本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法，特別是一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
背景技術(shù)：
礦相重構(gòu)技術(shù)是一種處理礦物的新技術(shù)。礦相重構(gòu)，是通過處理原礦物對其中含有價成分的礦物結(jié)構(gòu)進行重新構(gòu)造，使有價成分處于可提取和可相互分離的狀態(tài)，從而有效分離有價成分。如：1)顏群軒，李新海等，一種處理鋰云母礦的新方法[P]，201210080657.4；2)胡啟陽，李新海等，一種鋰云母礦相重構(gòu)提鋰渣綜合利用的方法[P]，201310625983.3；3)胡啟陽，李新海等，一種改良的固重構(gòu)鋰云母提取堿金屬化合物的方法[P]，201510206161.0；
鋰云母通過定向礦相重構(gòu)、優(yōu)溶浸出得到堿金屬(鋰、鈉、鉀、銣和銫)鹽溶液后，通過濃縮析鹽、綜合除雜和凈化、沉淀電池級碳酸鋰。但由于鋰云母有高含量鋁、并伴生鋅、錫等礦物，重構(gòu)鋰云母生產(chǎn)的電池級碳酸鋰均含有鋁、鋅、錫等堿金屬，利用該碳酸鋰生產(chǎn)氫氧化鋰過程中，堿金屬的兩性氫氧化物(Zn(OH)2、Al(OH)3、Sn(OH)2和Sn(OH)4等在一水氫氧化鋰結(jié)晶母液中的積累給電池級氫氧化鋰生產(chǎn)帶來困難。
氫氧化鋰溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶出一水氫氧化鋰，干燥脫水后得一水氫氧化鋰產(chǎn)品。兩性氫氧化物溶解、并累積于結(jié)晶母液中，達一定濃度后污染氫氧化鋰產(chǎn)品；同時，鈉、鉀的積累也會污染產(chǎn)品。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)能耗大、環(huán)境污染較嚴(yán)重、兩性氫氧化物累積于產(chǎn)品中、產(chǎn)品中鈣雜質(zhì)含量高難以徹底清除等技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法，特別是一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法，其通過以電池級碳酸鋰為原料，采用鈣循環(huán)法，結(jié)合電池級碳酸鋰生產(chǎn)，氫氧化鋰結(jié)晶母液經(jīng)酸中和、沉淀和分離除去兩性氫氧化物后，返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中等步驟生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰，消除了主要雜質(zhì)鈉、鉀和鋅、錫和鋁等在系統(tǒng)的積累，改良了產(chǎn)品品質(zhì)，避免了工業(yè)石灰中大量雜質(zhì)引入系統(tǒng)，極大地減少了氫氧化鋰溶液的處理步驟、降低了成本。
本發(fā)明利用鈣循環(huán)法將生產(chǎn)電池級碳酸鋰轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰，鈣循環(huán)法是通過嫁入一個氧化鈣循環(huán)而完成：
1)Li2CO3+CaO+H2O＝＝2LiOH+CaCO3(轉(zhuǎn)化反應(yīng))
2)CaCO3＝＝CaO+CO2(熱分解)
一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法，包括以下步驟：
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入水和氧化鈣發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，其中轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度為80～90℃，轉(zhuǎn)化反應(yīng)時間為3-7h；
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和、除雜后得氫氧化鋰溶液，返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
所述步驟1)中轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化渣由碳酸鈣與未反應(yīng)的碳酸鋰組成，碳酸鈣熱分解為氧化鈣后返回使用、而碳酸鋰則隨同返回得到利用。
所述步驟1)中優(yōu)選碳酸鋰、氧化鈣與水的重量比為1:0.70～75:18～20。
所述結(jié)晶母液經(jīng)酸中和后優(yōu)選pH為7～9。
進一步優(yōu)選步驟1)中所述碳酸鋰、氧化鈣與水的重量比1:0.75:18.70，轉(zhuǎn)化溫度為85℃
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是：
(1)氫氧化鈣的溶解平衡的鈣含量遠大于碳酸鈣的溶解平衡的鈣含量，采用等于或略少于反應(yīng)計量比的氧化鈣，降低了氫氧化鋰溶液中的鈣含量，保障了產(chǎn)品質(zhì)量；整個過程不大量引入石灰，避免了工業(yè)石灰中大量雜質(zhì)引入系統(tǒng)，極大地減少了氫氧化鋰溶液的處理步驟、降低了成本；
(2)轉(zhuǎn)化不完全的碳酸鋰、未洗滌干凈的氫氧化鋰，與鈣渣(轉(zhuǎn)化渣)一起經(jīng)碳酸鈣熱分解步驟后回到系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化步驟，避免了鋰的損失；達到從碳酸鋰到氫氧化鋰的鋰零損失。
(3)采用中和法除去兩性氫氧化物，結(jié)合電池級碳酸鋰生產(chǎn)，能有效消除鈉、鉀和鋅、錫和鋁等的積累，保證電池級一水氫氧化鋰的品質(zhì)；
附圖說明
圖1電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰生產(chǎn)流程圖
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
實施例1一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入氧化鈣和水重量比為1:0.7:18，在80℃發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)7h，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，轉(zhuǎn)化率為91.1％，氫氧化鋰的濃度為3.49％。
