2024年5月13日发(作者：汤宛丝)
无机盐工业
３６ＩＮＯＲＧＡＮＩＣＣＨＥＭ［ＣＡＬＳＩＮＤＵＳＴＲＹ
第４４卷第７期
２０１２年７月
碳化法制备高纯碳酸锂
周启立．王莫飞
（中海油天津化工研究设计院，天津３００１３１）
摘要：以工业级碳酸锂为原料．采用碳化法进行提纯．对碳化温度、碳化时间、碳化压力等重要影响因素进行
了实验研究及分析，并确定了最佳反应条件。最佳工艺参数：碳化压力为６ｘｌＯＳ－６．５ｘ１０５Ｐａ，碳化时间为２—３ｈ，碳化
温度为３０一４０℃．树脂牌号为ＤｌｌＯ．母液流出速度为１２０．１４０ｅ，／ｈ，分解搅拌速度为３０ｒ／ｓ以上．此工艺条件下制得的
碳酸锉纯度为９９．９９１％。
关键词：碳化法：高纯：碳酸锂
中国分类号：ＴＱｌ３１，１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－－４９９０（２０１２）０７—００３６－０２
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ
ｂｙ
ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
ＺｈＯＨ
Ｑｉｌｉ，Ｗａｎｇ
Ｍｏｆｅｉ
（ＣＮＯＯＣ
Ｔｉｃｍｊｉｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｔｇｎ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ
３００１３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ
∞ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｗａｓ
ａｄｏｐｔｅｄ
ｆｏｒ
ｐｕｆｉｆｉｃｍｉｏｎ
ｏｆ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ．Ｔｈｅ
ｋｅｙ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ
ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ，ａｎｄｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｗｅｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ
ｓｔｕｄｉｅｄａｎｄ
ａｎａｌｙｚｅｄ。Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ
ｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ
ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ
ａｆｔ
ｆｏｌｌｏｗｓ：ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｗ目ｔｆｌ
６ｘ１０５—６．５ｘ１０。５
Ｐａ．ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅⅧ
２－３
ｈ，ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＷａｓ
３０－－４０℃，ｂｒａｎｄ
ｏｆｒｅｓｉｎＷａｓ
Ｄ１１０，ｆｌｏｗｒａｔｅ
ｏｆｍｏｔｈｅｒｌｉｑｕｏｒＷａＳ
１２０—１４０
ｇ／ｈ．ａｎｄ
ｍｉｘｉｎｇｓｐｅｅｄ
ＷａＳ
ｏｖｅｒ
３０ｒ／ｓ。Ｕｎｄｅｒｓｕｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅ
ｐｕｒｉｔｙ．ｏｆｐｒｅｐａｒｅｄ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｃｏｕｌｄ
ｒｅａｃｈ９９．９９１％，
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ；ｈｉｓｈ
ｐｕｒｉｔｙ：ｌｉｔｈｉｕｍ
ｃａｒｂｏｎａｔｅ
碳酸锂是锂化合物中最再要的锂盐．是制备其
他高纯锂化合物和锂合金的主要原料．由工业级
Ｌｉ２Ｃ０３（纯度大于９９％）制备高纯Ｌｉ２Ｃ０３（纯度大于
９９．９％）的纯化方法有苛化法、重结晶法、电解法以
及碳化法４类…。笔者以工业碳酸锂为原料．与去离
空泵；树脂柱；不锈钢桶（１００Ｌ）；数显搅拌器；温度
计；电热炉：ＷＸＹ－－４０５型原子吸收分光光度计。
１．３实验方法
称取一定量的工业碳酸锂及二次蒸馏水置于高
压反应釜。开启搅拌，通入高纯ＣＯ：并开启夹套升
温。此时发生如下反应：
子水混合成水溶液料浆．投入高压釜并通入高纯
ＣＯ：气体；过滤后将滤液依次通过离子交换树脂，然
Ｌｉ２ｃＯ，＋Ｃ０２＋Ｈ抑一－－－－－２ＬｉＨＣＯｓ
恒温恒压一定时间后碳化反应结束．过滤除去杂质
得到滤液。滤液通过离子交换柱进行离子置换，将流
出液收集。树脂柱加入二次蒸馏水进行反洗再生。流
出液经过滤后置于不锈钢桶．开启搅拌并加热．控制
后搅拌加热除去ＣＯ：气体：再经降温，过滤出沉淀，
然后在适当的温度下烘干得到纯度大于９９．９９％的
高纯Ｌｉ２ｃ０，产品。
１
实验部分
一１定温度、一一定时间后开始析出碳酸锂晶体。此时发
１．１原料
碳酸锂（工业级．技术指标见表１）：ＣＯ：（纯度≥
９９．９％）；离子交换树脂（Ｄ１ｌＯ，Ｄｌｌ３，Ｄ１５２，Ｄ４１８）。
表Ｉ
生如下反应：
２ＬｉＨＣＯ，；Ｌｉ２Ｃ０３＋ＣＯｚ
Ｔ＋Ｈ抑
将浓缩液进行过滤．母液循环利用．滤饼即为碳酸锂
晶体．将滤饼置于干燥箱控制一・定温度干燥若干小
时即得到高纯碳酸锂。
工业级碳酸锂产品技术指标
％
指标
≤Ｏ。２０≤Ｏ．０５
≤Ｏ．００８
２结果与讨论
≤ｏｆ６
１‘２氅……。。
万方数据
不锈钢高压反应釜（２ｘ１０ｅＰａ，３Ｌ）；抽滤瓶：真
”““…。１”８…８””…’”“’“。…
、…一２Ｊ渊嚣纛酸锂的转㈣及产品中的
２０１２年７月周启立等：碳化法制备高纯碳酸锂
重金属含量。
２．１．１碳化压力的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为ｌ
３００９，工业级
碳酸锂８０ｇ，碳化温度为４０℃，碳化时间为２ｈ，得
到碳酸锂的溶解量随压力变化的曲线，见图ｌ。由图
１可知：当压力为７．５ｘ１０，Ｐａ，碳酸锂的溶解量最大。
同样条件下。各母液中重金属含量（以Ｆｅ为例．
下同）检测结果见图２。由图２可知：压力在４．５ｘ１０５．
６．５ｘｌ０５
Ｐａ时，母液中铁离子含量相对较小。
圈１碳酸锂的溶解■圈２母液中Ｆｅ舍■
随压力变化曲线随压力变化曲线
２．１．２碳化时间的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为１
３００
ｇ，工业级
碳酸锂８０９。碳化温度为４０℃，碳化压力为６ｘ１０５Ｐａ，
得到碳酸锂的溶解量随时间变化的曲线，见图３。由
图３可知：碳酸锂的溶解量随着时间的延长呈现上
涨趋势．但２ｈ后碳酸锂的溶解量变化不是很明显。
因此，最佳碳化时间为２。３
ｈ。
同样条件下．各母液中重金属Ｆｅ含量随时间的
变化见图４。由图４可知：碳化２ｈ后，随时间延长
母液中铁离子含量变化不大，均在３×１０。以下。
圈３碳酸锂的溶解■圈４母液中ｎ舍量
随时间变化曲线随时间变化曲线
２．１．３碳化温度的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为１
３００
ｇ．工业级
碳酸锂８０
ｇ．碳化时间为２
ｈ．碳化压力为６×１０５
Ｐａ。
