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碳酸鋰在生產(chǎn)二次鋰鹽和金屬鋰制品中有著非常廣泛的應(yīng)用，是鋰行業(yè)中最為關(guān)鍵的產(chǎn)品。在當(dāng)前碳酸鋰的實(shí)際生產(chǎn)過程中，其主要的生產(chǎn)原料來源于鹽湖鹵水和礦石的提取物。當(dāng)前我國在碳酸鋰的生產(chǎn)過程中，主要采用的是固體礦石提取法，國外多采用鹽湖鹵水提取工藝。目前我國也在積極開采鹽湖鋰資源，但由于技術(shù)、資源等因素的限制，開發(fā)速度相對(duì)緩慢。為此，有必要對(duì)電池級(jí)碳酸鋰的生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行深入的探究。碳酸鋰在工業(yè)生產(chǎn)中有著比較廣泛的應(yīng)用，也是藥劑學(xué)中的重要原料之一，在化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，也扮演者非常重要的角色。在其實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中，碳酸鋰根據(jù)純度的不同，分為工業(yè)級(jí)碳酸鋰和電池級(jí)碳酸鋰。
工業(yè)級(jí)碳酸鋰可用于制備電池級(jí)碳酸鋰及其他化合物，其應(yīng)用舉例如下：
1）從工業(yè)級(jí)碳酸鋰提純制備電池級(jí)碳酸鋰的方法，是將工業(yè)級(jí)碳酸鋰與水混合成漿料，勻速攪拌中逐滴添加有機(jī)酸將碳酸鋰轉(zhuǎn)化為可溶性澄清液體，再將尿素的水溶液加入其中，調(diào)節(jié)pH值至10左右，并控制溫度在80℃-100℃之間，使尿素緩慢釋放出CO2氣體從而沉淀出碳酸鋰。本方法綜合了甲酸鋰重結(jié)晶法和尿素沉淀法的優(yōu)點(diǎn)，汲取尿素均相沉淀法中使用尿素水解產(chǎn)生的CO2作為甲酸鋰重結(jié)晶法中CO2氣體的來源，避免結(jié)晶析出過快的局部反應(yīng)，生成的碳酸鋰顆粒大，不宜發(fā)生二次聚集，顆粒內(nèi)不含溶液體系的雜質(zhì)離子，提高了產(chǎn)品純度，有效去除雜質(zhì)離子，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)使用工業(yè)級(jí)碳酸鋰為原料，比起尿素均相沉淀法使用的精制氫氧化鋰，精簡(jiǎn)了生產(chǎn)工序。
2）工業(yè)級(jí)碳酸鋰固體制備氫氧化鋰的方法，屬于氫氧化鋰制備領(lǐng)域。本發(fā)明以工業(yè)級(jí)碳酸鋰固體為原料制備氫氧化鋰，通過調(diào)節(jié)pH值、板框過濾、多介質(zhì)過濾、超濾和螯合樹脂吸附處理除去工業(yè)級(jí)碳酸鋰中的固體雜質(zhì)、鈉、鈣、鎂、鋁、鐵等離子，板框過濾能夠?qū)⒐腆w和液體分離，多介質(zhì)過濾用于去除懸浮物、膠體、有機(jī)物等，超濾能進(jìn)一步降低殘留的COD、懸浮物和大分子溶解物的含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體的凈化、分離，螯合樹脂使液體中高價(jià)離子含量達(dá)到雙極膜進(jìn)水要求，預(yù)電解液中的硫酸根向酸室遷移，與雙極膜陽膜面分解出的氫離子結(jié)合生成硫酸，預(yù)電解液中的鋰離子向堿室遷移，與雙極膜陰膜面分解出的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鋰。
利用鋰輝石鈣鎂渣回收鋰制備工業(yè)級(jí)碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
A、含鋰鈣鎂渣的溶解：在常溫條件下，取一定質(zhì)量的鋰輝石鈣鎂渣放入反應(yīng)容器中，邊攪拌邊加入一定質(zhì)量的純水，用密度計(jì)監(jiān)測(cè)控制溶液的密度，當(dāng)密度為1.167～1.211g/cm3時(shí)，得到鈣鎂渣溶液；
B、加酸反應(yīng)：常溫下，向A步驟得到的鈣鎂渣溶液中邊攪拌邊緩慢加入質(zhì)量百分比濃度為98％的濃硫酸，調(diào)節(jié)溶液pH至5～7，得到偏酸性溶液后，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)1～2h；
C、生石灰除鎂：將B步驟反應(yīng)1～2h后的得到的偏酸性溶液再次加入純度為60～80％的生石灰，調(diào)節(jié)pH至10～11，攪拌反應(yīng)0.5～1.5h過濾得到除鎂含鋰溶液及渣，渣再用2倍的純水淋洗得到淋洗液；
D、濃縮加堿除鈣：將C步驟得到的一次過濾溶液除鎂含鋰溶液和淋洗液混溶再加熱至110～120℃進(jìn)行濃縮，濃縮至5～10倍，至Li的濃度為5～11g/L，然后再加入32％的液堿調(diào)節(jié)pH至12～13，過濾，得到初步除鈣富含鋰的溶液；
E、純堿深度除鈣：向D步驟得到的初步除鈣富含鋰的溶液加熱至80～90℃，再加入以摩爾Ca計(jì)過量5％濃度為180～230g/L的碳酸鈉溶液，即摩爾比Na2CO3:Ca＝1.05:1，80～90℃攪拌反應(yīng)0.5～1h，除去剩余的鈣，過濾得到Ca＜10ppm的過濾含鋰溶液；
F、酸化除雜：將E步驟得到的過濾含鋰溶液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH2～3后，再加熱至80～90℃，攪拌反應(yīng)0.5h，得到酸化除雜溶液；
G、純堿沉鋰：向F步驟得到的酸化除雜溶液進(jìn)行濃縮至Li的濃度16～20g/L，然后加入32％的液堿調(diào)節(jié)pH至11～12，在約85～95℃下加入以摩爾Li計(jì)過量5％濃度為180～230g/L的碳酸鈉溶液，即摩爾比Na2CO3:Li＝2.1:1，攪拌反應(yīng)0.5～1h，經(jīng)過濾、淋洗、干燥得到工業(yè)級(jí)碳酸鋰。
具體的反應(yīng)原理分析如下：使用H2SO4，能將不溶物L(fēng)i2CO3反應(yīng)成Li2SO4、CO2，其中Li2SO4以離子形式溶解在溶液中，CO2以氣體形式揮發(fā)。與此同時(shí)，H2SO4也會(huì)與Mg(OH)2反應(yīng)，使得Mg以離子的形式溶解在溶液中。然后加入CaO再把Mg沉淀出來，同時(shí)也可把MgSO4中的SO42-沉淀出來，這樣就實(shí)現(xiàn)固液分離回收得到其中的Li，溶液中主要以Li2SO4存在。其反應(yīng)方程式為:
[1]電池級(jí)碳酸鋰的生產(chǎn)及其應(yīng)用實(shí)踐研究
[2]CN200910163250.6從工業(yè)級(jí)碳酸鋰提純制備電池級(jí)碳酸鋰的方法
[3]CN201910131796.7一種工業(yè)級(jí)碳酸鋰固體制備氫氧化鋰的方法
[4]CN201811620626.7利用鋰輝石鈣鎂渣回收鋰制備工業(yè)級(jí)碳酸鋰的方法