CN106365182B - 脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，将工业级碳酸锂和普通纯水按照一定比例配置成浆料，采用脉冲方式加入高纯度的CO2，控制反应温度在20～25℃之间，直至溶液转化成较为澄清的液体，过滤该液体，将滤液打入分解反应釜中，经过分解，将其转移至苛化反应釜中，向其中加入适量的Ca(OH)2溶液，控制反应温度在90～100℃之间，趁热过滤洗涤该溶液，将该滤液打入浓缩釜中，所得浓缩液经过离子交换树脂除Ca、Mg等杂质，再将除杂后的浓缩液打入合成釜中，向其中通入高纯度的CO2气体，进而制备高纯度的电池级碳酸锂。本方法是利用碳酸锂能氢化反应的优点，有效利用高纯度的CO2气体，在反应过程中尽量避免CO2的损失，并保证氢化反应平稳进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度电池级碳酸锂的制备方法，尤其涉及一种脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法。
背景技术
碳酸锂作为锂盐的重要化合物，有较多的工业用途，根据GB/T 11075-2013、YS/T582-2013等相关国标和行标，工业级Li2CO3含量小于99.5％，电池级Li2CO3含量99.5％～99.9％。
碳酸锂广泛应用于玻璃陶瓷、新能源汽车、合金以及医药等领域。近年来，随着我国倡导低碳环保的方针，新能源行业快速发展，最为显著的就是锂电池产业迅猛增长，钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂等正极材料大多使用碳酸锂为原料制备而成。使得碳酸锂的需求量日益增长，应用的领域也不断扩大，然而对它的纯度也越来越高，生产工业级的碳酸锂成本低、产量大，因此直接以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂是最行之有效的。
目前以工业级碳酸锂为原料生产电池级碳酸锂，主要有苛化法、电解法、氢化分解法等。其中常用的苛化法是指将碳酸锂与石灰反应，经过过滤除杂后得氢氧化锂，再用高纯度的CO2气体合成制备电池级的碳酸锂；电解法主要是电解饱和的氯化锂溶液，制备高纯度的氢氧化锂，通过高纯度的CO2气体制备电池级碳酸锂；氢化分解法是指将难溶的碳酸锂溶液转化成溶解度大的碳酸氢锂，这样除去不易被氢化的杂质(主要包括Ca、Mg等)，加热碳酸氢锂溶液制备电池级碳酸锂。
比如采用氢化工艺的有中国专利200710019052.3《一种利用盐湖锂资源制取高纯碳酸锂的工艺方法》，以盐湖卤水为原料制备工业级碳酸锂，通入CO2气体氢化，经过相关的除杂过程后，在负压条件下分解碳酸氢锂，洗涤多次制备电池级的碳酸锂；也有相关期刊文献《氢化条件对碳酸锂提纯的影响》(材料导报B，2011.7,25，吴鉴)指出10g的碳酸锂和二氧化碳流量为1L/min，在25℃下反应40min，得到的二氧化碳利用率仅仅只有7.6％；《粗级碳酸锂提纯工艺过程研究》(无机盐工业，2013.8,8，李燕茹)中选择10g的碳酸锂在20℃下和1L/min二氧化碳反应150min，二氧化碳利用率2.02％，影响以上二氧化碳利用率低的原因是因为单位时间内溶液中溶解二氧化碳的量很少，影响传质过程，进而影响CO2气体的利用率，导致气体原料浪费。
发明内容
本发明的目的是提供脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，该发明能极大提高氢化工艺中高纯度CO2气体的利用率。
本发明通过以下技术方案予以实现：首先将工业碳酸锂和水混合配制成浆料，通过电磁脉冲加料装置向浆料中加入高纯度CO2气体，溶液变成可溶性较强的碳酸氢锂溶液，进而通过分解釜分解碳酸氢锂，除去不易被氢化的杂质，再通过苛化反应，浓缩，离子交换树脂除杂质Ca、Mg等，通入高纯度的CO2气体，制备了电池级的碳酸锂。其反应原理如下：
(1)氢化反应：将工业级碳酸锂和水按一定比例混合配制浆料，按照氢化釜内一定压力以脉冲式加入CO2气体，在温度为20～25℃之间反应，将碳酸锂转化为碳酸氢锂，反应式如下：
Li2CO3+CO2+nH2O＝2LiHCO3+(n-1)H2O
(2)分解反应：将得到的碳酸氢锂溶液通入分解釜中，温度提升至90℃～100℃，碳酸氢锂分解为碳酸锂，反应式如下：
2LiHCO3＝Li2CO3+H2O+CO2