得到碳酸锂的溶解量随温度变化的曲线．见图５。由
图５可知：碳酸锂的溶解最随着温度的升高呈现上
升趋势．但４０℃后碳酸锂的溶解量变化较小。因此。
万方数据
最佳碳化温度为４０
ｑｃ左右。
同样条件下．各母液中重金属Ｆｅ含量随温度的
变化见图６。由图６可知：母液中的Ｆｅ含量随碳化
温度的上升呈现下降趋势．温度超过３０℃后，母液
中铁离子含量变化不大．均在３ｘ１０＊以下。
图５碳酸锂的溶解■图６母液中Ｆｅ含量
随温度变化曲线随温度变化曲线
通过上述实验研究．确定最佳碳化条件为：碳化
压力为６ｘｌ旷，６．５ｘｌ旷Ｐａ．碳化时间为２～３ｈ．碳化温
度为３０４０℃。
２．２碱金属离子去除条件的选择
根据杨卉芄等【２】对碳化液离子交换法提纯二次
锂的研究报告．笔者采用４种不同型号的树脂
（ＤｌｌＯ．Ｄ１１３，Ｄ１５２，Ｄ４１８）分别对母液进行处理，以
去除母液中的碱金属离子。
分别取树脂各５００
ｇ。按阳离子交换树脂的处理
方法处理后装人聚乙烯做成的离子交换柱中（长
２ｍ、６６ｃｍ）。取相同母液，分别通过不同的树脂柱。
控制母液流出速度在１２０～１４０加，流出液中№、Ｋ、
Ｃａ、Ｍｇ含量见表２。从表２可以看出，Ｄｌｌ０树脂的离
子交换能力最强。实验发现．母液的流速对树脂的交
换容量影响也很大，具体数据有待进一步实验研究。
衰２通过不同树脂柱后流出液中碱金属离子含■
指标埘（Ｎａｌ／１０４
ｔｌ，（Ｋ）／１０４
埘（Ｃａ），１０４蝴（Ｍｇ）／１０４
Ｄｌ１０
４３６．０１４９．５６８ｒ４３８，４
Ｄｌｌ３７３４７２６９４Ｂｌ２４４．６
Ｄ１５２
６２４．３２８２．６７８．８
４２．９
Ｄ４１８５８５４
２２８．０７１．５
３９．７
２．３产品的获得及提高锂回收率的途径
将经过离子交换柱后的流ｆＩ｛液．在不锈钢桶内
加热蒸发．这时碳酸氧锂分解。过滤后．母液循环再
利用．将滤饼干燥得到产品。需注意的是ＬｉＨＣＯ，分
解过程中若搅拌强度不够．粘壁现象将十分严蘑．而
且分解剧烈并放出大量的ＣＯ：气体。根据数娃搅拌
器砬示，当Ｌｉ：ＣＯ，品体开始析｛｝：时．搅拌器转速应
保持在３０“ｓ以上才不至于发生粘壁现象。
（下特弟５５页）
２０１２年７月高程达等：红外线二氧化碳气体分析器在碳酸盐生产中应用
参考文献：
５５
２）对碳化工序的调节和控制。碳化过程受到通人碳
化塔的二氧化碳浓度、流量和时问影响．二氧化碳
［１］胡庆捅．胡晓湘，宋丽英我国碳酸钙Ｔ．业生产现状及发展建
浓度高．流量大．就会缩短碳化时间，提高效率和产
品质量，但是。二氧化碳浓度过高，工艺控制难度增
大。一般通入碳化塔的二氧化碳体积分数为２５％一
议［Ｊ】．中国非金属矿１＝业导刊，２０ｌＯ．８４（４）：３－－４．
［２］宋丽英．胡晓湘．胡庆福．中困氧氧化镁生产现状与展望［】］．盐
业与化丁，２０１０，３９（５）：４４—５１．
［３］颜鑫．王佩良，舒均杰．纳米碳酸钙关键技术［Ｍ］．｜匕京：化学ｔ
业出版杜．２００７：５９．
４５％。安装在线式仪器后．能够随时得知正在通人
碳化塔的二氧化碳浓度大小．随时调节和控制二氧
［４］王玉风，张宏梅．程书明红外线气体分析仪原理及应用［Ｊ］．辽
宁化Ｔ，２０００．２９（６）：３７０—３７２．
化碳的流量大小。及时地调节和控制碳化反应的技
术参数，达到控制、优化碳酸盐质量和产量的目的。
３）仪器的实时、连续性测定和记录．所提供的数据
和图象对于企业成本核算、工艺改善和环境保护等
十分有效．对于提升企业自动化生产和管理水平具
有重要意义。４）对生产流程中的二氧化碳的在线测
定．有利于二氧化碳废气的资源化利用．减少二氧
化碳的排放．
［５】于洋．在线分析仪器［ＭＪ．北京：电子工业出版杜，２００６：１０１—
１０２．１０５．
［６］王复＊．红外线气体分析仪的发展趋势［Ｊ］．分析仪器，１９９６（４）：
２＿４．
［７］栾辉。曹丽萍，曹昆．ＣＯ：分析仅在我公司的应用［Ｊ】．纯碱Ｔ．／ｋ，
