油田水制备电池级碳酸锂研究

油田采油过程中会产生大量含有丰富无机盐资源的油田水,油田水中除含有大量钠、钾、镁等离子外,还富集有多种微量元素如锂、铷等离子。将油田水中富含的锂资源回收利用,不仅避免了油田水直接排放造成的环境污染,还对资源的最大化利用和可持续发展具有重要意义。以某油田水为原料,采用蒸发浓缩、有机相去除、冷冻-芒硝兑卤复合工艺除钙,得到初级油田水;然后分别采用化学法和吸附法进一步对初级油田水进行除钙、镁,得到原料油田水;最后将原料油田水与碳酸钠溶液反应,制备电池级碳酸锂。实验结果表明：化学法和吸附法都能很好地去除油田水中的钙、镁离子;采用化学法和吸附法制备的原料油田水与纯碱溶液反应制备的碳酸锂产品,其纯度都在99.7%以上,其中杂质离子的含量满足电池级碳酸锂的要求。该方法成功实现了油田水中锂资源的回收利用。     

电池级碳酸锂制备与提纯的研究进展

着眼于卤水直接制备电池级碳酸锂和工业级碳酸锂经纯化后制备电池级碳酸锂,分析对比了目前应用较广的几种制备方法,如苛化法、重结晶法、电解法、沉淀法、氢化法等。上述工艺所得碳酸锂产品不易达到高纯国标要求,一般还需进一步去除钙镁等杂质。最后,结合我国实际情况对电池级碳酸锂制备工艺的发展趋势进行了展望,并提出了多种工艺联合制备电池级碳酸锂的方法,以期实现电池级碳酸锂的高效制备。     

盐湖卤水碳酸锂提取工艺过程研究

青藏高原的盐湖卤水锂储量丰富,通过盐田蒸发浓缩,去除卤水中的绝大部分Na+、K+、SO42-、Cl-、Mg2+,可以使镁锂比降到8～12,锂离子质量分数也可达到0.5%以上。以蒸发浓缩后的富锂卤水为原料,选用碳酸钠和氢氧化钠为沉淀剂分两步沉淀除镁,之后用碳酸钠为沉淀剂提锂,通过对此工艺过程中的各个阶段进行实验,最终可以得到纯度和收率较高的粗级碳酸锂产品。     

基于水溶性探针法测镁的高纯碳酸锂快速质检

碳酸锂生产过程及最终产品中,微量镁的掺杂会直接影响碳酸锂的产品品质及其下游产品的加工应用,而高纯碳酸锂中微量镁的快速检测仍是一个难点。研究提出利用水溶性荧光探针检测碳酸锂中微量镁的方法,以水溶性极强的三(羟甲基)氨基甲烷对2-(2-羟基苯基)苯并噁唑进行修饰,构建了具有高灵敏度和高选择性的水溶性Mg²⁺荧光探针A。该方法可实现对碳酸锂溶液中Mg²⁺的快速荧光检测,并确定了探针A被Mg²⁺所激发的荧光信号强度与Mg²⁺浓度之间的定量关系。结果表明在水溶条件下检测含镁杂质的碳酸锂时,该方法对微量镁的检出限为2.014 9μmol/L,检测工作曲线相关系数达到0.991 5,检测灵敏度高,对高纯碳酸锂中微量镁的检测时间为3.666 s,可实现对Mg²⁺的快速质检。     

沉锂反应条件对碳酸锂纯度及杂质影响的研究

以青海盐湖佛照蓝科锂业股份有限公司的富锂卤水为原料,与碳酸钠溶液进行反应,对沉锂过程进行研究。沉锂过程容易产生包晶现象,即生产过程中的氯化钠和碳酸钠微晶包裹在碳酸锂晶体内。通过检测碳酸锂的纯度和钠、镁、氯、硼等杂质含量,以及对碳酸锂的形貌、粒径等进行表征,考察了沉锂过程中反应温度、碳酸钠浓度、加料方式、搅拌转速、碳酸钠加入量等条件对碳酸锂纯度、杂质含量及包晶现象的影响,探究了各反应条件与包晶现象的关系,为生产电池级碳酸锂提供理论基础。     

