專利名稱：用碳酸銨沉淀制備碳酸鋰的方法
專利說明 本發(fā)明涉及碳酸鋰的制備方法，特別是從含鋰的硫酸鹽溶液中用碳酸銨沉淀碳酸鋰的方法。
碳酸鋰是一重要的化工產品，目前，工業(yè)上均以碳酸鈉作沉淀劑，從含鋰的硫酸鹽溶液或氯化物溶液中制備，由于碳酸鈉價格較貴、貨源偏緊，致使生產成本較高。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺點與不足而提供一種以碳酸銨作沉淀劑制備碳酸鋰的方法。
本發(fā)明所述的用碳酸銨作沉淀劑制備碳酸鋰的方法，包括碳酸鋰沉淀工序、碳酸鋰沉淀物的凈化(過濾、洗滌和干燥)工序和沉鋰母液的處理工序，其中碳酸鋰沉淀物的凈化工序與現(xiàn)有技術相同，其特征是以碳酸銨作沉淀劑，碳酸銨用碳酸氫銨加氨水或碳酸氫銨加熱分解制取，該工序的工藝參數(shù)為 碳酸氫銨或氨水加碳酸氫銨的加入量為其與硫酸鋰反應的化學劑量的1.3～1.4倍; 反應溫度 60～65℃ 反應時間 60～120分鐘(最佳值為90±10分鐘) 沉鋰后的母液組成(克/升)SO2-4300～380(最佳值為350～360)，Li2O 20～30。
由于沉鋰過程中，生成較穩(wěn)定的復鹽(NH4)2SO4·Li2SO4，故沉鋰母液的處理是本方法十分重要的一個部分，本法采用在95-97℃下加熱脫氨和二氧化碳，并將其濃縮到SO2-4濃度500～550克/升，趁熱過濾得(NH4)2SO4·Li2SO4復鹽，該復鹽返至沉鋰工序回收鋰，然后將上述母液冷卻到＜20℃，使硫酸銨結晶出來，作副產品回收鋰，結晶母液返至沉鋰母液處理工序。
本發(fā)明所用的含鋰硫酸鹽料液可以是硫酸處理鋰礦石所得浸出液的濃縮液，也可以是粗硫酸鋰溶解液，溶液中硫酸鋰處于過飽和和狀態(tài)，即可以是懸浮液。
以碳酸鈉沉鋰的工藝條件，用NH4HCO3沉鋰時，因LiHCO3溶解度較大，不易沉淀出Li2CO3，若直接用碳酸銨作沉淀劑，在通常的情況和條件下，沉鋰率較低。
由于碳酸銨不穩(wěn)定，工業(yè)上都用碳酸氫銨來制備碳酸銨，方法有兩種加熱分解和加氨水反應，前者反應過程中有一定的化學損失，但運輸方便，操作較簡單，后者反應過程中雖無化學損失，但運輸比較麻煩，可根據貨源及具體情況任選其一。碳酸氫銨轉變?yōu)樘妓徜@和碳酸銨與硫酸鋰反應生成碳酸鋰沉淀這兩步反應可在同一工序中進行，其總反應式分別為 顯然，影響上述沉鋰反應的主要工藝參數(shù)是試劑用量、反應溫度、時間及料液組成等因素。
為使上述沉鋰反應順利進行，需控制適當?shù)臏囟龋摐囟燃葢欣贜H4HCO3的分解或NH4HCO3與NH4OH的反應，又不致使生成的(NH4)2CO3分解，即該溫度必須高于NH4HCO3的最低分解溫度(36～60℃)，而又必須低于(NH4)2CO3的分解溫度(70℃)且應使沉鋰反應速度較快，一般來說選60～65℃為宜。
上述反應由于生成碳酸鋰沉淀，反應較易進行，試驗表明，經1-2小時反應為(最佳值為90±10分鐘)即可完成。
沉淀劑[(NH4)HCO3或(NH4)HCO3加(NH4)OH]的加入量應大于反應所需的化學計量，一般應控制在化學劑量的1.3～1.4倍，隨著循環(huán)，沉鋰工序使用吸收NH3和CO2的水作稀釋時，保持上述比例時，沉淀劑的加入量可減少一些，通常新加入量可為化學劑量的1.1～1.2倍。
料液中Li2SO4通常處于過飽和狀態(tài)，其濃度通常通過加水控制沉鋰母液中SO2-4濃度來進行，沉鋰母液中SO2-4濃度通?？刂圃?00～380克/升(最佳值為350～360克/升)。
