熱資源的鹵水。最高鋰濃度發現于鹽沼沉積物中，其實際上為工業供應大多數的鋰。在鹽沼類型的鹽系統中具有主要經濟利益的元素是鋰、鉀以及硼。工藝研發的重要參數是:
[0004]a)起始鋰濃度；
[0005]b)Mg/Li比率,其反映必須通過分步結晶或選擇性沉淀去除多少鎂；
[0006]c)Ca/Li比率，其指示必須通過分步結晶或選擇性沉淀去除多少鈣；
[0007]d) S04/Li比率，其指示沉積物是硫酸鋰沉積物(高S04/Li)還是氯化鋰沉積物(低S04/Li)。在高比率的情況下，硫酸鋰鹽開始以通常在0.5%到1%之間的鋰濃度沉淀。
[0008]在蒸發工藝中，鈣將與鎂一起濃縮并且在碳酸鋰可以沉淀之前必須將兩者去除。當鈣濃度高時，硫酸鹽濃度低。天然存在的鹵水的一些典型組分標識于下表1中。
[0009]表1.鹽湖鹵水分析(mg/1)
[0010]
【權利要求】
1.一種制備碳酸鋰的方法，包含以下步驟: a)通過添加蘇打灰從不純含鋰鹵水中沉淀出不純碳酸鋰； b)使第一水溶液中的不純碳酸鋰沉淀物與CO2反應，以形成含有溶解的LiHCO3和來自所述不純碳酸鋰的溶解的雜質以及不溶性雜質的第二水溶液； c)將所述不溶性雜質從所述第二水溶液中分離； d)通過使所述溶解的雜質與一種或多種離子選擇性介質接觸以去除所述溶解的雜質從而將所述溶解的雜質從所述第二水溶液中分離，其中所述離子選擇性介質中的至少一種去除硼酸和/或硼酸鹽；以及 e)使Li2CO3從所述第二水溶液中沉淀。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述含鋰鹵水被濃縮到以鹵水重量計約0.4%與6.5% wt Li 之間。
3.根據權利要求1所述的方法，其中用以從所述含鋰鹵水形成不純碳酸鋰的所述反應步驟(a)是在約20與100°C之間的溫度下進行。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰是使用固-液裝置分離并且用水或來自所述第二水溶液(e)的最終液體洗滌。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰與CO2在約-15°C到40°C之間的溫度下反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述溫度在約O到25°C±15°C之間。
7.根據權利要求5所述的方法，其中所述溫度在約5到15°C±5°C之間。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰與CO2在約0.7atm與20atm之間的壓力下反應。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰與CO2在約I與Satm之間的壓力下在約-15與10°C之間的溫度下反應。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰與CO2在約8與15atm之間的壓力下在約10與40°C之間的溫度下反應。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述不純碳酸鋰與相對于LiHCO3化學計算量過量的CO2反應。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述過量CO2在約1.1與10倍所需化學計算量之間。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述過量CO2在約1.1與2倍所需化學計算量之間。
14.根據權利要求11所述的方法，其中所述過量CO2在約1.1與1.3±0.2倍所需化學計算量之間。
15.根據權利要求1所述的方法，其中所述溶解的雜質包括選自由以下組成的群組的離子:Ca、Mg、Fe、Cr、Pb、Cd、As、Al、N1、Cu、Zn、Mn、Si 以及其組合。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述一種或多種離子選擇性介質是離子交換樹脂或纖維。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述樹脂或纖維具有氨基膦酸官能團。
18.根據權利要求16所述的方法，其中所述樹脂或纖維具有亞氨基二乙酸官能團。
19.根據權利要求16所述的方法，其中具有氨基膦酸官能團的樹脂或纖維和具有亞氨基二乙酸官能團的樹脂或纖維可以串聯地使用。
20.根據權利要求1所述的方法，其中所述硼酸和/或硼酸鹽是通過具有N-甲基-葡糖胺官能團的離子交換樹脂或纖維去除。
21.根據權利要求1所述的方法，其中所述碳酸鋰沉淀步驟(e)是在約20°C與100°C之間的溫度下進行。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述溫度在約50到70°C±20°C之間。
23.根據權利要求21所述的方法，其中所述溫度在約60到80°C±10°C之間。
24.根據權利要求21所述的方法，其中所述溫度在約65到75°C±5°C之間。
25.根據權利要求1所述的方法，其中所述碳酸鋰沉淀步驟(e)是在真空與20atm之間的壓力下進行。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述壓力在真空與Iatm之間。
27.根據權利要求1所述的方法，其中所述步驟是連續地或以分批模式進行。
28.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟(e)中所述碳酸鋰從所述第二水溶液中沉淀實現了如下所示的化學分析特征:
29.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟(e)中所述碳酸鋰從所述第二水溶液中沉淀實現了如下所示的化學分析特征:
【文檔編號】C01D15/08GK103958412SQ201180074833
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2011年9月15日 優先權日:2011年9月15日
【發明者】彼得·厄倫, 瓊斯·德·卡斯特羅·奧勒姆 申請人:奧若可博有限公司