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和至pH為7、沉淀除雜后得氫氧化鋰溶液，其中雜質(zhì)Fe、Al、Zn、Sn、Cu等均少于5ppm，將氫氧化鋰溶液返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
結(jié)晶所得一水氫氧化鋰產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，Ca含量為22.1ppm，達到電池級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋰總收率為99.1％。
實施例2一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入氧化鈣和水重量比為1:0.75：18.7，在85℃發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)5.5h，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，轉(zhuǎn)化率為98.5％，氫氧化鋰的濃度為3.45％。
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和至pH為8、沉淀除雜后得氫氧化鋰溶液，其中雜質(zhì)Fe、Al、Zn、Sn、Cu等均少于5ppm，將氫氧化鋰溶液返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
結(jié)晶所得一水氫氧化鋰產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，Ca含量為31.7ppm，達到電池級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋰總收率為99.3％。
實施例3一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入氧化鈣和水的重量比為1:0.72:20，在80℃發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)6.5h，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，轉(zhuǎn)化率為93.3％，氫氧化鋰的濃度為3.43％。
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和至pH為9、沉淀除雜后得氫氧化鋰溶液，其中雜質(zhì)Fe、Al、Zn、Sn、Cu等均少于5ppm，將氫氧化鋰溶液返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
結(jié)晶所得一水氫氧化鋰產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，Ca含量為28.6ppm，達到電池級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋰總收率為99.2％。
實施例4一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入氧化鈣和水重量比為1:0.74：20，在85℃發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)6.5h，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，轉(zhuǎn)化率為95.8％，氫氧化鋰的濃度為3.41％。
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和至pH為7、沉淀除雜后得氫氧化鋰溶液，其中雜質(zhì)Fe、Al、Zn、Sn、Cu等均少于5ppm，將氫氧化鋰溶液返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
結(jié)晶所得一水氫氧化鋰產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，Ca含量為26.2ppm，達到電池級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋰總收率為99.2％。
實施例5一種從電池級碳酸鋰生產(chǎn)電池級一水氫氧化鋰的方法
1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：向碳酸鋰中加入氧化鈣和水重量比為1:0.72：18，在90℃發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)3h，生成轉(zhuǎn)化渣和氫氧化鋰溶液，轉(zhuǎn)化率為93.4％，氫氧化鋰的濃度為3.5％。
2)分離洗滌：將反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化渣與氫氧化鋰溶液分離，洗滌轉(zhuǎn)化渣，洗滌液并入氫氧化鋰溶液。
3)將步驟2)所得轉(zhuǎn)化渣進行干燥，生成的氧化鈣進入鈣循環(huán)再次參與步驟1)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；
4)將步驟2)所得氫氧化鋰溶液蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得一水氫氧化鋰；結(jié)晶過程產(chǎn)生的冷凝水進入水循環(huán)，再參與步驟1)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所得結(jié)晶母液經(jīng)酸中和至pH為7、沉淀除雜后得氫氧化鋰溶液，其中雜質(zhì)Fe、Al、Zn、Sn、Cu等均少于5ppm，將氫氧化鋰溶液返回電池級碳酸鋰生產(chǎn)系統(tǒng)中。
結(jié)晶所得一水氫氧化鋰產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，Ca含量為25.4ppm，達到電池級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鋰總收率為99.3％。