碳酸鋰沉淀物的凈化(過濾、洗滌、干燥)與現(xiàn)有技術相同或相似，即在70-100℃下，用水逆流洗滌。本法所得產品與用Na2CO3作沉淀劑時所得產品基本相同?？蛇_工業(yè)級標準。
由于碳酸鋰沉淀過程中要生成(NH4)2SO4·Li2SO4復鹽，同時還有副產品(NH4)2SO的回收問題，故比較復雜。試驗表明，沉鋰母液經95-97℃下加熱脫氨和二氧化碳后，母液的主要成分為(NH4)2SO4·Li2SO4復鹽和(NH4)2SO4，當將其濃縮到SO2-4濃度達500～550克/升后，根據(NH4)2SO4在不同溫度下溶解度的差異，在該溫度下首先折出溶解度較小的(NH4)2SO4、Li2SO4復鹽，趁熱過濾出來后，返至沉鋰工序回收鋰，母液冷卻到＜20℃以析出(NH4)2SO4晶體，過濾后經飽和(NH4)2SO4溶液洗滌可制得Li2O含量僅為0.2-0.3%的(NH4)SO4副產品。鋰損失率與現(xiàn)有方法相當。
根據研究結果用NH4HCO3或NH4HCO3加氨水為原料從硫酸鋰溶液中制備Li2CO3的工藝流程如附圖
所示。
用加熱NH4HCO3或NH4HCO3加NH4OH為原料制備的碳酸銨沉鋰法與Na2CO3沉鋰法相比，生產工藝中，設備變動不多，改建的投資也少，不需要特殊設備，鋰的總回收率相近，不僅產品的質量不受影響，可達到工業(yè)級標準，且可得到有價值的副產品(NH4)2SO4，更重要的是沉淀劑易得且價格便宜，故可使總生產成本降低10%以上。
實施例 注粗晶用水洗，若用逆流水洗，提取率會提高一些。
注N-7-7，N-7-3，N-7-8母液處理工藝同上。(11-17，11-20，11-25)
權利要求
1、一種從含鋰的硫酸鹽溶液中制備碳酸鋰的方法，包括碳酸鋰沉淀物的過濾、洗滌和干燥，其特征在于包括下列工序
(A)用碳酸銨作沉淀劑的碳酸鋰沉淀工序，碳酸銨由碳酸氫銨加氨水或碳酸氫銨加熱分解制備，該工序的工藝條件為
(a)碳酸氫銨或氨水加碳酸氫銨的加入量為其與硫酸鋰反應的化學劑量的1.3～1.4倍。
(b)反應溫度60-65℃；
(c)反應時間60-120分鐘；
(d)沉鋰后母液組成(克/升)SO42-300-380，Li2O 20-30；
(B)沉鋰母液的處理工序，包括下列步驟
(a)95-97℃下加熱蒸發(fā)脫氨和二氧化碳，并將其濃縮到SO42-濃度為500～550克/升；
(b)趁熱過濾得(NH4)2SO4、Li2SO4復鹽，經過濾洗滌后返至沉鋰工序；
(c)冷卻上述母液至＜20℃，得(NH4)2SO4結晶，過濾后結晶母液返至沉鋰母處理工序。
2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于含鋰的硫酸鹽溶液可以是硫酸處理鋰礦石所得浸出液的濃縮液，也可以是粗硫酸鋰溶解液。
3、根據權利要求1所述的方法，其特征在于碳酸鋰沉淀工序的反應時間最佳值為90±10分鐘;沉鋰母液的最佳組成(克/升)為SO2-4＝350～360。
全文摘要
本發(fā)明提出了用碳酸銨作沉淀劑從含鋰的硫酸鹽溶液中制備碳酸鋰的方法及工藝流程，碳酸銨可由碳酸氫銨和氨水反應或碳酸氫銨熱分解制取，解決了沉鋰母液中鋰的回收及副產品(NH4)2SO4的回收問題。與碳酸鈉沉鋰法相比，設備變動不多，不僅鋰的總回收率相近，Li2CO3產品質量相同，且可得到較有價值的副產品(NH4)2SO3，更重要的是可使生產成本降低10％以上，經濟效益極為顯著。
文檔編號C01D15/08GK1059702SQ90107489
公開日1992年3月25日 申請日期1990年9月10日 優(yōu)先權日1990年9月10日
發(fā)明者王桂英, 石穎 申請人:新疆有色金屬研究所