碳化法制备电池级碳酸锂工艺优化研究

碳化法因具有反应高效、工艺简单等特点,已成为电池级碳酸锂生产的主流工艺。但是,在以盐湖锂精矿为原料采用碳化法制备电池级碳酸锂的过程中,还存在碳化过程二氧化碳利用率低、碳化液杂质去除效果不好以及锂的收率低等问题。以盐湖锂精矿为原料,从碳化、净化、热解3个主要环节进行了工艺优化实验,即由常压碳化改为加压碳化、采用化学净化和离子交换树脂吸附相结合的方法去除碳化液中的杂质、由常规热解改为加压热解,可将碳化过程二氧化碳利用率提高到87.4%、净化过程钙镁去除率分别提高到97.92%和96.09% 、全流程锂的直收率提高到82.27%。     

苛化提纯盐湖锂矿回收含氟碳酸锂的研究

主要论述了一种提纯盐湖锂矿和回收含氟碳酸锂的方法。工艺流程：盐湖锂矿（含氟碳酸锂）通过一次水洗涤除去其中所含的大部分可溶性杂质后,按一定配比将其投入到石灰乳料浆中加热到90~95 ℃反应4 h,过滤后得到氢氧化锂溶液,将氢氧化锂溶液在100~120 ℃下进行加压浓缩4 h精制得到钙镁离子和硅含量较低的氢氧化锂溶液;向精制后的氢氧化锂溶液中通入食品级二氧化碳沉锂得到工业级碳酸锂,或继续浓缩制备氢氧化锂;用以上工艺生产得到的工业级碳酸锂通过二次碳化、阳离子交换树脂除去钙镁离子、重结晶可得到硅含量为10×10^-6以内的高纯碳酸锂,或浓缩得到钙含量为5×10^-6、镁含量为2×10^-6以内的单水氢氧化锂。     

气流破碎在高纯碳酸锂粉末粒径优化中的应用

通过气流破碎优化经碳化-离子交换-热解辅以高温干燥工艺制备的高纯碳酸锂粉体材料的粒径分布,研究发现气流破碎系统的喂料阀频率、分级轮和引风机频率变化对物料的粒径分布有重要影响。对4种不同粒度的样品共计18组实验分析各因素对物料粒径的影响,当设置喂料阀频率25～28Hz、分级轮频率30～35Hz、引风机频率35～40Hz时破碎效果最佳,该工作参数对于样品初始粒径在5μm≤d₁₀≤14μm、20μm≤d₅₀≤50μm、70μm≤d₅₀≤110μm范围的碳酸锂颗粒粒径优化控制具有普适性。合理的气流破碎参数设置不仅使高纯碳酸锂物料具有良好的分散性和较规则的形貌,而且经等离子耦合激光光谱仪（ICP）检测证明气流破碎后不会引起高纯碳酸锂磁性异物和杂质含量的增加。这一研究对优化粉体材料形貌、实现特定粒度材料制备具有一定意义。     

高纯氢氧化镁非均相合成与表征

报道了二正丁胺沉淀镁离子制备高纯度氢氧化镁粉体的方法,使用红外、热分析、X射线衍射表征了产物的纯度,使用扫描电镜观测了产物的表面形貌,对反应体系的热力学和动力学过程进行了研究。研究结果表明,所合成的氢氧化镁为片状结晶,具有结晶程度高、纯度高和粒度小的优点。该方法可控程度高,镁离子沉淀效率高,胺用量小,与氨法相比具有明显的优势,为氢氧化镁的合成提供了一种可行性高、工艺简单、条件温和的绿色化学方法。     

废催化剂中提取锂盐的工艺研究

以高分子材料合成工业废含锂催化剂为原料,通过化学方法提纯回收碳酸锂。首先对原料进行原子吸收分析,进而通过定性、定量摸索实验,最终得到碳酸锂产品,并采用酸碱滴定法检测碳酸锂纯度。重点研究了搅拌速度、加料速度、反应温度和饱和碳酸钠用量对提纯工艺的影响。最优工艺条件:加料速度为60滴/m in,反应温度为70℃,饱和碳酸钠溶液与原料质量比为3∶1。经检测,产品纯度完全可达工业品纯度要求,锂元素回收率可达91.68%。工艺简单可行,且实现了对废催化剂的综合处理和循环利用,具有较好的市场前景。     