(3)苛化反应：工业级碳酸锂和Ca(OH)2按一定质量比混合反应，将釜内温度维持在90℃～100℃，随着反应的进行，溶液逐渐变浑浊，有不溶物CaCO3产生，反应式如下：
Li2CO3+Ca(OH)2＝CaCO3+LiOH+H2O
(4)合成反应：过滤上述苛化液，将滤液转入至合成釜中，并向其中高纯度
的CO2气体，随着反应的进行，溶液变浑浊，过滤干燥，即可得电池级碳酸锂，反应式如下：
2LiOH+CO2+H2O＝Li2CO3+2H2O
其中的电磁脉冲式加料装置主要由微压传感器、二氧化碳电磁阀、PLC控制箱构成，微压传感器用于检测氢化釜内气压，并将气压信号传输给PLC控制箱；PLC控制箱用于接收、处理微压传感器传输的气压信号，当微压传感器检测的气压值低于预设的气压值时，向电磁阀传输开阀指令；电磁阀设于连通高纯度CO2储罐和氢化釜的管路上，接收PLC传输的开阀指令后开阀；该装置的结构示意图见附图2。
本发明提供一种脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，包括以下工序：
工序一，氢化反应、过滤：
称取一定质量的工业级碳酸锂和普通纯水(普通纯水的电导率≤0.5μS/cm，Na+≤0.01％，电阻率≤10MΩ；)混合配制成浆料，打入氢化釜中，氢化釜内温度控制在20～25℃，开启氢化釜内的搅拌桨搅拌；将高纯度CO2气体(高纯度CO2气体符合GB/T 23938-2009规定的纯度为99.99％以上)以脉冲形式加入氢化釜，根据氢化釜内压力反馈调节CO2的进气频率，始终保持氢化釜内压力为0.11～0.12MPa；待溶液pH值在7～8时，得到较为澄清的碳酸氢锂溶液，此时氢化反应完全；
过滤洗涤所述碳酸氢锂溶液，除去SiO2、硅酸盐等不溶杂质，得到滤液Ⅰ；
工序二，分解反应、过滤：
将滤液Ⅰ打入至分解釜中，分解温度控制在90℃～100℃，开启分解釜内搅拌桨搅拌，分解釜在反应过程中加料口敞开，避免分解产生CO2气体压力憋坏釜内设备，当分解釜内再无大量气泡产生时即为分解反应的终点；
趁热过滤，得到滤渣Ⅱ；
工序三，苛化反应、过滤洗涤、浓缩、除杂：
将滤渣Ⅱ与食品级Ca(OH)2(所述食品级Ca(OH)2国标GB25572-2010的纯度在95.0％以上)以质量比1:1-1.5混合，所得混合物和普通纯水以质量比1:3-4配制成苛化液，打入苛化釜中，将苛化釜内温度提升至90℃～100℃，开启苛化釜内搅拌桨搅拌，充分反应，得到苛化液；
过滤洗涤所述苛化液多次，将每次过滤洗涤所得滤液集中在一起，得到滤液Ⅲ；
将滤液Ⅲ转移至浓缩釜中，氢氧化锂的浓度浓缩至20～25g/L，此时Ca、Mg杂质富集，得到浓缩液Ⅲ；
将浓缩液Ⅲ通过离子交换树脂，除去Ca、Mg杂质，得到浓缩液Ⅲ＇；
工序四，合成反应、过滤、干燥：
将浓缩液Ⅲ＇打入合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体，合成釜内温度控制在90℃～100℃，搅拌，合成反应时间控制在1～1.5小时；
趁热过滤，得到滤渣Ⅳ；
将滤渣Ⅳ在90～100℃的烘箱中干燥5～6小时，最终得到白净的碳酸锂。
上述工序一中，将高纯度CO2气体以脉冲形式加入氢化釜，通过电磁脉冲加料装置得以实现；所述电磁脉冲加料装置主要由微压传感器、电磁阀、PLC控制箱、电源构成，其中：
微压传感器用于检测氢化釜内气压，并将气压信号传输给PLC控制箱；
PLC控制箱用于接收、处理微压传感器传输的气压信号，当微压传感器检测的气压值低于预设的气压值时，向电磁阀传输开阀指令；
电磁阀设于连通高纯度CO2储罐和氢化釜的管路上，接收PLC传输的开阀指令后开阀；
电源用于给PLC控制箱、微压传感器、电磁阀供电。
上述电磁脉冲加料装置中，微压传感器为PY210型微压传感器；电磁阀为LIK型二氧化碳电磁阀。
上述工序一中，普通纯水的加入质量为工业碳酸锂质量的3～4倍；
上述工序一中，通过蒸汽升温或冷却水降温的方式将氢化釜温度控制在20～25℃之间；氢化釜中搅拌桨匀速搅拌，搅拌速率控制在170～180r/min，固定搅拌浆的转速可以有效控制反应速率，此搅拌速率下的氢化反应速率最大；氢化反应时间控制在2～5h，此时氢化反应完全。
上述工序一中，高纯度CO2气体进气流量控制在2～2.5m3/min，通过安装在CO2储罐上的气体用量测定仪(型号：WXLUGB)检测氢化反应中全流程的气体用量，此时CO2利用率最高。
上述工序三中，将滤渣Ⅱ与食品级Ca(OH)2等质量混合，所得混合物和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液，此时碳酸锂损失量最小；苛化釜内搅拌桨以170～180r/min的转速搅拌4～5小时，滤渣Ⅱ与食品级Ca(OH)2充分反应。