２００８（５１：３Ｉ一３３．
［８］宋钊，万方，陈晓婷。等．非分散红外线气体法测定生活垃圾填
埋气中二氧化碳［Ｊ］．环境监测管理与技术，２００８，２０（３）：４７—４９．
【９ｊ高程达．石莉雯，唐青云．红补线气体分析器在温富气体观测研
究中的应用ｆＣｌ／／第ｉ届中周在线分析仪器应用妓发展国际论
坛暨展览会论文集．北京：中国仪器仪表学会分析仪器分会．
２０１０：２７０—２７６．
５结论
在线式红外线二氧化碳分析器在碳酸盐生产中
可以得到成功应用。仪器法测定生产过程中的ＣＯ：
浓度相对于传统的吸收瓶法具有原位、在线、无损、
测定速度快、精度高、误差小等优点。在碳酸盐的生
产流程中使用在线式红外线Ｃ０７气体分析器．对煅
烧和碳化工序进行有效的监测、调节、控制，能降低
企业成本、改善工艺流程、提升企业自动化生产和管
理水平。仪器法的应用．有利于二氧化碳废气的资源
化利用．减少二氧化碳的排放。
［ＩＯ］歇建萍，马永祥．鲁奇护气化生产中在线分析仪器的选择和运
用［Ｊ］化肥Ｔ－业，２００９，３６（５）：５６—６０．
『１１１中国环境保护产业协会环境监测仪器专业委员会．我国环境
监测仪器行业２００９年发展综述［Ｊ］．中国环保产业，２０１０（５）：
１４一ｌ＆
收藕日期
作者简介
２０１２－－０ｌ—１８
高程达（１９“一），博士，高级丁程师．主要从事温室气
体．环境保护等方面的研究和应用开发工作。已发表论文
２０余篇，获得同家专利ＩＯ多项。
联系方式
ｇａｏｅｈｄ＠ｂｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｊ，ｊＬｊＬＪ一寞—●．●一●一●一●一●一’．●一●一●一●一●一●一●，●—●—羹—●—奠一叠—●—羹—凫一奠—●—夤一●—叠一女。●．●一●一●一●一●—女—生一叠．童—●Ｌ
（上接第３７页）
美国、日本的专利记载．采用碳化法最终Ｌｉ２Ｃ０，
参考文献：
［Ｉ］戴忠锋．肖小玲．李法强．等．高纯碳酸锂的制取方法探讨【Ｊ】．盐
湖研究．２００５（２）：５２—５９
产品的纯度可达９９．９９％．回收率在９０％以上…．其
中钙质量分数低于Ｉ．３ｘ１０－５．镁质量分数在４×ｌＯ‘７
以下…。笔者采用碳化法制得５批产品，Ｌｉ：Ｃ０，质量
分数均大于９９．９９１％。
［２】杨卉艽，李琦，曹跃华，等．离子交换法提纯二次锂［Ｊ］．中国资源
综合利用．２００２（５）：２２—２５．
［３】Ｋａｍｙａｂ
Ａｍｏｕｚｅｇａｒ．Ｇｕｙ
Ｓｔ
Ａｍａｎｔ．Ｓｔ￡・ｐｈ∞Ｈａｒｒｉ∞ｎ．Ｐｒ∞ｅ目ｆｏｒ
ｔｈｅ
１１．
ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
３结论
实验结果表明．采用碳化法制备高纯碳酸锂ｔ
艺可行，通过实验得到的最佳＿亡艺参数：碳化压力为
６ｘ１０５。６．５ｘ１０ｓＰａ．碳化时间为２．３ｈ．碳化温度为
ｏｆｌｉｔｈｉｕｍ
ｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＵＳ．６０４８５０７［Ｐ］．２０００－０４一
【４】Ｓｈｉｒｏ
Ｈａｒｄｕｊｉ．Ｎｏｂｕｙｕｋｉ
ａｎｄ
ＹａｍａｚａＩ‘ｉ
Ｈｉｇｈ－ｐｕｒｉｔｙ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎｍｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｈｅｒｅｏｆ：ＪＰ，６２２５２３１５［Ｐ］．１９８７—１１－０４，
３０。４０℃，树脂牌号为叭１０，母液流ｍ速度为１２０。
１４０
ｇ／ｈ．分解搅拌速度为３０
ｒ／日以上．此工艺条件下
收稿日期：２０１２－０３—０９
作者简介：周启立（１９８０一）．男．大学本科．Ｔ程师．从事生产臂理
Ｔ作．已发丧论文７篇。
联系方式：ｚｈａｕｑｌ２＠ｃｎｃｏｃ．ｃｏｒｎ．ｃｎ
