锂电池碳酸氢锂溶液去除钙镁离子案例

锂及其盐类是国民经济和建设中具有重要意义的战略物资，也是与人们生活息息相关的能源材料。而碳酸锂作为锂盐的基础盐，可作铝冶炼的电解浴添加剂，亦可用于合成橡胶、染料、半导体等方面。电池级碳酸锂主要用于制备钴酸锂、锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等锂离子电池正极材料。

近年来随着锂电池行业的快速发展，促使生产锂电池正极材料的主要原料碳酸锂的需求量大幅增加。 目前制备碳酸锂的基本过程为：

晒盐浓缩或矿石分解后浓缩富集Li —除杂(依次除去Fe、Mn、Pb、Ca、Mg、Na、K等杂质)一转型沉淀为粗碳酸锂一溶解后深度除杂一二次沉淀为碳酸锂。该过程中主要采用了沉淀法除杂，效果受所形成难溶盐溶解度的影响较大。

同时由于部分沉淀形成了可溶性胶体，使其除去效果并不理想。尤其是 Ca、Mg的性质与Li十分相似，难以除尽。因此只能获得工业碳酸锂，其中仍有一定含量的 Ca、Mg、Fe、Na、K等多种阳离子杂质，不能直接用于锂电池材料的制备。

目前常见的电池级碳酸锂制备方法是将工业碳酸锂酸化或通过CO2使其形成LiHCO3 溶液，利用各种离子交换树脂或各种试剂进一步深度除杂，通过加热使LiHCO3分解，重结晶成Li2CO3后，再洗涤净化而成。

这些方法的除杂效果并不理想，尤其是所加入的各种化学制剂自身还需要通过洗涤除去，使得大规模工业化生产中，碳酸锂中杂质离子的含量难以控制，产品质量不能。

项目概况

生产锂离子电池、锰酸锂、锰酸锂前驱体、磷酸铁锂、磷酸铁锂前驱体、三元材料等是某新能源公司主营业务之一，碳酸氢锂溶液在氢化沉淀出大部分钙和基本全部镁后，仍有部分钙镁残余，如果进入蒸发器，会造成蒸发器的结垢，需要停产清洗会影响正常生产，所以需要通过树脂法深度去除钙镁离子。

该项目入水钙镁含量为100mg/l，要求做到钙镁小于5mg/l，科海思技术团队结合业主实际需求和CH-93树脂的性能优势，根据项目具体情况采用串联运行工艺，通过膦酸基官能团高盐环境下去除钙镁离子。

经过初步除杂过滤后的碳酸氢锂溶液进入树脂柱，通过树脂上的螯合基团对溶液中的钙、镁离子进行选择性吸附。经过树脂选择性吸附后，产水流出的是碳酸氢锂合格的溶液。同时，随着钙、镁越来越多的在树脂上吸附并终达到饱和，停止进料开始再生树脂，用盐酸将吸附饱和的钙、镁离子进行洗脱，再用氢氧化钠转型树脂，如此树脂恢复到初始状态，进行周期性吸附钙、镁离子。

CH-93是包含氨甲膦酸基连接到聚苯乙烯共聚物的一种极的大孔树脂，是一种用于高盐水除钙镁螯合树脂。它从含有一价阳离子的废水处理中选择性的除去二价金属阳离子。使二价金属阳离子以及由其他二价阳离子可以像钙一样容易地从一价阳离子中分离出来。

后项目验收，钙镁含量从入水的100mg/l，做到1mg/l以下，并且出水稳定。