上述工序三中，离子交换树脂可以是CH-90型、8-羟基喹啉或EDTA-2Na，浓缩液Ⅲ通过所述离子交换树脂，能完全除去Ca、Mg杂质，得到浓缩液Ⅲ＇。
上述工序四中，将高纯度CO2气体以1-1.5m3/min的流量连续通入合成釜中，控制搅拌速率在150～170r/min，此时的合成时间及高纯度CO2利用率最佳，高纯度CO2的利用率达到90％以上；
上述工序三中，过滤洗涤苛化液3～4次，每次洗涤用水量是物料的15～20倍；
浓缩温度均控制在90℃以上。
氢化釜及其搅拌桨、分解釜内表层及其桨叶均采用钛材质，具有很强的耐碱腐蚀性能。
本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)氢化反应采用脉冲式加入高纯度CO2与采用连续式加入高纯度CO2相比，不仅产品能够达到电池级碳酸锂的要求且产品质量优异，而且氢化反应高纯度CO2气体利用率高，起到了节约CO2气体的目的，提高碳酸锂的氢化效率，同时保证釜内压力的均一性从而使氢化反应平稳进行
(2)氢化反应过程中，将高纯度CO2气体(高纯度CO2气体符合GB/T 23938-2009规定的纯度为99.99％以上)以脉冲形式加入氢化釜，根据氢化釜内压力反馈调节CO2的进气频率，始终保持氢化釜内压力为0.11～0.12MPa，制备的Li2CO3产品中Li2CO3的纯度高达99.85％，其中K、Ca、Na、Mg的含量分别为0.0001％、0.004％、0.02％、0.0076％，达到了GB/T11075-2013、YS/T 582-2013等相关国标和行标规定的电池级Li2CO3含量99.5％～99.9％的标准；并且，与氢化反应过程中以一定速率通入高纯度CO2气体的制备方法相比较，产品纯度更高。
(3)本发明工艺简单易行，操作方便。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图；
图2为本发明的电磁脉冲加料装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合实施例对本发明作进行进一步的说明。
实施例1
本发明实施例提供脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，具体步骤如下所示：
氢化反应：称取一定质量的工业级碳酸锂和普通纯水混合配制成浆料，普通纯水用量是物料的3～4倍，开启氢化釜自带的搅拌桨，该氢化釜内和搅拌桨均采用钛材质，防止在强碱条件下腐蚀反应设备，将搅拌桨的速率调节至170～180r/min，固定搅拌浆的转速可以有效控制反应速率，此搅拌速率下的氢化反应速率最大，采用电磁脉冲加料装置加入高纯CO2气体(纯度为99.99％以上)，气体速率控制在2～2.5m3/min，温度控制在20～25℃，通过安装在CO2储罐上的气体用量测定仪检测全流程的气体用量，待溶液pH值在7～8时，溶液也变的较为澄清易溶于水的碳酸氢锂溶液，此时氢化反应完全且CO2利用率最高。
分解反应：过滤洗涤该溶液，除去不易被氢化的杂质，所得滤液通入分解釜中，该分解釜内表层和桨叶也均采用钛材质，将分解温度控制在90℃～100℃，搅拌桨的转速为170～180r/min，分解釜在反应过程中加料口敞开，避免分解产生CO2气体压力憋坏釜内设备，该反应终点是没有大量气泡产生，趁热过滤。
苛化反应：将得到的滤渣与食品级Ca(OH)2等质量混合，混合后的质量和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液，将苛化液打入苛化釜，将温度提升至90℃～100℃，搅拌桨的转速为170～180r/min，经过4～5小时的苛化反应，此时碳酸锂损失量最小，过滤洗涤该苛化液3～4次，每次洗涤用水量是物料的15～20倍，将滤液转移至浓缩釜中，氢氧化锂的浓度浓缩至20～25g/L，此时Ca、Mg杂质也富集较多了，将该浓缩液缓慢通过装有CH-90型离子交换树脂的柱子，能完全除去Ca、Mg杂质。
合成反应：将除杂后的浓缩液打入至合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体(纯度为99.99％以上)，温度控制在90℃～100℃，搅拌速率为150～170r/min，气体速率为1m3/min，此时的合成时间及效率最佳，高纯度CO2效率能达到90％以上，时间尽量控制在1～1.5小时，趁热过滤该溶液，将滤渣在100℃的烘箱中干燥5～6小时，最终得到白净的碳酸锂。
