本發明屬于鹽湖鹵水制備氫氧化鋰的技術領域，特別涉及一種從鹽湖富鋰鹵水直接制取電池級單水氫氧化鋰的方法。

背景技術：

近年來，有關新能源汽車和鋰產業發展的多個政策相繼出臺，有力地推動了新能源汽車產業的發展，對高安全、高性能鋰電材料的需求出現了更大的增長，進一步促進了鋰產業加快技術進步和升級。

隨著動力鋰電池的逐步產業化，對氫氧化鋰的需求被迅速放大，需求增速大于供給增速的趨勢將使得上游礦產資源投資價值凸現。氫氧化鋰主要用于nca、ncm811等高鎳三元以及部分磷酸鐵鋰正極材料，2017～2020年需求爆發性不可小視(當前nca主要用于特斯拉-松下系統)，補強氫氧化鋰、夯實市場份額的必要性十足。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種利用鹽湖富鋰鹵水直接制取電池級單水氫氧化鋰的方法。

本發明所采取的技術方案是：

利用鹽湖富鋰鹵水直接制取電池級單水氫氧化鋰的方法，包括以下步驟：

(1)鹽湖富鋰鹵水加熱至60～90℃后，依次加入氯化鋇溶液或強堿溶液或碳酸鹽溶液中的一種或兩種或三種，得到深度除雜富鋰鹵水；

(2)將深度除雜富鋰鹵水依次通過特效硼吸附樹脂、螯合樹脂后得到凈化后的富鋰鹵水；

(3)凈化后的富鋰鹵水用雙極膜電滲析設備進行水裂解，得到堿液和酸液，分別收集堿液和酸液；

(4)堿液蒸發結晶，得到氫氧化鋰粗品；酸液收集用于鹽湖鹵水酸化沉淀提硼酸；

(5)氫氧化鋰粗品用水溶解后蒸發濃縮，析出的晶體經水洗滌干燥即可得到電池級單水氫氧化鋰。

優選的，步驟(1)采用的鹽湖富鋰鹵水為：經電滲析法、溶劑萃取法、吸附法、煅燒法等方法制備的li⁺離子濃度≥5g/l，mg²⁺離子濃度≤5g/l的低鎂富鋰鹵水。

優選的，步驟(1)采用的堿液為氫氧化鈉溶液或/和氫氧化鋰溶液中的至少一種；

優選的，步驟(1)采用的碳酸鹽溶液為碳酸鈉溶液、碳酸鋰溶液中的至少一種。

優選的，步驟(2)采用的特效硼吸附樹脂為三氯氫硅純化除硼樹脂。

優選的，步驟(2)中采用的螯合樹脂為胺基磷酸型離子膜燒堿螯合樹脂或胺基羧酸型離子膜燒堿螯合樹脂中的一種。

優選的，步驟(2)中的凈化后富鋰鹵水需滿足以下條件：licl含量為30～310g/l；ca²⁺≤0.02mg/l；mg²⁺≤0.02mg/l；si≤2.3mg/l；ba²⁺≤0.1mg/l；sr²⁺≤0.3mg/l；fe³⁺≤0.02mg/l；so4^2-≤7g/l；naclo3≤12g/l。

優選的，步驟(3)中的雙極膜是由聚全氟乙烯或聚偏氟乙烯陽離子選擇性透過膜與聚全氟乙烯或聚偏氟乙烯陰離子選擇性透過膜復合而成的雙極膜；該膜陽離子選擇性透過部分至少帶有-so3h、-po3h2、-cooh、-c6h4oh等基團中的一種，陰離子選擇性透過部分至少帶有-nh3⁺、-rnh2⁺、-r2nh⁺、-r3n⁺、-r3p⁺、-r2s²⁺等基團中的至少一種。

優選的，步驟(3)中的雙極膜電滲析設備的工作電壓為10v～50v，工作電流為20a～400a。

優選的，步驟(4)中的蒸發器為三效強制循環蒸發器、mvr蒸發器中的至少一種。

優選的，步驟(5)所述的水為去離子水。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1.本發明實現了鋰業鹽湖富鋰鹵水直接制取電池級氫氧化鋰，較傳統的礦石法制備氫氧化鋰工藝和碳酸鋰轉化工藝具有成本低、收率高、無三廢排放等優點。

