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碳酸氢锂热分解结晶过程的研究 　　摘 要：本文研究了LiHCO3溶液热分解结晶过程中Li+含量、热分解温度、搅拌速率以及晶种对Li2CO3产率和杂质含量的影响。试验结果表明，热分解温度越高，Li2CO3产率越大，而不同热解温度会影响到Li2CO3中的杂质含量;热分解时LiHCO3溶液中Li+浓度越高，得到的Li2CO3产率越大，还可以减轻“黏壁”现象;搅拌速率能够显著的影响到热分解过程的“黏壁”现象，较大的搅拌速率会使“黏壁”现象明显减轻;晶种和添加剂的加入可以有效地解决“黏壁”现象，从而提高Li2CO3的产率;LiHCO3溶液经过离子交换精制，然后再热分解可以提高Li2CO3的纯度。经过试验得到的较佳热分解条件为：热分解温度70℃、LiHCO3溶液中Li+浓度为8.5g/L、搅拌速率为500rpm，热分解前加入晶种。在此条件下，经过离子交换精制后LiHCO3溶液通过热分解结晶得到的Li2CO3的纯度及杂质含量均能满足电池级碳酸锂的要求 关键词：碳酸锂;碳酸氢锂;热分解 中图分类号： TQ131.11 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）33-181-3 0 引言 我国在高纯碳酸锂（Li2CO3）领域相对于发达国家还有一定的差距。近年来，将工业级碳酸锂经过分离纯化制备高纯碳酸锂的方法主要有苛化法、重结晶法、尿素沉淀法、碳酸氢铵沉淀法及碳化分解法等。碳化法是在粗碳酸锂的悬浮中通入二氧化碳，将难容的碳酸锂转化为溶解度较高的碳酸氢锂（LiHCO3），碳酸氢锂溶液经过热分解反应得到高纯的碳酸锂，这种方法的优点是二氧化碳不会引入其他的杂质离子，经过纯化后得到的碳酸锂产品纯度较高，有着广阔的应用前景 1 试验材料及仪器 1.1 主要试验材料 碳酸氢锂溶液中主要成分含量见表1 表1 碳酸氢锂溶液主要成分含量表 [成分＼amp;Ba2+＼amp;Ca2+＼amp;K+＼amp;Mg2+＼amp;Na+＼amp;Li+＼amp;SO42-＼amp;含量（mg/L）＼amp;22.380＼amp;5.109＼amp;0.933＼amp;14.610＼amp;51.590＼amp;8533.000＼amp;-＼amp;] 1.2 主要仪器 试验中用到的主要仪器见表2 表2 主要仪器 [仪器名称＼amp;型号＼amp;生产厂家＼amp;电感耦合等离子体发射光谱仪 电子天平 全自动合成工作站 颗粒录影显微镜 聚焦光束反射测量仪＼amp;ICAP6300 XS204 OptiMax V819 D600L＼amp;赛默飞世尔科技公司 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司＼amp;] 2 试验方法 2.1 试验装置图 碳酸氢锂溶液热分解结晶过程试验装置如图1所示： 2.2 试验步骤 ①取400ml碳化液，加入到全自动合成工作站的玻璃反应釜内，盖好反应釜盖，并插入FBRM及PVM探头 ②设定反应温度，搅拌转速等参数，开始试验 ③试验结束后，迅速将反应后的混合液过滤，洗涤数次，将所得Li2CO3产品烘干，称量后计算产率 ④取一定量烘干的碳酸锂产品，用ICAP6300测定其杂质含量 3 分析方法 3.1 碳酸锂产品中锂离子含量以及主要杂质离子的测定 本试验中杂质离子以及锂离子含量均使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICAP6300）测定，ICAP具有灵敏度高，检测速度快，仅需要少量样品，能一次分析多种离子的分析等优点，钢铁、食品、材料、环境、化工、地质等领域中应用广泛 3.2 碳酸锂结晶的粒度分布等参数的测定 粒度分析可以使用激光粒度仪和聚焦光束反射测量仪（FBRM）等仪器来测定。本试验中采用FBRM来测定分析碳酸锂结晶的粒度 FBRM原理是利用以一固定速度旋转（通常是2m/s）的聚焦激光束在FBRM的探头窗口及待测体系之间扫描，当聚焦激光束扫过时，激光束会在颗粒上发生反射，使得激光以反射散射光的形式反射回FBRM，这些反射散射光的脉冲信号与扫描速率通过简单计算即可以转化为颗粒的一边到另一边的直线距离，即弦长，从而得到颗粒的粒度分布。FBRM可以迅速灵敏地、用实时在线的方式跟踪颗粒的变化，这样在反应过程中就可以不用取样分析，另外由于这种测量方式没有假设颗粒的形状，所以可以避免测量的时候引入较大误差 4 结果与讨论 碳酸氢锂溶液（LiHCO3）中杂质含量较低，为了检测的方便以及为了使热分解条件对产品的影响更加