硫酸铵法利用中低品位锂瓷土矿制备碳酸锂技术研究

针对江西宜丰地区氧化锂质量分数<2.0%以下中低品位锂瓷土矿,研究了硫酸铵法提取碳酸锂技术路线。首先,利用二步焙烧工艺,有利于脱氟、提高锂浸出率,并且能够有效防止结窑现象发生。在浸出液除杂过程中,采用成矾除铝的方法将大量溶出的铝离子转变为KAl（SO₄）₂·12H₂O、NH₄Al（SO₄）₂·12H₂O等有价值复盐,规避了传统石膏法产生的大量固废,有70%的铝离子被转变为矾盐晶体,同时带出大量的结晶水,减轻后续浓缩压力,对比传统的石膏法产生大量固废而言,其优点是显而易见的。碳化反应产品的XRD以及氧化锂含量分析表明,碳酸锂的纯度达到99%以上,全程锂收率为50%~60%。作为提锂实验对比,采用宜春414矿锂质量分数为4.0%的锂云母,由于414矿样中铝的相对含量更低,导致相同的除杂难度下得到的414矿样中浸出液锂离子浓度更高,浓缩倍数更小,414矿样的锂回收率更高。实验结果表明,中低品位锂瓷土提锂的工艺规律,通过适当改变参数,能够应用于难度更低的高品位的锂云母提锂过程。     

水热法脱除碳酸锂中微量硫杂质的研究

以工业级碳酸锂为原料,采用水热法脱除其中的微量硫杂质制备电池级碳酸锂,探究了水热温度、水热时间对硫杂质脱除效果的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等方法对产物形貌和结构做了表征。研究结果表明,硫杂质主要以Li2SO4形式存在,吸附在碳酸锂表面;水热过程改善了碳酸锂的结晶性,减少了晶体表面活性位点,降低了表面硫杂质的吸附量。在温度为140 ℃、水热反应4 h后碳酸锂质量分数提高至99.8%,SO42-的质量分数降至6.30×10-4,均符合电池级碳酸锂行业标准（YST 582—2013）。     

反应结晶制备碳酸锂的粒度及形貌控制

碳酸锂的粒度及形貌决定其性能和应用。通过考察反应结晶温度、进料速率、晶种用量和搅拌速率对碳酸锂产品平均粒径的影响以及添加剂的用量对产品形貌的影响,提供了一种经过优化的制备碳酸锂的反应结晶工艺。通过正交实验确定了反应结晶制备碳酸锂的最佳实验条件：200 mL质量浓度为90 g/L的氯化锂溶液一次性加入反应结晶器内,质量浓度为260 g/L的碳酸钠溶液的加料速率为0.5 mL/min,晶种用量为2%（占碳酸锂理论产量的分数）,搅拌速率为400 r/min,反应温度为80 ℃,添加剂六偏磷酸钠用量为2%（占碳酸锂理论产量的分数）。在此条件下制得的碳酸锂为平均粒径为132 μm、变异系数为51.53%的密实球形产品。研究表明,反应温度对晶体粒度的影响最大,添加剂对晶体的粒度和形貌起到调控作用。     

Direct preparation of battery-grade lithium carbonate via a nucleation–crystallization isolating process intensified by a micro-liquid film reactor

With the lithium-ion battery industry booming, the demand for battery-grade lithium carbonate is sharply increasing. However, it is difficult to simultaneously meet the requirements for the particle size and the purity of battery-grade lithium carbonate. Herein, the nucleation–crystallization isolating process (NCIP) is applied to prepare battery-grade lithium carbonate without any post-treatment procedure. The nucleation process is intensified by a micro-liquid film reactor (MLFR), where the feedstock solution is subject to intensive shear force and centrifugal force. The feedstock solutions are mixed rapidly and a large number of nuclei form instantly in the MLFR. After nucleation, the crystallization process is achieved in another reactor. A few new nuclei form in the crystallization process. The nucleation intensification in the MLFR is verified by computational fluid dynamics (CFD) simulations and experimental results. The particle size distribution is narrower and the impurity residue in the products is far lower than that prepared by a traditional precipitation method. The effects of nucleation and crystallization on the particle size distribution and purity were investigated. In the optimized operation parameters, the particle size distribution of the Li₂CO₃ product is D₁₀ = 2.856 μm, D₅₀ = 5.976 μm, and D₉₀ = 11.197 μm, and the purity is 99.73%, both of which meet the requirements of battery-grade Li₂CO₃. Moreover, the lithium recovery rate is increased to 88.21% compared to that prepared by a traditional precipitation method (79.0%). This work provides an alternative way for the preparation of high-purity chemicals by process intensification.     

