碳酸锂碳化提纯工艺流程详解：溶解、碳化、净化、热解、结晶全流程

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碳酸锂碳化提纯工艺通过溶解、碳化、净化、热解和结晶五大核心步骤，将工业级碳酸锂转化为高纯度产品，具体流程及关键控制点如下：

一、溶解：配制碳酸锂浆料

1. 原料准备
   • 将工业级碳酸锂与纯水（或返回母液）按固液比1:20混合，配成均匀浆料。
   • 加入少量络合剂（如EDTA）以辅助杂质分离。
2. 关键控制
   • 固液比：过高导致反应不充分，过低增加能耗。
   • 温度：常温或微加热（≤50℃）以促进溶解。

二、碳化：生成碳酸氢锂溶液

1. 反应原理

   • 碳酸锂与二氧化碳、水反应生成碳酸氢锂：

• 碳酸氢锂溶解度随温度升高而降低，杂质（如Na?、K?）因溶解度差异留在母液中。

2. 设备与操作
   • 碳化塔：采用多级串联逆流操作（如二级碳化塔），提高CO?利用率（可达95%以上）。
   • 条件控制：
     • 压力：加压碳化（CO?分压≥0.6MPa）提升反应速率。
     • 温度：25-35℃，避免杂质共沉淀。
     • 时间：通CO? 3小时左右，观察母液澄清度判定终点。
3. 过滤除杂
   • 通过板框压滤机去除固渣，母液经精密过滤器（如聚四氟乙烯微孔滤膜，精度0.1μm）进一步净化。

三、净化：深度去除杂质

1. 化学沉淀

   • 加入沉淀剂（如氢氧化钙、碳酸钠）去除Ca²?、Mg²?、Fe³?等：

• 调节pH值（如pH>10）使铁、铝以氢氧化物形式沉淀。

2. 离子交换/吸附
   • 使用螯合树脂（如氨基磷酸树脂）深度吸附Na?、K?等残留杂质，树脂再生后锂可回收利用。

四、热解：碳酸氢锂分解

1. 反应原理

   • 加热碳酸氢锂溶液分解为碳酸锂、CO?和水：

• CO?经冷凝、压缩后循环利用，降低生产成本。

2. 设备与操作
   • 连续分解塔：采用蒸汽夹套间接加热，控制温度80-95℃。
   • 防结疤设计：优化换热面结构，避免晶垢沉积影响效率。
   • 粒度控制：通过搅拌强度和升温速率调节晶体形貌（如均匀细晶）。

五、结晶：高纯碳酸锂析出

1. 结晶条件