CN115353127A - 利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳酸锂的制备，具体涉及利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，属于废物回收利用技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种工艺简单的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法。该方法包括以下步骤：a、常温常压下，将硫化锂废料和双氧水溶液混合，搅拌反应，得到混合溶液；b、将混合溶液与碳酸钠溶液混合，搅拌反应，经固液分离、洗涤、干燥，得到工业级碳酸锂。本发明方法，以双氧水处理硫化锂废料为原料，再通过碱性沉锂转化为碳酸锂，该方法工艺简单实用，生产成本低，污染小，生产安全性高，节省了能源，有效地利用硫化锂废料，避免硫化锂废料保存和存储出现问题，生产得到的碳酸锂，主含量不低于99％，满足工业级碳酸锂的要求。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸锂的制备，具体涉及利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，属于废物回收利用技术领域。
背景技术
随着新能源汽车、储能、3C等行业的蓬勃发展，人们对电池的容量和快速充放电能力提出了更高的要求，目前商用锂离子电池受理论比容量限制难以满足人们的需求。全固态锂离子电池相比有机液电解质而言，因为其具有高安全性、循环寿命长、充放电效率高、电导率高，同时其比传统电池更安全，更耐用，未来具有极其广阔的市场前景。
在硫系固态电解质如此火热的大背景下，硫化锂作为合成该类电解质所必须的前驱体材料，其市场空间愈加明朗，重要性不言而喻。而硫化锂性质不稳定，对水和空气敏感性极强，非常容易发生水解反应并释放出剧毒硫化氢气体，因此，硫化锂的生产和储存一直是局限其工业化的最大原因。发生水解变质后的硫化锂因无法再满足固态电解质的要求，被归为不达标的硫化锂废料，对其无害化处理回收便成了一项较为棘手的问题。
公开号为CN108059176A的发明专利公开了一种采用次氯酸钠来处理硫化锂废料，将其转化为碳酸锂的技术，但该技术工序繁杂，需要经过次钠混合、加酸氧化、过滤淋洗、碱化除杂和纯碱沉锂五个步骤，其工艺复杂，成本较高，条件不易控制。
发明内容
针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种工艺简单的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法。
本发明利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
a.氧化处理：常温常压下，将硫化锂废料和双氧水溶液混合，控制硫化锂废料的Li2S与H2O2摩尔比值为1:4.1～4.5，搅拌反应10～30min，得到混合溶液；
b.碱性沉锂：将a步骤的混合溶液与碳酸钠溶液混合，在温度≥85℃下，搅拌反应10～30min，经固液分离、固体洗涤、干燥，得到工业级碳酸锂产品。
在本发明的一个实施方式中，a步骤中，所述双氧水稀释溶液的浓度为10～30wt％。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，碳酸钠溶液中的Na+与混合溶液中的Li+的配比为：按摩尔比，Na+:Li+＝1.0～1.1:1。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，控制温度≤100℃。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，碳酸钠溶液浓度为300±10g/L。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明方法，以双氧水处理硫化锂废料为原料，再通过碱性沉锂转化为碳酸锂，该方法工艺简单实用，生产成本低，污染小，而且生产安全性高，而且节省了能源，有效地利用硫化锂废料，避免硫化锂废料保存和存储出现问题，生产得到的碳酸锂，主含量不低于99％，满足工业级碳酸锂的要求。
具体实施方式
本发明所述的硫化锂废料是指在硫化锂的生产和储存中产生的无法满足固态电解质要求的硫化锂。
本发明利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
a.氧化处理：常温常压下，将硫化锂废料和双氧水溶液混合，控制硫化锂废料的Li2S与H2O2摩尔比值为1:4.1～4.5，搅拌反应10～30min，得到混合溶液；
b.碱性沉锂：将a步骤的混合溶液与碳酸钠溶液混合，在≥85℃下，搅拌反应10～30min，经固液分离、固体洗涤、干燥，得到工业级碳酸锂产品。
本发明方法，通过双氧水处理硫化锂废料，再通过碱性沉锂转化为碳酸锂，该方法工艺简单实用，生产成本低，污染小，而且生产安全性高，而且节省了能源，有效地利用硫化锂废料，避免硫化锂废料保存和存储出现问题。