以上用到的普通纯水的相关指标：电导率≤0.5μS/cm，Na+≤0.01％，电阻率≤10MΩ，以及氢化釜、分解釜、苛化釜、合成釜的材质均采用钛合金或表面涂钛，防止碱腐蚀设备。
实施例2
脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法：称取200kg工业级碳酸锂，加入至1m3的反应釜中，取600L工业用水加入其中，温度维持在25℃，将搅拌桨的速率控制在180r/min，用电磁脉冲加料装置加入高纯CO2气体，气体速率控制在2.4m3/min，反应2.5小时后，高纯CO2气体的用量为250m3(标准大气压下)，pH计检测反应釜内的pH值为7.6，过滤该溶液，所得滤液通入分解釜中，将温度控制为90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过2小时的分解反应，趁热过滤得滤渣，将滤渣和食品级Ca(OH)2等质量混合，混合后的质量和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液，将温度提升至90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过4.5小时的苛化反应，过滤除去碳酸钙，用纯水洗涤3次，将滤液氢氧化锂的浓度浓缩至25g/L，将浓缩液以2L/min的速率通过离子交换树脂，再将除杂后的浓缩液通入合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体(纯度为99.99％以上)，温度控制在90℃，搅拌速率为170r/min，气体速率为1m3/min，合成时间为1.2h，趁热过滤，将滤渣置于100℃的烘箱中干燥6小时，得碳酸锂产品L2。
实施例3
氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法：称取200kg工业级碳酸锂，加入至1m3的反应釜中，取600L工业用水加入其中，温度维持在25℃，将搅拌桨的速率控制在180r/min，气体速率控制在2.4m3/min，反应5小时后，高纯CO2气体的用量为700m3(标准大气压下)pH计检测反应釜内的pH值为7.5，过滤该溶液，所得滤液通入分解釜中，将温度控制为90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过2.5小时的分解反应，趁热过滤得滤渣，将滤渣和食品级Ca(OH)2等质量混合，混合后的质量和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液，将温度提升至90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过5小时的苛化反应，过滤除去碳酸钙，用纯水洗涤3次，将滤液氢氧化锂的浓度浓缩至25g/L，将浓缩液以2L/min的速率通过离子交换树脂，再将除杂后的浓缩液通入合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体(纯度为99.99％以上)，温度控制在90℃，搅拌速率为170r/min，气体速率为1m3/min，合成时间为2h，趁热过滤，将滤渣置于100℃的烘箱中干燥6小时，得碳酸锂产品L3。
实施例3＇
氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法：称取200kg工业级碳酸锂，加入至1m3的反应釜中，取600L工业用水加入其中，温度维持在25℃，将搅拌桨的速率控制在180r/min，用电磁脉冲加料装置加入高纯CO2气体，气体速率控制在2.4m3/min，反应2.5小时后，高纯CO2气体的用量为330m3(标准大气压下)，pH计检测反应釜内的pH值为7.6，过滤该溶液，所得滤液通入分解釜中，将温度控制为90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过2小时的分解反应，趁热过滤得滤渣，将滤渣和食品级Ca(OH)2等质量混合，混合后的质量和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液，将温度提升至90℃，搅拌桨的转速为180r/min，经过4.5小时的苛化反应，过滤除去碳酸钙，用纯水洗涤3次，将滤液氢氧化锂的浓度浓缩至25g/L，将浓缩液以2L/min的速率通过离子交换树脂，再将除杂后的浓缩液通入合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体(纯度为99.99％以上)，温度控制在90℃，搅拌速率为170r/min，气体速率为1m3/min，合成时间为1.2h，趁热过滤，将滤渣置于100℃的烘箱中干燥6小时，得碳酸锂产品L3＇。