2.本發明在富鋰鹵水電裂解后的產物為堿液和酸液，其中堿液為氫氧化鋰和氫氧化鈉的混合物，酸液為鹽酸溶液。較傳統的離子膜法有不產生氯氣和氫氣等危險氣體的優點。

3.本發明在富鋰鹵水電裂解后直接得到鹽酸，省去了傳統離子膜法的氯氣和氫氣的處理設施，且得到的鹽酸可以用于鹽湖鹵水中硼酸的酸化沉淀工藝，符合鹽湖資源綜合利用的要求。

4.本發明可以實現鹽湖鹵水法電池級單水氫氧化鋰產品的一次下線。

5.本發明得到的氫氧化鈉副產品可以用于鹽湖富鋰鹵水的深度除鎂，省去了氫氧化鈉、碳酸鈉等原輔料的采購成本和運輸成本。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明的技術方案，但不限制本發明的技術方案。

(1).將經離子遷移電滲析技術鎂鋰分離后的富鋰鹵水測na⁺、li⁺、so4^2-、mg²⁺、ca²⁺后泵入精制反應釜中，根據分析結果加入稍量的氯化鋇溶液，60～80℃反應30min，然后加入naoh溶液于60～80℃反應60min，然后加入適量的na2co3溶液反應30min后，泵入板式壓濾機中進行過濾，得到的濾液為深度除雜富鋰鹵水，固相為氫氧化鎂、碳酸鈣和硫酸鋇。

(2).將上述深度除雜富鋰鹵水泵入除硼樹脂柱、螯合樹脂柱進行凈化，上柱流速為1.5bv，凈化后的富鋰鹵水中各組分為：licl含量為30g/l；ca²⁺≤0.01mg/l；mg²⁺≤0.01mg/l；si≤2.3mg/l；ba²⁺≤0.1mg/l；sr²⁺≤0.3mg/l；fe³⁺≤0.02mg/l；so4^2-≤0.01mg/l；naclo3≤12g/l.

(3).將凈化后富鋰鹵水泵入雙極膜電滲析設備，進行循環水裂解。工作電壓為20v，起始電流為10a，終止電流為400a。

(4).對雙極膜電滲析得到的堿液進行減壓蒸發濃縮，濃縮至溶液中na⁺≥300g/l時，過濾，并對得到的濾餅進行漿洗和淋洗，得到氫氧化鋰粗品。

(5).將上述氫氧化鋰粗品用去離子水溶解后進行重結晶后過濾干燥即可得到電池級氫氧化鋰。

實施例1

(1)將15m³經離子遷移電滲析技術鎂鋰分離后的富鋰鹵水泵入精制反應釜中，測得na⁺含量為4.2g/l，li⁺含量為11.78g/l，so4^2-含量為9μg/ml，mg²⁺含量為2.4g/l，ca²⁺含量為6μg/ml；根據分析結果，該富鋰鹵水無需加入氯化鋇溶液和碳酸鈉溶液。將富鋰鹵水加熱至80℃加入400lnaoh溶液(30％，w/w)調至ph＝12，反應60min，泵入板式壓濾機中進行過濾，得到的濾液為深度除雜富鋰鹵水。

(2).將上述深度除雜富鋰鹵水泵入除硼樹脂柱、螯合樹脂柱進行凈化，上柱流速為1.5bv，凈化后的富鋰鹵水中各組分為：li⁺含量為10.65g/l；ca²⁺含量為0.005μg/ml；mg²⁺含量為0.008μg/ml；si含量為2.1μg/ml；ba²⁺含量為0.080μg/ml；sr²⁺含量為0.27μg/ml；fe³⁺含量為0.017μg/ml；so4^2-含量為0.008μg/ml；naclo3為10g/l。

(3).將凈化后富鋰鹵水泵入雙極膜電滲析設備，進行循環水裂解。工作電壓為20v，起始電流為10a，終止電流為400a，雙極膜電滲析系統使用膜的是由聚全氟乙烯陽離子選擇性透過膜與聚全氟乙烯陰離子選擇性透過膜復合而成的雙極膜。

(4).對雙極膜電滲析得到的堿液進行減壓蒸發濃縮，濃縮至溶液中na⁺含量為250g/l時，過濾，并對得到的濾餅進行漿洗和淋洗，得到氫氧化鋰粗品854kg。

(5).將上述氫氧化鋰粗品用純凈水溶解后進行重結晶后過濾干燥后得到電池級單水氫氧化鋰683kg，首次收率為71.3％，氫氧化鋰母液循環利用，鋰離子綜合收率為99％，產品達到電池級單水氫氧化鋰國家標準：gbt26008-2010。

