在碳酸氫鋰純化中常規的沉淀或者其它工藝不能夠滿足鈣鎂等堿土金屬的深度去除。通常采用離子交換工藝實現鈣離子、鎂離子的去除,以提升碳酸鋰的品質,但是國產樹脂在此行業應用中存在的使用量過大的問題,會導致設備造價偏高、廢水量太大,從而增加企業生產中的費用支出,降低企業的產品利潤。
電池級碳酸鋰的應用
碳酸鋰作為鋰鹽的基礎鹽,是制取鋰化合物和金屬鋰的原料,也是鋰離子電池的關鍵原料,在電動汽車、可再生能源存儲等領域的應用日益廣泛。
碳酸鋰根據純度的不同, 分為工業級碳酸鋰和電池級碳酸鋰,電池級碳酸鋰的化學成分純度更高, 包含的雜質更少, 可以有效保證電池的性能。
隨著新能源汽車快速發展,鋰離子電池呈高速發展的趨勢,電池級碳酸鋰的需求量也隨之不斷增加。
由于生產技術和鹽湖鹵水自身的限制,目前多是以粗碳酸鋰(85-98%)和工業級碳酸鋰(98.5-99.0%)為原料,經進一步提純進行制取高純電池級碳酸鋰(99.5-99.9%)。
碳酸氫鋰純化除鈣鎂存在的問題
碳酸氫化沉淀法是粗碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的常用工藝之一,通過引入碳酸氫化物作為沉淀劑,再利用高純二氧化碳氣體,制備高純度的碳酸鋰產品。
在其制備過程中,將粗碳酸鋰與去離子水混合形成混合物中引入高純度的二氧化碳氣體,引發碳酸氫化反應,將碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰,形成碳酸氫鋰水溶液。
一般情況下,溶液中鈣鎂離子濃度在50—100mg/l,出水指標要求做到小于5mg/l,或者更低的1mg/l以內,后續做純化沉化產生高純度的碳酸鋰。
目前國內通常采用離子交換工藝實現鋰鹽的純化,為了防止氯離子在系統內累積,影響產品純度,一般不采用鹽酸作為再生劑。
同時由于鈣離子的存在,國產樹脂存在使用量偏大、再生系統參數選型偏大、造價偏高等問題,并且用硫酸再生,硫酸鈣存在溶解度偏大,再生過程中容易出現污堵樹脂的情況,嚴重影響系統的使用壽命。
碳酸氫鋰純化除鈣鎂工藝
碳酸氫鋰純化除鈣鎂工藝,離子交換系統配制運行流速8—12BV/H,用量上遠遠小于國產樹脂,在使用硫酸再生的系統中,罐體設備、管道選型、儀表尺寸、再生液儲罐、再生泵選型、清洗設備等參數方面都優于國產樹脂系統,在系統造價和設備的應用上具有明顯優勢。
同時采用不同濃度的硫酸分步再生,可以既不產生硫酸鈣的污染問題,又能對樹脂做到徹底再生,從而保證系統長期有效運行。
如果采用鹽酸再生,廢水量遠小于國產樹脂系統,并且不會向系統內引入氯離子(其中包括水洗、堿洗、再水洗的過程),可以在保證系統穩定運行的基礎上大大降低設備造價和廢水負荷,助力企業實現環保效益和經濟效益的雙贏。
具體說來,碳酸氫鋰純化除鈣鎂工藝在鋰鹽純化中具有以下優勢:
選擇性強,不影響鋰離子濃度,且不引入有害雜質;
去除效果穩定,出水指標可達到0.1mg/l以內;
樹脂使用量少,造價低,用量大約是國產系統的1/3;
可使用硫酸再生,并且可以解決硫酸鈣的污堵問題,在系統內無氯離子引入,保證系統的純凈度;
廢液量少,降低水耗和藥劑消耗;
設備自控化程度高,能夠有效降低人工成本;