电池级碳酸锂的生产及其应用实践研究

陈贵娥，张志刚

（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）

碳酸锂在生产二次锂盐和金属锂制品中有着非常广泛的应用，是锂行业中最为关键的产品。在当前碳酸锂的实际生产过程中，其主要的生产原料来源于盐湖卤水和矿石的提取物。当前我国在碳酸锂的生产过程中，主要采用的是固体矿石提取法，国外多采用盐湖卤水提取工艺[1]。目前我国也在积极开采盐湖锂资源，但由于技术、资源等因素的限制，开发速度相对缓慢。为此，有必要对电池级碳酸锂的生产和应用进行深入的探究。

1 电池级碳酸锂

碳酸锂在工业生产中有着比较广泛的应用，也是药剂学中的重要原料之一，在化工产业的发展中，也扮演者非常重要的角色。

在其实际生产实践过程中，碳酸锂根据纯度的不同，分为工业级碳酸锂和电池级碳酸锂。电池级碳酸锂的化学成分纯度更高，包含的杂质更少，可以有效保证电池的性能。随着当前工业的不断发展，对碳酸锂的纯度要求也在不断提升，很多行业直接要求采用电池级碳酸锂，对碳酸锂工艺的要求越来越高，不仅要求生产的质量，还要求生产的规模和现代化程度[2]。

2 电池级碳酸锂的流程与生产工艺

碳酸锂的生产过程，分为几个重要的工艺步骤，每个环节的完成质量，都对产品质量产生着非常直接的影响。只有保证工艺的完整性，才能保证对碳酸锂的生产质量。

矿石提取工艺。矿石提取法，是通过化学工艺，来提取锂辉石、锂云母等矿石中碳酸锂成分。矿石提锂的工艺主要有石灰烧结法、氯化焙烧法、硫酸盐法、硫酸法、纯碱压煮法等。这几种工艺中发展成熟的是硫酸法，由于其工艺流程简单、锂回收率高等优点，加之经过多年的技术改造及设备更新，已成为目前世界上主流锂辉石提锂工艺。

硫酸法的主要工艺流程如下所述：①将锂辉石或者锂云母矿石中进行转型焙烧，经冷却后，输送至球磨机进行细磨，达到一定精矿颗粒。②磨制的粉末，与一定酸矿比的浓硫酸混合，进行酸化焙烧。③酸化后的酸熟料，输送至调浆槽。④制得的浆料中加入一定量的碳酸钙，进行中性浸出。⑤对浸出浆料进行过滤，收集浸出液，排出渣。⑥对泥渣进行分离和洗涤操作。⑦在洗涤后的硫酸锂浸出液中加入一定比例的石灰乳和纯碱，让其中的镁、钙盐进行充分的沉淀。⑧过滤。通过采取一定的过滤工艺，将氢氧化钙、氢氧化镁物质充分分离。⑨对滤液进行更加充分的蒸发和浓缩。通过在溶液中加入一定量的碱液，让其中的碳酸锂充分进行沉淀。⑩在其中加入一定量的水分，充分对其中的碳酸锂进行分离和洗涤，有效去除其中的母液，经过进一步的干燥后，制备得到碳酸锂。这些工艺环节在碳酸锂制备过程中，发挥着非常重要的作用，其中任何一个环节都不允许缺失，否则就会对碳酸锂的制备质量造成非常大的影响。

盐湖水提取锂工艺。在天然的盐湖水中往往会包含较多的锂离子，国外在对碳酸锂的制备过程中，经常就是通过对盐湖卤水化学处理来得到的，是世界上应用最多的取锂工艺，其主要的生产工艺包括沉淀法、煅烧法、碳化法、溶剂萃取法、离子交换法等，这些工艺方法都有各自的优点，其中溶剂萃取法和离子交换法当前还处于研究阶段，还没有成功应用到工业生产中，其它方法在工业生产中，已经得到大量的成功应用。

盐湖卤水提取锂工业主要包含以下的主要内容。首先取得足够量的盐湖卤水，然后通过日晒蒸发池，对这些卤水进行充分的卤水浓缩。

然后在浓缩卤水中添加一定量的碳酸钙，进而得到碳酸锂沉淀，对沉淀的碳酸锂进行分离提纯后，就可以得到碳酸锂产品。该工艺对碳酸锂的提纯工艺往往有着比较高的要求，也是技术的关键点，我国在该方面的技术，还处于相对比较落后的局面。在盐湖卤水工艺技术的实际应用上，其比矿石提取工艺要有更大的优势，工艺的环保性也更强。此外，从当前生产的实际情况上看，利用盐湖卤水来生产碳酸锂，其成本优势比较明显。我国咸水湖泊的数量比较多，拥有大量的盐卤水，这为我国盐卤水工艺技术的应用打下了一个非常好的基础，但我国在相关技术的研发上，还处于比较落后的阶段，还需要在技术的研究上，投入更大是的力气。

3 碳酸锂的精制方法

在采用上述方法得到碳酸锂后，其中的杂质含量往往会比较高，不能直接应用在电池的生产过程中，需要进行一定的精制工艺。在实际碳酸锂精制的过程中，可以根据原料的不同，采用不同的精制方法。

在以工业级碳酸锂精制高纯度碳酸锂中，经常会采用苛化法、电解法、氢化分解法等，它们的特点比较突出，应用范围也有着较大的差异。其中苛化法，是利用石灰对其进行苛化，经过进一步的除杂处理后，转化成氢氧化锂，然后再使用二氧化碳碳化制备高纯度的碳酸锂。电解法采用盐酸来对工业碳酸锂进行处理，除去其中的酸不溶物和钙镁等杂质后，通过电解来得到高纯度的氢氧化锂溶液，然后利用二氧化碳碳化得到纯度更高的碳酸锂。氢化分解法是将用二氧化碳将碳酸锂转化成溶解度较大的碳酸清理，由于大部分的杂质离子不会被氢化，可以以沉淀的形式被过滤掉，然后对碳酸氢锂溶液进行加热，来得到高纯度的碳酸锂[3]。在对碳酸锂进行提纯的过程中，往往对钙离子的分离工艺难度比较高，在当前实际生产过程中，主要采用的是添加磷酸锂的方法。

通过大量的实验表明，磷酸锂添加量、添加温度、反应时间都对提纯效果有着非常直接的影响，在保持60度的工艺温度下，其提纯效果最好，产品的转化率高，能够达到电池级碳酸锂生产的要求。

4 结语

随着时代的不断发展，和能源形势的不断紧张，对电池的使用量越来越大，作为电池工业中的主要原料碳酸锂，其市场需要量也在不断增加。当前我国在电池级碳酸锂的生产工艺技术上还处于比较落后的阶段，很多产品还高度依赖进口。为了有效改善该局面，我国应该加大在相关技术上的研发投入力度，根据我国的实际生产情况，研制出针对性的生产工艺技术，满足我国相关产业发展的需要。