實施例2

(1).將1.5m³經吸附法鎂鋰分離后的富鋰鹵水泵入精制反應釜中，測得na⁺含量為5.6g/l，li⁺含量為7.8g/l，so4^2-含量為0.4g/l，mg²⁺含量為3.5g/l，ca²⁺含量為0.1g/l；將富鋰鹵水加熱至80℃加入5lbacl溶液(30％，w/w)反應30min，然后加入30lnaoh溶液(30％，w/w)，調至ph＝11，反應60min，再加入2lna2co3溶液(30％，w/w)，反應30min，泵入板式壓濾機中進行過濾，得到的濾液為深度除雜富鋰鹵水。

(2).將上述深度除雜富鋰鹵水泵入除硼樹脂柱、螯合樹脂柱進行凈化，上柱流速為1.5bv，凈化后的富鋰鹵水中各組分為：li⁺含量為6.4g/l；ca²⁺含量為0.007μg/ml；mg²⁺含量為4ppb；si含量為2.3μg/ml；ba²⁺含量為0.1μg/ml；fe³⁺含量為0.02μg/ml；so4^2-含量為0.01μg/ml；naclo3為8g/l。

(3).將凈化后富鋰鹵水泵入雙極膜電滲析設備，進行循環水裂解。工作電壓為20v，起始電流為10a，終止電流為400a，雙極膜電滲析系統使用膜的是由聚偏氟乙烯陽離子選擇性透過膜與聚偏氟乙烯陰離子選擇性透過膜復合而成的雙極膜。

(4).對雙極膜電滲析得到的堿液進行減壓蒸發濃縮，濃縮至溶液中na⁺含量為240g/l時，過濾，并對得到的濾餅進行漿洗和淋洗，得到氫氧化鋰粗品38.8kg。

(5).將上述氫氧化鋰粗品用純凈水溶解后進行重結晶后過濾干燥后得到電池級單水氫氧化鋰31.04kg，首次收率為54.7％，鋰離子綜合收率為92％，產品達到電池級單水氫氧化鋰國家標準：gbt26008-2010。

實施例3

(1).將5m³經離心萃取技術鎂鋰分離后的富鋰鹵水泵入精制反應釜中，測得na⁺含量為2.1g/l，li⁺含量為6.4g/l，so4^2-含量為9μg/ml，mg²⁺含量為0.2g/l，ca²⁺含量為4μg/ml；根據分析結果，該富鋰鹵水無需加入氯化鋇溶液和碳酸鈉溶液。將富鋰鹵水加熱至80℃加入12lnaoh溶液(30％，w/w)，調至ph＝10，反應60min，泵入板式壓濾機中進行過濾，得到的濾液為深度除雜富鋰鹵水。

(2).將上述深度除雜富鋰鹵水泵入除硼樹脂柱、螯合樹脂柱進行凈化，上柱流速為1.5bv，凈化后的富鋰鹵水中各組分為：li⁺含量為5.8g/l；ca²⁺含量為0.004μg/ml；mg²⁺含量為0.007μg/ml；si含量為1.2μg/ml；fe³⁺含量為0.03μg/ml；so4^2-含量為0.006μg/ml；naclo3為5g/l。

(3).將凈化后富鋰鹵水泵入雙極膜電滲析設備，進行循環水裂解。工作電壓為20v，起始電流為10a，終止電流為400a，雙極膜電滲析系統使用的膜是由聚全氟乙烯陽離子選擇性透過膜與聚偏氟乙烯陰離子選擇性透過膜復合而成的雙極膜。

(4).對雙極膜電滲析得到的堿液進行減壓蒸發濃縮，濃縮至溶液中na⁺含量為200g/l時，過濾，并對得到的濾餅進行漿洗和淋洗，得到氫氧化鋰粗品135.4kg。

(5).將上述氫氧化鋰粗品用純凈水溶解后進行重結晶后過濾干燥后得到電池級單水氫氧化鋰108.4kg，首次收率為62.3％，鋰離子綜合收率為99％，產品達到電池級單水氫氧化鋰國家標準：gbt26008-2010。