專利名稱：從含鋰鹵水中直接制備高純度鋰化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從含有雜質(zhì)鎂的鹵水中回收鋰，以及從所述鹵水中制備純化鋰鹽的方法。在濃縮鋰必要時濃縮至濃度為至少4. 5wt%以后，大部分鎂通過加入氯化鉀溶液以光鹵石的形式從鹵水中沉淀出來。
背景技術(shù)：
鋰經(jīng)常存在于天然存在的鹵水中，但僅是存在于鹵水的眾多離子中的一種。因此， 為了回收鋰，經(jīng)常需要除去鹵水中的其它離子，以便于以鋰鹽形式回收純度足可用于工業(yè)或制藥領(lǐng)域的鋰。例如，諸如鎂、鈉、鈣和鉀的陽離子可能與多種抗衡陰離子如氯化物、溴化物、硫酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽等一起存在。含鋰天然鹵水的一些實例如下表所述。表I天然鹵水組成
權(quán)利要求
1.降低含鋰鹵水中鎂含量的方法，其包括調(diào)節(jié)鹵水中的鋰含量為4. 5 6. 9wt% ；加入足量KCl溶液至所述調(diào)節(jié)后的鹵水中以光鹵石形式沉淀鎂；以及進一步濃縮所述鹵水以光鹵石形式進一步沉淀鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述鹵水中Mg/Li的重量比降低到僅通過蒸發(fā)濃縮所能達(dá)到的比值以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在至少5.7%的鋰濃度下所述鹵水中Mg/ Li的重量比調(diào)節(jié)至O. I O. 22的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在至少一個蒸發(fā)池中所述鹵水中Mg/Li的重量比被降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在容器或管道中所述鹵水中Mg/Li的重量比被降低。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，部分鋰可以鋰光鹵石形式沉淀，但其量少于當(dāng) Mg/Li重量比沒有調(diào)節(jié)到所述范圍和不在所述范圍內(nèi)時的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其進一步包括鎂作為碳酸鹽或氫氧化物的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，由于沉淀鎂鹽為碳酸鹽或氫氧化物導(dǎo)致的料漿夾帶而造成的鋰損失，少于當(dāng)鎂不是通過加入所述KCl溶液以光鹵石形式除去的損失。
9.通過從含鋰齒水中直接制備高純度碳酸鋰的連續(xù)方法所制備的碳酸鋰，其包括制備含有約6. (^1:%鋰以及天然存在于鹵水中的其它離子的鹵水；加入KCl溶液以光鹵石形式沉淀鎂；萃取除去硼；加入之前沉淀步驟所得的含碳酸鹽母液使鎂以碳酸鎂形式沉淀； 加入CaO和碳酸鈉的溶液以除去鈣和剩余的鎂；加入蘇打灰(soda ash)溶液從純化后的鹵水中沉淀碳酸鋰；過濾所得溶液得到固體碳酸鋰；在具有引入二氧化碳?xì)怏w進口的反應(yīng)器中制備碳酸鋰水漿液料，并通過所述進口將二氧化碳?xì)怏w引入所述水漿液料中以形成碳酸氫鋰水溶液，所述反應(yīng)器在-10 +40°C的溫度范圍；使所述碳酸氫鋰水溶液通過過濾器以澄清所述溶液，且任選地通過離子交換柱進一步除去鈣和鎂；將所述過濾后的碳酸氫鋰溶液引入到第二反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)溶液溫度為60 100°C以沉淀得到鈉低于O. 0002wt%、鈣低于O. 00007wt%&鎂低于O. 0000Iwt %的超純碳酸鋰。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其中，所述碳酸氫鋰溶液僅通過過濾器繼而進入第二反應(yīng)器在60 100°C沉淀得到鈉含量低于O. 0002被％的低鈉碳酸鋰。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其中，所述形成碳酸氫鋰的反應(yīng)器的溫度為-5 +35°C，用于沉淀高純度碳酸鋰的反應(yīng)器的溫度為70 95°C。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其中，所述碳酸氫鋰溶液當(dāng)?shù)陀谥車鷾囟葧r維持在高于或等于大氣壓下。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其包括少于20ppm的雜質(zhì)鈉。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其包括少于2ppm的雜質(zhì)鈉。
15.純化的碳酸鋰，其包括高于99.4wt %的Li2CO3 ;低于O. 0007wt %的Mg ;低于 O. OOlOwt%的 Na ;低于 O. 00025wt%^ K ;低于 O. 0120wt%^ Ca ;低于 O. OOOlwt%的 B ;低于O. 0002胃七％的八1 ;低于O. 000^^%的八8 ;低于O. 000^^%的卩6 ;低于O. OOlOwt %的Si ； 低于O. 00005 七％的211 ;低于O. 037wt%^ SO4 ;以及低于O. 005wt%的Cl，其通過從含鋰水中直接制備高純度碳酸鋰的連續(xù)制備方法來制備，包括制備含有約6. 0wt%鋰以及天然存在于鹵水中的其它離子的鹵水；加入KCl溶液使鎂以光鹵石形式沉淀；萃取除去硼；加入之前沉淀步驟所得的含有碳酸鹽的母液和蘇打灰溶液以沉淀碳酸鎂；過濾除去碳酸鎂； 加入CaO和蘇打灰以除去鎂和鈣并得到純化的含鋰鹵水；向所述純化的含鋰鹵水中加入蘇打灰以沉淀碳酸鋰；過濾溶液回收沉淀的碳酸鋰，在具有引入二氧化碳?xì)怏w進口的反應(yīng)器中制備碳酸鋰水漿液料，并通過所述進口將二氧化碳?xì)怏w引入所述漿液料中形成碳酸氫鋰水溶液，其中，所述反應(yīng)器在-10 +40°C的溫度范圍；使所述碳酸氫鋰水溶液通過澄清過濾器，且任選地通過離子交換柱進一步除去鈣和鎂；將所述過濾后的碳酸氫鋰溶液引入到第二反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)溶液溫度為60 100°C以沉淀得到超純碳酸鋰；以及過濾、洗滌和干燥所述超純碳酸鋰。
