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碳酸鋰在生產二次鋰鹽和金屬鋰制品中有著非常廣泛的應用，是鋰行業(yè)中最為關鍵的產品。在當前碳酸鋰的實際生產過程中，其主要的生產原料來源于鹽湖鹵水和礦石的提取物。當前我國在碳酸鋰的生產過程中，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、資源等因素的限制，開發(fā)速度相對緩慢。為此，有必要對電池級碳酸鋰的生產和應用進行深入的探究。碳酸鋰在工業(yè)生產中有著比較廣泛的應用，也是藥劑學中的重要原料之一，在化工產業(yè)的發(fā)展中，也扮演者非常重要的角色。在其實際生產實踐過程中，碳酸鋰根據純度的不同，分為工業(yè)級碳酸鋰和電池級碳酸鋰。
工業(yè)級碳酸鋰可用于制備電池級碳酸鋰及其他化合物，其應用舉例如下：
1）從工業(yè)級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法，是將工業(yè)級碳酸鋰與水混合成漿料，勻速攪拌中逐滴添加有機酸將碳酸鋰轉化為可溶性澄清液體，再將尿素的水溶液加入其中，調節(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晶法和尿素沉淀法的優(yōu)點，汲取尿素均相沉淀法中使用尿素水解產生的CO2作為甲酸鋰重結晶法中CO2氣體的來源，避免結晶析出過快的局部反應，生成的碳酸鋰顆粒大，不宜發(fā)生二次聚集，顆粒內不含溶液體系的雜質離子，提高了產品純度，有效去除雜質離子，降低了生產成本。同時使用工業(yè)級碳酸鋰為原料，比起尿素均相沉淀法使用的精制氫氧化鋰，精簡了生產工序。
2）工業(yè)級碳酸鋰固體制備氫氧化鋰的方法，屬于氫氧化鋰制備領域。本發(fā)明以工業(yè)級碳酸鋰固體為原料制備氫氧化鋰，通過調節(jié)pH值、板框過濾、多介質過濾、超濾和螯合樹脂吸附處理除去工業(yè)級碳酸鋰中的固體雜質、鈉、鈣、鎂、鋁、鐵等離子，板框過濾能夠將固體和液體分離，多介質過濾用于去除懸浮物、膠體、有機物等，超濾能進一步降低殘留的COD、懸浮物和大分子溶解物的含量，實現對液體的凈化、分離，螯合樹脂使液體中高價離子含量達到雙極膜進水要求，預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合生成硫酸，預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合生成氫氧化鋰。
利用鋰輝石鈣鎂渣回收鋰制備工業(yè)級碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
A、含鋰鈣鎂渣的溶解：在常溫條件下，取一定質量的鋰輝石鈣鎂渣放入反應容器中，邊攪拌邊加入一定質量的純水，用密度計監(jiān)測控制溶液的密度，當密度為1.167～1.211g/cm3時，得到鈣鎂渣溶液；
B、加酸反應：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量百分比濃度為98％的濃硫酸，調節(jié)溶液pH至5～7，得到偏酸性溶液后，常溫攪拌反應1～2h；
C、生石灰除鎂：將B步驟反應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，調節(jié)pH至10～11，攪拌反應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節(jié)pH2～3后，再加熱至80～90℃，攪拌反應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行濃縮至Li的濃度16～20g/L，然后加入32％的液堿調節(jié)pH至11～12，在約85～95℃下加入以摩爾Li計過量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0.5～1h，經過濾、淋洗、干燥得到工業(yè)級碳酸鋰。
具體的反應原理分析如下：使用H2SO4，能將不溶物Li2CO3反應成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，H2SO4也會與Mg(OH)2反應，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，同時也可把MgSO4中的SO42-沉淀出來，這樣就實現固液分離回收得到其中的Li，溶液中主要以Li2SO4存在。其反應方程式為:
[1]電池級碳酸鋰的生產及其應用實踐研究
[2]CN200910163250.6從工業(yè)級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法
[3]CN201910131796.7一種工業(yè)級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)級碳酸鋰的方法