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4N級高純碳酸鋰碳酸鋰廣泛應用於陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和鋰電池、鋰合金、醫藥等領域，也是製備各種鋰化合物的原料。

1、課題來源與背景

碳酸鋰廣泛應用於陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和鋰電池、鋰合金、醫藥等領域，也是製備各種鋰化合物的原料。但由於用途不同，對碳酸鋰的純度及粒度也會有不同的要求。99.9％的高純碳酸鋰用於鋰離子電池的正極材料;99.99％的高純碳酸鋰用於鋰離子電池的電解質。隨着鋰產品在高科技領域的應用範圍不斷擴大，國內外對鋰鹽的需求量也日益增長，對產品的純度要求也越來越高，因此開發高附加值的高純鋰鹽產品已經勢在必行。 新能源汽車動力電池壽命通常在5-8年，隨着新能源汽車產業的迅猛發展，預計到2020年，國內動力電池報廢量將超過24.8萬噸，到2025年可達約78萬噸。國內從事鋰離子電池回收處理生產碳酸鋰的企業如湖南邦普、格林美、華友鈷業、贛州豪鵬等主要通過拆解、破碎後，將正負極材料的混粉，通過酸浸、萃取、沉鋰等工藝生產鎳、鈷、錳鹽和電池級碳酸鋰（含鋰99.5%），由於其採用後提鋰技術，相應的酸、水和萃取提純成本都較高，同時由於硫酸浸出使得含鋰溶液中雜質的含量較高，難以製備高純度的碳酸鋰產品。

2、研究目的與意義

碳酸鋰廣泛應用於陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和鋰電池、鋰合金、醫藥等領域，也是製備各種鋰化合物的原料。但由於用途不同，對碳酸鋰的純度及粒度也會有不同的要求。99.9％的高純碳酸鋰用於鋰離子電池的正極材料;99.99％的高純碳酸鋰用於鋰離子電池的電解質。隨着鋰產品在高科技領域的應用範圍不斷擴大，國內外對鋰鹽的需求量也日益增長，對產品的純度要求也越來越高，因此開發高附加值的高純鋰鹽產品已經勢在必行。 新能源汽車動力電池壽命通常在5-8年，隨着新能源汽車產業的迅猛發展，預計到2020年，國內動力電池報廢量將超過24.8萬噸，到2025年可達約78萬噸。國內從事鋰離子電池回收處理生產碳酸鋰的企業如湖南邦普、格林美、華友鈷業、贛州豪鵬等主要通過拆解、破碎後，將正負極材料的混粉，通過酸浸、萃取、沉鋰等工藝生產鎳、鈷、錳鹽和電池級碳酸鋰（含鋰99.5%），由於其採用後提鋰技術，相應的酸、水和萃取提純成本都較高，同時由於硫酸浸出使得含鋰溶液中雜質的含量較高，難以製備高純度的碳酸鋰產品。

3、主要論點和論據

一、新產品開發生產採用的新技術原理。 正負極黑粉分離應用了浮選技術，浮選原理是利用礦物表面物理化學性質的不同來分選礦物的選礦方法。 焙燒水浸提鋰技術，利用鋰的金屬特性，選擇性的與鹼金屬反應生成可溶性的鋰鹽，從而實現鋰進入溶液而與不溶的鎳、鈷、錳渣分離。 沉鋰-碳化-除雜-脫碳純化技術，利用碳酸鋰與二氧化碳反應生成碳酸氫鋰，再通過樹脂技術對溶液中的雜質離子進行吸附，純化後的碳酸氫鋰在加熱的情況下，分解生成碳酸鋰沉澱和二氧化碳。

二、新產品開發生產的工藝路線。 以報廢鋰離子電池拆解、破碎後產出的正負極混和黑粉為原料，採用浮選-焙燒-水浸-沉鋰-碳化-除雜-脫碳的工藝技術路線（詳見圖1），製備4N級高純碳酸鋰，填補了以正負極黑粉為原料採用鹼法焙燒浸出工藝生產高純碳酸鋰的空白，是處理正負極黑粉的一個新的思路和方法。

4、創見與創新

一、以報廢鋰離子電池拆解、破碎後產出的正負極混和黑粉為原料，採用浮選-焙燒-水浸-沉鋰-碳化-除雜-脫碳的工藝技術，製備4N級高純碳酸鋰。與傳統將報廢鋰離子電池拆解、破碎後產出的正負極混和黑粉直接進行酸溶、除雜、萃取製備鎳鈷錳鹽，萃余液再處理製備碳酸鋰完全不同，本工藝對黑粉預處理後，優先提鋰，製備高純碳酸鋰，提鋰後的鎳鈷錳渣再用酸溶、除雜、萃取的傳統工藝製備鎳鈷錳鹽。本工藝使鋰的回收率大大提高，同時也減輕了鎳鈷錳提取過程中酸和水的消耗，也便於萃取工藝的優化並減少設備投入。

二、採用前端焙燒、水浸提鋰技術，實現鋰與鎳鈷錳渣的分離。經浮選壓濾後的正極材料、約20%負極石墨材料、鹼金屬催化劑等混勻，在400-500℃下焙燒2-6小時，在石墨材料提供的還原氣氛下，正極材料混合物中的鋰可以在較低的溫度與鹼金屬催化劑反應生成可溶於水的鋰鹽，然後將焙燒產物用20-80℃的水溶液進行浸出，得到可溶性的鋰鹽溶液，實現可溶性鋰鹽與不溶性的鎳鈷錳沉澱的分離，減輕後繼鎳鈷錳處理工序的處理量，特別是大大減輕了對萃取洗滌工序的影響。

三、採用碳化-除雜-脫碳的工藝技術，對含鋰溶液進行純化。通過將漿化後碳酸鋰溶液碳化處理，製備成可溶性的鋰鹽溶液，溶液進行精濾後再通過樹脂或膜處理技術將鋰溶液中的雜質元素吸附，降低溶液中雜質的含量，再進行脫碳沉鋰，確保碳酸鋰的品質。

5、社會經濟效益

根據市場調查及反饋，市場前景十分看好，現行價格為：92500元/噸，完全投產後年銷售收入可達1.0545億元，銷售稅金1192萬元，銷售利潤可達1899萬元。