其中，a步骤为氧化处理，采用双氧水氧化硫化锂，得到混合溶液。所得的混合溶液中，主要成分为硫酸锂。
a步骤发生的主要反应为：
Li2S+4H2O2→Li2SO4+4H2O
在本发明的一个实施方式中，a步骤中，所述双氧水稀释溶液的浓度为10～30wt％。
b步骤为碱性沉锂，将a步骤的混合溶液与碳酸钠溶液混合反应得到碳酸锂。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，碳酸钠溶液中的Na+与混合溶液中的Li+的配比为：按摩尔比，Na+:Li+＝1.0～1.1:1。
在一个具体的实施方式中，碳酸钠溶液中的Na+与混合溶液中的Li+的配比为：按摩尔比，Na+:Li+＝1.05:1。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，控制温度≤100℃。即在85℃～100℃条件下搅拌反应。
在本发明的一个实施方式中，b步骤中，碳酸钠溶液浓度为300±10g/L。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
(1)氧化处理：常温常压下，将一定量硫化锂废料装入给料机***内，同时将稀释至10wt％的双氧水溶液加入至流量控制***中，开启搅拌，设定流量控制***的液体流量为50mL/min，同时将硫化锂废料通过给料机缓慢加入釜内，一小时后加料完毕，加料量控制在：Li2S:H2O2摩尔比为1:4.1即可，搅拌反应30min后得到混合溶液。
(2)碱性沉锂：将配置好的浓度为300g/L的碳酸钠溶液按照Na2CO3:Li2SO4＝1.0的摩尔比，通过流量控制***缓慢滴加至混合溶液中，当加料量达2/3时，保证釜内温度≥85℃，加料完成后，测溶液中CO3 2-浓度≤16g/L即可，充分搅拌20min后，从底部出料阀取出浆料，经过滤、洗涤、干燥得到工业级碳酸锂产品。
检测该工业级碳酸锂产品的各组分含量，其结果见表1。
实施例2
(1)氧化处理：常温常压下，将一定量硫化锂废料装入给料机***内，同时将稀释至30wt％的双氧水溶液加入至流量控制***中，开启搅拌，设定流量控制***的液体流量为16.6mL/min，同时将硫化锂废料通过给料机缓慢加入釜内，一小时后加料完毕，加料量控制在：Li2S:H2O2摩尔比为1:4.5即可，搅拌反应10min后得到混合溶液。
(2)碱性沉锂：将配置好的浓度为310g/L的碳酸钠溶液按照Na2CO3:Li2SO4＝1.05的摩尔比，通过流量控制***缓慢滴加至混合溶液中，当加料量达2/3时，保证釜内温度≥85℃，加料完成后，测溶液中CO3 2-浓度≤16g/L即可，充分搅拌30min后，从底部出料阀取出浆料，经过滤、洗涤、干燥得到工业级碳酸锂产品。
检测该工业级碳酸锂产品的各组分含量，其结果见表1。
实施例3
(1)氧化处理：常温常压下，将一定量硫化锂废料装入给料机***内，同时将稀释至20wt％的双氧水溶液加入至流量控制***中，开启搅拌，设定流量控制***的液体流量为25mL/min，同时将硫化锂废料通过给料机缓慢加入釜内，一小时后加料完毕，加料量控制在：Li2S:H2O2摩尔比为1:4.2即可，搅拌反应20min后得到混合溶液。
(2)碱性沉锂：将配置好的浓度为290g/L的碳酸钠溶液按照Na2CO3:Li2SO4＝1.1的摩尔比，通过流量控制***缓慢滴加至混合溶液中，当加料量达2/3时，保证釜内温度≥85℃，加料完成后，测溶液中CO3 2-浓度≤16g/L即可，充分搅拌10min后，从底部出料阀取出浆料，经过滤、洗涤、干燥得到工业级碳酸锂产品。
检测该工业级碳酸锂产品的各组分含量，其结果见表1。
表1
可见，通过本发明方法，能够成功制得工业级碳酸锂产品。其主含量在99％以上。
Claims (5)
1.利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.氧化处理：常温常压下，将硫化锂废料和双氧水溶液混合，控制硫化锂废料的Li2S与H2O2摩尔比值为1:4.1～4.5，搅拌反应10～30min，得到混合溶液；
b.碱性沉锂：将a步骤的混合溶液与碳酸钠溶液混合，在温度≥85℃下，搅拌反应10～30min，经固液分离、固体洗涤、干燥，得到工业级碳酸锂产品。
2.根据权利要求1所述的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，其特征在于：a步骤中，所述双氧水稀释溶液的浓度为10～30wt％。
3.根据权利要求1所述的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，其特征在于：b步骤中，碳酸钠溶液中的Na+与混合溶液中的Li+的配比为：按摩尔比，Na+:Li+＝1.0～1.1:1。
4.根据权利要求3所述的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，其特征在于：b步骤中，控制温度≤100℃。
5.根据权利要求1所述的利用硫化锂废料制备工业级碳酸锂的方法，其特征在于：b步骤中，碳酸钠溶液浓度为300±10g/L。
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