制得的碳酸锂纯度为９９．９９１％。
万方数据
2024年5月13日发(作者：汤宛丝)
无机盐工业
３６ＩＮＯＲＧＡＮＩＣＣＨＥＭ［ＣＡＬＳＩＮＤＵＳＴＲＹ
第４４卷第７期
２０１２年７月
碳化法制备高纯碳酸锂
周启立．王莫飞
（中海油天津化工研究设计院，天津３００１３１）
摘要：以工业级碳酸锂为原料．采用碳化法进行提纯．对碳化温度、碳化时间、碳化压力等重要影响因素进行
了实验研究及分析，并确定了最佳反应条件。最佳工艺参数：碳化压力为６ｘｌＯＳ－６．５ｘ１０５Ｐａ，碳化时间为２—３ｈ，碳化
温度为３０一４０℃．树脂牌号为ＤｌｌＯ．母液流出速度为１２０．１４０ｅ，／ｈ，分解搅拌速度为３０ｒ／ｓ以上．此工艺条件下制得的
碳酸锉纯度为９９．９９１％。
关键词：碳化法：高纯：碳酸锂
中国分类号：ＴＱｌ３１，１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－－４９９０（２０１２）０７—００３６－０２
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ
ｂｙ
ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
ＺｈＯＨ
Ｑｉｌｉ，Ｗａｎｇ
Ｍｏｆｅｉ
（ＣＮＯＯＣ
Ｔｉｃｍｊｉｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｔｇｎ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ
３００１３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ
∞ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｗａｓ
ａｄｏｐｔｅｄ
ｆｏｒ
ｐｕｆｉｆｉｃｍｉｏｎ
ｏｆ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ．Ｔｈｅ
ｋｅｙ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ
ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ，ａｎｄｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｗｅｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ
ｓｔｕｄｉｅｄａｎｄ
ａｎａｌｙｚｅｄ。Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ
ｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ
ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ
ａｆｔ
ｆｏｌｌｏｗｓ：ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｗ目ｔｆｌ
６ｘ１０５—６．５ｘ１０。５
Ｐａ．ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅⅧ
２－３
ｈ，ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＷａｓ
３０－－４０℃，ｂｒａｎｄ
ｏｆｒｅｓｉｎＷａｓ
Ｄ１１０，ｆｌｏｗｒａｔｅ
ｏｆｍｏｔｈｅｒｌｉｑｕｏｒＷａＳ
１２０—１４０
ｇ／ｈ．ａｎｄ
ｍｉｘｉｎｇｓｐｅｅｄ
ＷａＳ
ｏｖｅｒ
３０ｒ／ｓ。Ｕｎｄｅｒｓｕｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅ
ｐｕｒｉｔｙ．ｏｆｐｒｅｐａｒｅｄ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｃｏｕｌｄ
ｒｅａｃｈ９９．９９１％，
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ；ｈｉｓｈ
ｐｕｒｉｔｙ：ｌｉｔｈｉｕｍ
ｃａｒｂｏｎａｔｅ
碳酸锂是锂化合物中最再要的锂盐．是制备其
他高纯锂化合物和锂合金的主要原料．由工业级
Ｌｉ２Ｃ０３（纯度大于９９％）制备高纯Ｌｉ２Ｃ０３（纯度大于
９９．９％）的纯化方法有苛化法、重结晶法、电解法以
及碳化法４类…。笔者以工业碳酸锂为原料．与去离
空泵；树脂柱；不锈钢桶（１００Ｌ）；数显搅拌器；温度
计；电热炉：ＷＸＹ－－４０５型原子吸收分光光度计。
１．３实验方法
称取一定量的工业碳酸锂及二次蒸馏水置于高
压反应釜。开启搅拌，通入高纯ＣＯ：并开启夹套升
温。此时发生如下反应：
子水混合成水溶液料浆．投入高压釜并通入高纯
ＣＯ：气体；过滤后将滤液依次通过离子交换树脂，然
Ｌｉ２ｃＯ，＋Ｃ０２＋Ｈ抑一－－－－－２ＬｉＨＣＯｓ
恒温恒压一定时间后碳化反应结束．过滤除去杂质
得到滤液。滤液通过离子交换柱进行离子置换，将流
出液收集。树脂柱加入二次蒸馏水进行反洗再生。流
出液经过滤后置于不锈钢桶．开启搅拌并加热．控制
后搅拌加热除去ＣＯ：气体：再经降温，过滤出沉淀，
然后在适当的温度下烘干得到纯度大于９９．９９％的
高纯Ｌｉ２ｃ０，产品。
１
实验部分
一１定温度、一一定时间后开始析出碳酸锂晶体。此时发
１．１原料
碳酸锂（工业级．技术指标见表１）：ＣＯ：（纯度≥
９９．９％）；离子交换树脂（Ｄ１ｌＯ，Ｄｌｌ３，Ｄ１５２，Ｄ４１８）。
表Ｉ
生如下反应：
２ＬｉＨＣＯ，；Ｌｉ２Ｃ０３＋ＣＯｚ
Ｔ＋Ｈ抑
将浓缩液进行过滤．母液循环利用．滤饼即为碳酸锂
晶体．将滤饼置于干燥箱控制一・定温度干燥若干小
时即得到高纯碳酸锂。
工业级碳酸锂产品技术指标
％
指标
≤Ｏ。２０≤Ｏ．０５
≤Ｏ．００８
２结果与讨论
≤ｏｆ６
１‘２氅……。。
万方数据
不锈钢高压反应釜（２ｘ１０ｅＰａ，３Ｌ）；抽滤瓶：真
”““…。１”８…８””…’”“’“。…
、…一２Ｊ渊嚣纛酸锂的转㈣及产品中的
２０１２年７月周启立等：碳化法制备高纯碳酸锂
重金属含量。
２．１．１碳化压力的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为ｌ
３００９，工业级
碳酸锂８０ｇ，碳化温度为４０℃，碳化时间为２ｈ，得
到碳酸锂的溶解量随压力变化的曲线，见图ｌ。由图
１可知：当压力为７．５ｘ１０，Ｐａ，碳酸锂的溶解量最大。
同样条件下。各母液中重金属含量（以Ｆｅ为例．
下同）检测结果见图２。由图２可知：压力在４．５ｘ１０５．
６．５ｘｌ０５
Ｐａ时，母液中铁离子含量相对较小。
圈１碳酸锂的溶解■圈２母液中Ｆｅ舍■
随压力变化曲线随压力变化曲线
２．１．２碳化时间的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为１
３００
ｇ，工业级
碳酸锂８０９。碳化温度为４０℃，碳化压力为６ｘ１０５Ｐａ，
得到碳酸锂的溶解量随时间变化的曲线，见图３。由
图３可知：碳酸锂的溶解量随着时间的延长呈现上
涨趋势．但２ｈ后碳酸锂的溶解量变化不是很明显。
因此，最佳碳化时间为２。３
ｈ。
同样条件下．各母液中重金属Ｆｅ含量随时间的
变化见图４。由图４可知：碳化２ｈ后，随时间延长
母液中铁离子含量变化不大，均在３×１０。以下。
圈３碳酸锂的溶解■圈４母液中ｎ舍量
随时间变化曲线随时间变化曲线
２．１．３碳化温度的选择
固定溶剂（二次蒸馏水）质量为１
３００
ｇ．工业级
碳酸锂８０
ｇ．碳化时间为２
ｈ．碳化压力为６×１０５
Ｐａ。
得到碳酸锂的溶解量随温度变化的曲线．见图５。由
