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4N级高纯碳酸锂碳酸锂广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和锂电池、锂合金、医药等领域，也是制备各种锂化合物的原料。

1、课题来源与背景

碳酸锂广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和锂电池、锂合金、医药等领域，也是制备各种锂化合物的原料。但由于用途不同，对碳酸锂的纯度及粒度也会有不同的要求。99.9％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的正极材料;99.99％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的电解质。随着锂产品在高科技领域的应用范围不断扩大，国内外对锂盐的需求量也日益增长，对产品的纯度要求也越来越高，因此开发高附加值的高纯锂盐产品已经势在必行。 新能源汽车动力电池寿命通常在5-8年，随着新能源汽车产业的迅猛发展，预计到2020年，国内动力电池报废量将超过24.8万吨，到2025年可达约78万吨。国内从事锂离子电池回收处理生产碳酸锂的企业如湖南邦普、格林美、华友钴业、赣州豪鹏等主要通过拆解、破碎后，将正负极材料的混粉，通过酸浸、萃取、沉锂等工艺生产镍、钴、锰盐和电池级碳酸锂（含锂99.5%），由于其采用后提锂技术，相应的酸、水和萃取提纯成本都较高，同时由于硫酸浸出使得含锂溶液中杂质的含量较高，难以制备高纯度的碳酸锂产品。

2、研究目的与意义

碳酸锂广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天和锂电池、锂合金、医药等领域，也是制备各种锂化合物的原料。但由于用途不同，对碳酸锂的纯度及粒度也会有不同的要求。99.9％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的正极材料;99.99％的高纯碳酸锂用于锂离子电池的电解质。随着锂产品在高科技领域的应用范围不断扩大，国内外对锂盐的需求量也日益增长，对产品的纯度要求也越来越高，因此开发高附加值的高纯锂盐产品已经势在必行。 新能源汽车动力电池寿命通常在5-8年，随着新能源汽车产业的迅猛发展，预计到2020年，国内动力电池报废量将超过24.8万吨，到2025年可达约78万吨。国内从事锂离子电池回收处理生产碳酸锂的企业如湖南邦普、格林美、华友钴业、赣州豪鹏等主要通过拆解、破碎后，将正负极材料的混粉，通过酸浸、萃取、沉锂等工艺生产镍、钴、锰盐和电池级碳酸锂（含锂99.5%），由于其采用后提锂技术，相应的酸、水和萃取提纯成本都较高，同时由于硫酸浸出使得含锂溶液中杂质的含量较高，难以制备高纯度的碳酸锂产品。

3、主要论点和论据

一、新产品开发生产采用的新技术原理。 正负极黑粉分离应用了浮选技术，浮选原理是利用矿物表面物理化学性质的不同来分选矿物的选矿方法。 焙烧水浸提锂技术，利用锂的金属特性，选择性的与碱金属反应生成可溶性的锂盐，从而实现锂进入溶液而与不溶的镍、钴、锰渣分离。 沉锂-碳化-除杂-脱碳纯化技术，利用碳酸锂与二氧化碳反应生成碳酸氢锂，再通过树脂技术对溶液中的杂质离子进行吸附，纯化后的碳酸氢锂在加热的情况下，分解生成碳酸锂沉淀和二氧化碳。

二、新产品开发生产的工艺路线。 以报废锂离子电池拆解、破碎后产出的正负极混和黑粉为原料，采用浮选-焙烧-水浸-沉锂-碳化-除杂-脱碳的工艺技术路线（详见图1），制备4N级高纯碳酸锂，填补了以正负极黑粉为原料采用碱法焙烧浸出工艺生产高纯碳酸锂的空白，是处理正负极黑粉的一个新的思路和方法。

4、创见与创新

一、以报废锂离子电池拆解、破碎后产出的正负极混和黑粉为原料，采用浮选-焙烧-水浸-沉锂-碳化-除杂-脱碳的工艺技术，制备4N级高纯碳酸锂。与传统将报废锂离子电池拆解、破碎后产出的正负极混和黑粉直接进行酸溶、除杂、萃取制备镍钴锰盐，萃余液再处理制备碳酸锂完全不同，本工艺对黑粉预处理后，优先提锂，制备高纯碳酸锂，提锂后的镍钴锰渣再用酸溶、除杂、萃取的传统工艺制备镍钴锰盐。本工艺使锂的回收率大大提高，同时也减轻了镍钴锰提取过程中酸和水的消耗，也便于萃取工艺的优化并减少设备投入。

二、采用前端焙烧、水浸提锂技术，实现锂与镍钴锰渣的分离。经浮选压滤后的正极材料、约20%负极石墨材料、碱金属催化剂等混匀，在400-500℃下焙烧2-6小时，在石墨材料提供的还原气氛下，正极材料混合物中的锂可以在较低的温度与碱金属催化剂反应生成可溶于水的锂盐，然后将焙烧产物用20-80℃的水溶液进行浸出，得到可溶性的锂盐溶液，实现可溶性锂盐与不溶性的镍钴锰沉淀的分离，减轻后继镍钴锰处理工序的处理量，特别是大大减轻了对萃取洗涤工序的影响。

三、采用碳化-除杂-脱碳的工艺技术，对含锂溶液进行纯化。通过将浆化后碳酸锂溶液碳化处理，制备成可溶性的锂盐溶液，溶液进行精滤后再通过树脂或膜处理技术将锂溶液中的杂质元素吸附，降低溶液中杂质的含量，再进行脱碳沉锂，确保碳酸锂的品质。

5、社会经济效益

根据市场调查及反馈，市场前景十分看好，现行价格为：92500元/吨，完全投产后年销售收入可达1.0545亿元，销售税金1192万元，销售利润可达1899万元。