盐湖卤水法碳酸锂产品中硼杂质含量的测定

基于在微酸性介质中,甲亚胺-H与硼生成显色络合物,可用于比色法测定硼,建立了分光光度法测定盐湖卤水法碳酸锂产品中硼杂质含量的方法,并对存在的相关问题进行了讨论。在实际操作中比较了标准曲线法和标准加入法,测定结果的相对标准偏差（n=9）分别为0.53%和0.52%,平均回收率分别为99.2%和99.4%。该方法适合于三氧化二硼质量分数为0.01%～0.4%的碳酸锂样品中硼杂质含量的测定。     

锂辉石浸出液提锂除杂规律研究

碳酸锂是一种基础锂盐, 不仅广泛应用于传统化工行业, 也是生产锂电池的重要原料, 近年来锂电产业蓬勃发展, 极大推动了原料碳酸锂的提取与制备研究。为了提取锂辉石中的锂来制备碳酸锂, 利用沉淀溶解-平衡理论分析锂浸出液的除杂规律。对锂辉石进行转型焙烧、酸化焙烧、浸取, 锂辉石中98%左右的锂可进入液相, 得到锂浸出液, 然后根据溶解平衡理论确定3步除杂净化条件：1）中和pH至6.5除大部分Al ³⁺和Fe ³⁺;2）加入氧化剂将Fe ²⁺氧化成Fe ³⁺, 调 pH 至8.0除Fe ³⁺;3）调pH至10.0, 加入理论量碳酸钠（以液相Ca ²⁺计）, 最终Al ³⁺、Fe ³⁺、Mg ²⁺ 等浓度低于10 ^-6 mol/L, Ca ²⁺质量分数约为2×10 ^-5。     

碳酸锂的制备及其纯化过程的研究进展

近年来,随着锂离子电池的广泛应用及动力汽车产业的兴起,锂的需求量逐年增加. 碳酸锂作为一种最重要的基础锂盐,在锂离子电池中广泛应用,主要用于合成锂离子电池正极材料. 目前,高纯碳酸锂主要通过从矿石提锂浸出液或盐湖卤水中经过纯化工艺制备. 纯化方法主要包括碳化法、苛化法、电解法、碳酸锂重结晶法及离子交换法等. 但碳酸锂制备和纯化过程中存在诸多问题,如锂钠的深度分离、高纯碳酸锂的制备等. 本工作对碳酸锂制备及纯化方法进行综述,指出了碳酸锂制备及纯化过程中存在的主要问题及未来的发展方向.     

国内外高性能六氟磷酸锂性能分析

高性能六氟磷酸锂是动力锂离子电池关键材料。根据动力锂离子电池对电解质盐的要求,分析了高性能六氟磷酸锂对电池的影响。通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等检测手段,分析了国内外不同厂家制备的六氟磷酸锂产品（包括多氟多化工股份有限公司产品）的化学、物理性能,并利用电化学平台对制成的动力电池的性能进行了比较。结果表明,不同厂家制备的六氟磷酸锂产品,由于工艺控制的差异,使得产品的纯度、晶型、粒度各不相同,对电解液的质量和生产控制均有影响,最终会影响锂离子电池的循环性能和倍率性能。     

含锂脱附液制备碳酸锂

对锰系离子筛吸附法提锂所得脱附液除杂制备碳酸锂粉体,考察了浓缩级数对NaOH沉淀法除杂效果、碱耗、沉淀粒度及锂损失率的影响,并采用Na2CO3沉淀法用高压反渗透5倍浓缩除杂后的脱附液制备Li2CO3,研究了Na2CO3加入量对脱附液中Li+回收率、产品纯度和产品形貌的影响. 结果表明,浓缩倍数对脱附液除杂效果、沉淀粒度及Li+回收率有重要影响. 优化的除杂工艺为：采用高压反渗透将脱附液浓缩5倍,脱附液反应终点pH=12,加料速率72 mL/min,搅拌速率300 r/min. 该条件下可保证Mg2+和Mn2+完全除尽,Mg(OH)2和MnO2×H2O混合沉淀的平均粒径最大(28.05 mm),碱耗[NaOH/(Mn2++Mg2+)摩尔比]为3.48. 用Na2CO3直接沉淀脱附液中的Li+所制Li2CO3粉体纯度为99.51%,符合GB/T 11075-2013(工业级)一级标准,Li+回收率为71.26%,平均粒径为16.38 mm.