图５可知：碳酸锂的溶解最随着温度的升高呈现上
升趋势．但４０℃后碳酸锂的溶解量变化较小。因此。
万方数据
最佳碳化温度为４０
ｑｃ左右。
同样条件下．各母液中重金属Ｆｅ含量随温度的
变化见图６。由图６可知：母液中的Ｆｅ含量随碳化
温度的上升呈现下降趋势．温度超过３０℃后，母液
中铁离子含量变化不大．均在３ｘ１０＊以下。
图５碳酸锂的溶解■图６母液中Ｆｅ含量
随温度变化曲线随温度变化曲线
通过上述实验研究．确定最佳碳化条件为：碳化
压力为６ｘｌ旷，６．５ｘｌ旷Ｐａ．碳化时间为２～３ｈ．碳化温
度为３０４０℃。
２．２碱金属离子去除条件的选择
根据杨卉芄等【２】对碳化液离子交换法提纯二次
锂的研究报告．笔者采用４种不同型号的树脂
（ＤｌｌＯ．Ｄ１１３，Ｄ１５２，Ｄ４１８）分别对母液进行处理，以
去除母液中的碱金属离子。
分别取树脂各５００
ｇ。按阳离子交换树脂的处理
方法处理后装人聚乙烯做成的离子交换柱中（长
２ｍ、６６ｃｍ）。取相同母液，分别通过不同的树脂柱。
控制母液流出速度在１２０～１４０加，流出液中№、Ｋ、
Ｃａ、Ｍｇ含量见表２。从表２可以看出，Ｄｌｌ０树脂的离
子交换能力最强。实验发现．母液的流速对树脂的交
换容量影响也很大，具体数据有待进一步实验研究。
衰２通过不同树脂柱后流出液中碱金属离子含■
指标埘（Ｎａｌ／１０４
ｔｌ，（Ｋ）／１０４
埘（Ｃａ），１０４蝴（Ｍｇ）／１０４
Ｄｌ１０
４３６．０１４９．５６８ｒ４３８，４
Ｄｌｌ３７３４７２６９４Ｂｌ２４４．６
Ｄ１５２
６２４．３２８２．６７８．８
４２．９
Ｄ４１８５８５４
２２８．０７１．５
３９．７
２．３产品的获得及提高锂回收率的途径
将经过离子交换柱后的流ｆＩ｛液．在不锈钢桶内
加热蒸发．这时碳酸氧锂分解。过滤后．母液循环再
利用．将滤饼干燥得到产品。需注意的是ＬｉＨＣＯ，分
解过程中若搅拌强度不够．粘壁现象将十分严蘑．而
且分解剧烈并放出大量的ＣＯ：气体。根据数娃搅拌
器砬示，当Ｌｉ：ＣＯ，品体开始析｛｝：时．搅拌器转速应
保持在３０“ｓ以上才不至于发生粘壁现象。
（下特弟５５页）
２０１２年７月高程达等：红外线二氧化碳气体分析器在碳酸盐生产中应用
参考文献：
５５
２）对碳化工序的调节和控制。碳化过程受到通人碳
化塔的二氧化碳浓度、流量和时问影响．二氧化碳
［１］胡庆捅．胡晓湘，宋丽英我国碳酸钙Ｔ．业生产现状及发展建
浓度高．流量大．就会缩短碳化时间，提高效率和产
品质量，但是。二氧化碳浓度过高，工艺控制难度增
大。一般通入碳化塔的二氧化碳体积分数为２５％一
议［Ｊ】．中国非金属矿１＝业导刊，２０ｌＯ．８４（４）：３－－４．
［２］宋丽英．胡晓湘．胡庆福．中困氧氧化镁生产现状与展望［】］．盐
业与化丁，２０１０，３９（５）：４４—５１．
［３］颜鑫．王佩良，舒均杰．纳米碳酸钙关键技术［Ｍ］．｜匕京：化学ｔ
业出版杜．２００７：５９．
４５％。安装在线式仪器后．能够随时得知正在通人
碳化塔的二氧化碳浓度大小．随时调节和控制二氧
［４］王玉风，张宏梅．程书明红外线气体分析仪原理及应用［Ｊ］．辽
宁化Ｔ，２０００．２９（６）：３７０—３７２．
化碳的流量大小。及时地调节和控制碳化反应的技
术参数，达到控制、优化碳酸盐质量和产量的目的。
３）仪器的实时、连续性测定和记录．所提供的数据
和图象对于企业成本核算、工艺改善和环境保护等
十分有效．对于提升企业自动化生产和管理水平具
有重要意义。４）对生产流程中的二氧化碳的在线测
定．有利于二氧化碳废气的资源化利用．减少二氧
化碳的排放．
［５】于洋．在线分析仪器［ＭＪ．北京：电子工业出版杜，２００６：１０１—
１０２．１０５．
［６］王复＊．红外线气体分析仪的发展趋势［Ｊ］．分析仪器，１９９６（４）：
２＿４．
［７］栾辉。曹丽萍，曹昆．ＣＯ：分析仅在我公司的应用［Ｊ】．纯碱Ｔ．／ｋ，
２００８（５１：３Ｉ一３３．