16.碳酸鋰，其包括高于99.995wt %的Li2CO3 ;低于O. OOOOlwt %的Mg ;低于 O. 0002wt % ^ Na ;低于 O. 00015wt%^ K ;低于 O. 00007wt % ^ Ca ;低于 O. OOOlwt %的 B ； 低于O. 0002胃七％的八1 ;低于O. 000^^%的八8 ;低于O. 000^^%的卩6 ;低于O. 0001Iwt % ^Si;低于 O. 000014wt%^ Zn ;低于 O. 0030wt%^ SO4 ;以及低于 O. 005wt%^ Cl，其通過從含鋰鹵水中直接制備高純度碳酸鋰的連續(xù)制備方法來制備，包括制備含有約6. 0wt%鋰以及天然存在于鹵水中的其它離子的鹵水；加入KCl溶液使鎂以光鹵石形式沉淀；萃取除去硼；加入之前沉淀步驟所得的含有碳酸鹽的母液和蘇打灰溶液以沉淀碳酸鎂；過濾除去碳酸鎂；加入CaO和蘇打灰以除去鎂和鈣得到純化的含鋰鹵水；向所述純化的含鋰鹵水中加入蘇打灰以沉淀碳酸鋰；過濾溶液回收沉淀的碳酸鋰，在具有引入二氧化碳?xì)怏w進口的反應(yīng)器中制備碳酸鋰水漿液料，通過所述進口將二氧化碳?xì)怏w引入所述漿液料中形成碳酸氫鋰水溶液，其中，所述反應(yīng)器處于-10 +40°C的溫度范圍；使所述碳酸氫鋰水溶液通過澄清過濾器，且任選地通過離子交換柱進一步除去鈣和鎂；將所述過濾后的碳酸氫鋰溶液引入到第二反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)溶液溫度為60 100°C以沉淀得到超純碳酸鋰。
17.氯化鋰，其制備方法包括制備含約6. 0被％鋰以及進一步含有括鎂、鈣和硫酸鹽的鹵水；加入KCl溶液使鎂以光鹵石形式沉淀；萃取除去硼；加入CaO或Ca(OH)2至所述鹵水中以共沉淀鎂和鈣；冷卻以通過沉淀除去氯化鈉；加入鋇鹽以通過沉淀硫酸鋇除去硫酸鹽；加入草酸鹽源以通過沉淀草酸鈣除去殘留鈣；調(diào)節(jié)所述鹵水的最終PH值約為7. O ；濃縮以沉淀氯化鋰；以及過濾、任選地洗滌并干燥所述氯化鋰。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氯化鋰，其中，所述鋇鹽為氯化鋇。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氯化鋰，其中，所述草酸鹽源為草酸。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氯化鋰，其中，所述草酸鹽源為草酸鋰。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
23.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳酸鋰，其中，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
26.根據(jù)權(quán)利要求10所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
27.根據(jù)權(quán)利要求11所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
28.根據(jù)權(quán)利要求11所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
29.根據(jù)權(quán)利要求11所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
30.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
31.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
32.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
33.根據(jù)權(quán)利要求13所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
34.根據(jù)權(quán)利要求13所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
35.根據(jù)權(quán)利要求13所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
36.根據(jù)權(quán)利要求14所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
37.根據(jù)權(quán)利要求14所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
38.根據(jù)權(quán)利要求14所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
39.根據(jù)權(quán)利要求15所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
40.根據(jù)權(quán)利要求15所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
41.根據(jù)權(quán)利要求15所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
42.根據(jù)權(quán)利要求16所述的碳酸鋰，其包括采用吸收塔以促進二氧化碳吸收的反應(yīng)器。
43.根據(jù)權(quán)利要求16所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為篩板塔盤。
44.根據(jù)權(quán)利要求16所述的碳酸鋰，其中，所述吸收塔為Schiebel塔。
全文摘要
本發(fā)明為從含鋰鹵水中直接制備高純度鋰化合物的方法，公開了通過往鹵水中加入KCl水溶液以光鹵石形式沉淀至少部分鎂來降低含鋰鹵水中鎂含量的方法。本發(fā)明還公開了采用該除鎂方法制備的鋰鹽。
文檔編號C01D15/04GK102602965SQ20111036169
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者丹尼爾·阿爾弗雷德·勃瑞塔, 安德努·約翰·唐納森 申請人:凱米濤弗特公司