实施例4
取实验前工业级碳酸锂样L1，将实施例2得到的产品L2、实施例3得到的产品L3、以及实施例3＇得到的产品L3＇采用GB/T 11064.1-2013中的酸碱滴定法检测，得到L1碳酸锂纯度为99.02％、L2碳酸锂纯度为99.85％、L3碳酸锂纯度为99.51％，L3＇碳酸锂纯度为99.45％；将L1、L2、L3、L3＇产品按照GB/T 11064.4-2013中的火焰原子吸收光谱法测定K、Na含量，其中K的含量分别为0.02％、0.0001％、0.0008％、0.001％，Na的含量分别为0.18％、0.02％、0.03％、0.031％；将L1、L2、L3、L3＇产品按照GB/T 11064.5-2013中的火焰原子吸收光谱法测定Ca含量，分别为0.01％、0.004％、0.0052％、0.006％；将L1、L2、L3、L3＇产品按照GB/T 11064.6-2013中的火焰原子吸收光谱法测定Mg含量，分别为0.012％、0.0076％、0.0088％、0.0086％。
综合以上各实施例的结果和电池级碳酸锂的国家标准相比较，结果如下表1所示。
表1 L1、L2、L3、L3＇四种产品的元素含量比较
| 检测项目 | L1 | L2 | L3 | L3＇ | 国家标准 |
| Li2CO3(Wt％) | 99.02％ | 99.85％ | 99.51％ | 99.45％ | 99.5％ |
| K(Wt％) | 0.02％ | 0.0001％ | 0.0008％ | 0.001％ | 0.001％ |
| Ca(Wt％) | 0.01％ | 0.004％ | 0.0052％ | 0.006％ | 0.005％ |
| Na(Wt％) | 0.18％ | 0.02％ | 0.03％ | 0.031％ | 0.025％ |
| Mg(Wt％) | 0.012％ | 0.0076％ | 0.0088％ | 0.0086％ | 0.008％ |
同时，为更清楚的比较产品L2、L3和L3＇的氢化反应高纯度CO2气体利用率，列出了表2。
表2 L2、L3和L3＇三种产品的氢化反应高纯度CO2气体利用率比较
备注：V(实际消耗高纯度CO2量)＝[m(碳酸锂的量)÷M(碳酸锂的摩尔质量)]×22.4L/mol；η(高纯度CO2气体利用率)＝[V(理论消耗高纯度CO2量)÷V(实际消耗高纯度CO2量)×100％，其中高纯度消耗实际CO2量为气体用量仪读取。
从表1的结果可以看出，采用本发明提供的方法制备的碳酸锂产品L2，Li2CO3及K、Ca、Na、Mg的含量均在国家标准范围内，达到电池级碳酸锂的要求；产品L3也达到电池级碳酸锂的要求；产品L3＇没有达到电池级碳酸锂的要求。
从表1的结果还可以看出，L2与L3的相比，Li2CO3纯度有明显提高，K含量明显降低，其余三种元素Ca、Na、Mg含量也有不同程度的降低。
从表2可以看出，产品L2的氢化反应高纯度CO2气体的利用率为24.2％，而产品L3的氢化反应高纯度CO2气体利用率仅为8.6％，产品L3的氢化反应高纯度CO2气体利用率与其它文献上提到的高纯度CO2气体的利用率类似，比如背景技术引用的文献“氢化条件对碳酸锂提纯的影响”中二氧化碳利用率为7.6％；同时产品L2的氢化反应高纯度CO2气体利用率是L3的近3倍，有较大的提升，极大的降低了氢化反应高纯度CO2气体使用量。
从表2还可以看出，产品L2的氢化反应高纯度CO2气体利用率是高于L3＇的。
制备L2的实施例2与制备L3＇的实施例3＇的制备工艺的区别仅在于，氢化反应过程中高纯度CO2的加入方式不同，即前者采用脉冲式加入、后者采用连续式加入。并且，制备L2实际消耗的氢化反应高纯度CO2量是少于L3＇的，见表2。因此，氢化反应采用脉冲式加入高纯度CO2与采用连续式加入高纯度CO2相比，不仅产品能够达到电池级碳酸锂的要求且产品质量优异，而且氢化反应高纯度CO2气体利用率高。
Claims (10)
1.脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于包括以下工序：
工序一，氢化反应、过滤：