［８］宋钊，万方，陈晓婷。等．非分散红外线气体法测定生活垃圾填
埋气中二氧化碳［Ｊ］．环境监测管理与技术，２００８，２０（３）：４７—４９．
【９ｊ高程达．石莉雯，唐青云．红补线气体分析器在温富气体观测研
究中的应用ｆＣｌ／／第ｉ届中周在线分析仪器应用妓发展国际论
坛暨展览会论文集．北京：中国仪器仪表学会分析仪器分会．
２０１０：２７０—２７６．
５结论
在线式红外线二氧化碳分析器在碳酸盐生产中
可以得到成功应用。仪器法测定生产过程中的ＣＯ：
浓度相对于传统的吸收瓶法具有原位、在线、无损、
测定速度快、精度高、误差小等优点。在碳酸盐的生
产流程中使用在线式红外线Ｃ０７气体分析器．对煅
烧和碳化工序进行有效的监测、调节、控制，能降低
企业成本、改善工艺流程、提升企业自动化生产和管
理水平。仪器法的应用．有利于二氧化碳废气的资源
化利用．减少二氧化碳的排放。
［ＩＯ］歇建萍，马永祥．鲁奇护气化生产中在线分析仪器的选择和运
用［Ｊ］化肥Ｔ－业，２００９，３６（５）：５６—６０．
『１１１中国环境保护产业协会环境监测仪器专业委员会．我国环境
监测仪器行业２００９年发展综述［Ｊ］．中国环保产业，２０１０（５）：
１４一ｌ＆
收藕日期
作者简介
２０１２－－０ｌ—１８
高程达（１９“一），博士，高级丁程师．主要从事温室气
体．环境保护等方面的研究和应用开发工作。已发表论文
２０余篇，获得同家专利ＩＯ多项。
联系方式
ｇａｏｅｈｄ＠ｂｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｊ，ｊＬｊＬＪ一寞—●．●一●一●一●一●一’．●一●一●一●一●一●一●，●—●—羹—●—奠一叠—●—羹—凫一奠—●—夤一●—叠一女。●．●一●一●一●一●—女—生一叠．童—●Ｌ
（上接第３７页）
美国、日本的专利记载．采用碳化法最终Ｌｉ２Ｃ０，
参考文献：
［Ｉ］戴忠锋．肖小玲．李法强．等．高纯碳酸锂的制取方法探讨【Ｊ】．盐
湖研究．２００５（２）：５２—５９
产品的纯度可达９９．９９％．回收率在９０％以上…．其
中钙质量分数低于Ｉ．３ｘ１０－５．镁质量分数在４×ｌＯ‘７
以下…。笔者采用碳化法制得５批产品，Ｌｉ：Ｃ０，质量
分数均大于９９．９９１％。
［２】杨卉艽，李琦，曹跃华，等．离子交换法提纯二次锂［Ｊ］．中国资源
综合利用．２００２（５）：２２—２５．
［３】Ｋａｍｙａｂ
Ａｍｏｕｚｅｇａｒ．Ｇｕｙ
Ｓｔ
Ａｍａｎｔ．Ｓｔ￡・ｐｈ∞Ｈａｒｒｉ∞ｎ．Ｐｒ∞ｅ目ｆｏｒ
ｔｈｅ
１１．
ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
３结论
实验结果表明．采用碳化法制备高纯碳酸锂ｔ
艺可行，通过实验得到的最佳＿亡艺参数：碳化压力为
６ｘ１０５。６．５ｘ１０ｓＰａ．碳化时间为２．３ｈ．碳化温度为
ｏｆｌｉｔｈｉｕｍ
ｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＵＳ．６０４８５０７［Ｐ］．２０００－０４一
【４】Ｓｈｉｒｏ
Ｈａｒｄｕｊｉ．Ｎｏｂｕｙｕｋｉ
ａｎｄ
ＹａｍａｚａＩ‘ｉ
Ｈｉｇｈ－ｐｕｒｉｔｙ
ｌｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎｍｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｈｅｒｅｏｆ：ＪＰ，６２２５２３１５［Ｐ］．１９８７—１１－０４，
３０。４０℃，树脂牌号为叭１０，母液流ｍ速度为１２０。
１４０
ｇ／ｈ．分解搅拌速度为３０
ｒ／日以上．此工艺条件下
收稿日期：２０１２－０３—０９
作者简介：周启立（１９８０一）．男．大学本科．Ｔ程师．从事生产臂理
Ｔ作．已发丧论文７篇。
联系方式：ｚｈａｕｑｌ２＠ｃｎｃｏｃ．ｃｏｒｎ．ｃｎ
制得的碳酸锂纯度为９９．９９１％。
万方数据