称取一定质量的工业级碳酸锂和普通纯水混合配制成浆料，打入氢化釜中，氢化釜内温度控制在20～25℃，开启氢化釜内的搅拌桨搅拌；将高纯度CO2气体以脉冲形式加入氢化釜，根据氢化釜内压力反馈调节CO2的进气频率，始终保持氢化釜内压力为0.11～0.12MPa；待溶液pH值在7～8时，得到较为澄清的碳酸氢锂溶液，此时氢化反应完全；
过滤洗涤所述碳酸氢锂溶液，得到滤液Ⅰ；
工序二，分解反应、过滤：
将滤液Ⅰ打入至分解釜中，分解温度控制在90℃～100℃，开启分解釜内搅拌桨搅拌，分解釜在反应过程中加料口敞开，当分解釜内再无大量气泡产生时即为分解反应的终点；
趁热过滤，得到滤渣Ⅱ；
工序三，苛化反应、过滤洗涤、浓缩、除杂：
将滤渣Ⅱ与食品级Ca(OH)2以质量比1:1-1.5混合，所得混合物和普通纯水以质量比1:3-4配制成苛化液，打入苛化釜中，将苛化釜内温度提升至90℃～100℃，开启苛化釜内搅拌桨搅拌，充分反应，得到苛化液；
过滤洗涤所述苛化液多次，将每次过滤洗涤所得滤液集中在一起，得到滤液Ⅲ；
将滤液Ⅲ转移至浓缩釜中，氢氧化锂的浓度浓缩至20～25 g/L，得到浓缩液Ⅲ；
将浓缩液Ⅲ通过离子交换树脂，得到浓缩液Ⅲ＇；
工序四，合成反应、过滤、干燥：
将浓缩液Ⅲ＇打入合成釜中，向合成釜中通入高纯度CO2气体，合成釜内温度控制在90℃～100℃，搅拌，合成反应时间控制在1～1.5小时；
趁热过滤，得到滤渣Ⅳ；
将滤渣Ⅳ在90～100℃的烘箱中干燥5～6小时，最终得到白净的碳酸锂。
2.如权利要求1所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序一中，
将高纯度CO2气体以脉冲形式加入氢化釜，通过电磁脉冲加料装置得以实现；所述电磁脉冲加料装置主要由微压传感器、电磁阀、PLC控制箱、电源构成，其中：
微压传感器用于检测氢化釜内气压，并将气压信号传输给PLC控制箱；
PLC控制箱用于接收、处理微压传感器传输的气压信号，当微压传感器检测的气压值低于预设的气压值时，向电磁阀传输开阀指令；
电磁阀设于连通高纯度CO2储罐和氢化釜的管路上，接收PLC传输的开阀指令后开阀；
电源用于给PLC控制箱、微压传感器、电磁阀供电。
3.如权利要求2所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
微压传感器为PY210型微压传感器；电磁阀为LIK型二氧化碳电磁阀。
4.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序一中，
普通纯水的加入质量为工业碳酸锂质量的3～4倍。
5.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序一中，
通过蒸汽升温或冷却水降温的方式将氢化釜温度控制在20～25℃之间；氢化釜中搅拌桨匀速搅拌，搅拌速率控制在170～180 r/min；氢化反应时间控制在2～5 h。
6.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序一中，
高纯度CO2气体进气流量控制在2～2.5 m3/min。
7.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序三中，
将滤渣Ⅱ与食品级Ca(OH)2等质量混合，所得混合物和普通纯水按质量比1:3配制成苛化液；苛化釜内搅拌桨以170～180 r/min的转速搅拌4～5小时。
8.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序三中，
离子交换树脂可以是CH-90型、8-羟基喹啉或EDTA-2Na，浓缩液Ⅲ通过所述离子交换树脂，得到浓缩液Ⅲ＇。
9.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
工序四中，
将高纯度CO2气体以1-1.5m3/min的流量连续通入合成釜中，控制搅拌速率在150～170r/min；
工序三中，
过滤洗涤苛化液3～4次，每次洗涤用水量是物料的15～20倍；
浓缩温度均控制在90℃以上。
10.如权利要求1、2或3所述的脉冲式氢化工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：
氢化釜及其搅拌桨、分解釜内表层及其桨叶均采用钛材质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |