(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 1108516 A(43)申请公布日 2020.03.24
(21)申请号 201911228692.4(22)申请日 2019.12.04
(71)申请人 青海东台吉乃尔锂资源股份有限公
司
地址 816000 青海省格尔木市昆仑经济开
发区商业街111号(72)发明人 王洪 高松 李健 陈传勋
李继伟 王启豪 隆贤鑫 董锐 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限
责任公司 11219
代理人 陈海涛 王海川(51)Int.Cl.
B01D 36/00(2006.01)C01D 15/08(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图2页
(54)发明名称
从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置(57)摘要
本发明涉及一种从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置，所述装置包括浆洗除磁系统，所述浆洗除磁系统包括：过滤机构、过滤回收机构、浆洗机构、蒸汽过滤机构、粉碎机构、除磁机构，其中所述过滤机构连接到所述浆洗机构，所述浆洗机构、所述粉碎机构和所述除磁机构形成循环回路，所述过滤机构还连接有所述过滤回收机构，所述浆洗机构还连接有所述蒸汽过滤机构。本发明的装置能明显降低碳酸锂浆料中的磁性物，是生产电池级碳酸锂的关键生产装置。
CN 1108516 ACN 1108516 A
权 利 要 求 书
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1.一种从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置，所述装置包括浆洗除磁系统，所述浆洗除磁系统包括：
过滤机构、过滤回收机构、浆洗机构、蒸汽过滤机构、粉碎机构、除磁机构，其中所述过滤机构连接到所述浆洗机构，所述浆洗机构、所述粉碎机构和所述除磁机构形成循环回路，所述过滤机构还连接有所述过滤回收机构，所述浆洗机构还连接有所述蒸汽过滤机构。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤机构为板框压滤机。3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述过滤回收机构包括袋式过滤器、滤液储存罐和输送泵。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述浆洗机构包括洗涤浆料槽和搅拌部件。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述蒸汽过滤机构为蒸汽过滤器。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述粉碎机构为高速剪切泵。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述除磁机构为除铁器。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括两级以上浆洗除磁系统，所述两级以上浆洗除磁系统相互串联，其中前一级的浆洗除磁系统中的浆洗机构连接到后一级的浆洗除磁系统中的过滤机构。
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说 明 书
从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置
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技术领域
[0001]本发明涉及碳酸锂的生产领域，具体涉及一种用于从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置。
背景技术
[0002]近年来，随着全球新能源开发的热潮，包括电动汽车、TMT及储能电池等下游碳酸锂应用的市场加速扩大，电池级碳酸锂需求旺盛。电池级碳酸锂对于杂质的含量有非常严格的要求，而磁性物对于离子电池的安全性有非常大的影响，是电池级碳酸锂的重要指标。因此对于上游碳酸锂生产企业而言，必须严格控制碳酸锂中磁性物的含量，从源头保障电磁安全。
[0003]在碳酸锂的生产过程中，由于原料中存在的磁性物及后续工艺流程、设备中引入的磁性物，使得磁性物含量远超过国家标准及电池企业要求标准值。如何利用一种高效的除磁装置去除碳酸锂物料中的磁性物杂质，仍是一个难点。发明内容
[0004]技术问题
[0005]本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种可应用于碳酸锂生产过程中的高效除磁的装置，所述装置能够有效去除碳酸锂中的磁性物，是生产电池级碳酸锂的关键生产装置。
[0006]技术方案[0007]具体地，本发明涉及一种从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置，所述装置包括浆洗除磁系统，所述浆洗除磁系统包括：过滤机构、过滤回收机构、浆洗机构、蒸汽过滤机构、粉碎机构、除磁机构，
[0008]其中所述过滤机构连接到所述浆洗机构，[0009]所述浆洗机构、所述粉碎机构和所述除磁机构形成循环回路，[0010]所述过滤机构还连接有所述过滤回收机构，[0011]所述浆洗机构还连接有所述蒸汽过滤机构。[0012]在一个实施方案中，所述过滤机构为板框压滤机。[0013]在一个实施方案中，所述过滤回收机构包括袋式过滤器、滤液储存罐和输送泵。[0014]在一个实施方案中，所述浆洗机构包括洗涤浆料槽和搅拌部件。[0015]在一个实施方案中，所述蒸汽过滤机构为蒸汽过滤器。[0016]在一个实施方案中，所述粉碎机构为高速剪切泵。[0017]在一个实施方案中，所述除磁机构为除铁器。[0018]在一个实施方案中，所述装置包括两级以上浆洗除磁系统，所述两级以上浆洗除磁系统相互串联，其中前一级的浆洗除磁系统中的浆洗机构连接到后一级的浆洗除磁系统中的过滤机构。
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说 明 书
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有益效果
[0020]本发明的装置具有很高的除磁效率，效果明显，较好地解决了生产碳酸锂过程中磁性物杂质含量高，难以高效去除的难题，是使碳酸锂品质达到电池级以上的关键装置。[0021]本发明的装置可以使用两级或三级浆洗除磁系统，每个系统可以设置相同或不同的工艺参数。物料完成2-3次逐级递进的除磁后，可高效处理在初始物料中混入的大部分磁性物，磁性物含量可以由1000PPb以上降至400PPb以下。此外，本发明的装置减小了后续工段的除磁压力，有利于平稳控制碳酸锂成品中的磁性物含量。附图说明
[0022]图1为根据本发明一个实施方案的从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置的工艺流程图。
[0023]图2为根据本发明另一个实施方案的从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置的工艺流程图。
[0024]附图标记[0025]1：转化浆料[0026]2：滤液[0027]3：去离子水[0028]4：蒸汽[0029]5：磁性物[0030]6：浆洗除磁产物[0031]100：浆洗除磁系统[0032]101：过滤机构[0033]102：过滤回收机构[0034]103：浆洗机构[0035]104：蒸汽过滤机构[0036]105：粉碎机构[0037]106：除磁机构[0038]11：第一阀门[0039]12：第二阀门具体实施方式
[0040]在本说明书和权利要求书中使用的术语或词汇不应被性地解释为普通或字典的定义，并且应当在发明人可以适当定义术语的概念从而以最好的可能方式来描述发明的原则的基础上解释为与本发明的技术思想相对应的含义和概念。[0041]1.从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置
[0042]本发明涉及一种从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置。[0043]第一实施方案
[0044]图1示出了根据本发明一个实施方案的工艺流程，该工艺流程所用的碳酸锂除磁装置包括一级浆洗除磁系统100。
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说 明 书
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如图1所示，浆洗除磁系统100包括过滤机构101、过滤回收机构102、浆洗机构103、
蒸汽过滤机构104、粉碎机构105、除磁机构106。[0046]过滤机构101可以主要包括板框压滤机。其在第1级浆洗中用于将转化沉锂工段生成的碳酸锂浆料进行固液分离，得到滤饼和含杂质的滤液，其中所述滤饼进入本级的浆洗机构103，所述含杂质的滤液进入过滤回收机构102，经处理后再利用。[0047]过滤回收机构102可以主要由滤液储存罐、袋式过滤器及输送泵组成，可存储从板框压滤机出来的滤液，并回收滤液中残存的碳酸锂，以及将最终剩余的滤液输送至上游工序回收利用，降低使水资源消耗。板框压滤机的滤液中的碳酸锂回收率可达99％以上。此回收率为从板框压滤机的滤液中所回收的碳酸锂与滤液中所含碳酸锂之比。[0048]浆洗机构103可以包括洗涤浆料槽及内设的搅拌构件。从浆洗机构103的顶部预先输入去离子水。然后，添加来自过滤机构101的碳酸锂滤饼，用搅拌构件进行搅拌，得到均匀的碳酸锂浆料，并对碳酸锂进行初步洗涤；同时，从浆洗机构103的底部通入蒸汽，使物料保持在一个相对恒定的温度范围内，如80-90℃。这增加了可溶性杂质的溶解度，有利于将杂质溶于去离子水中后滤出，同时有助于控制除杂后成品的品质稳定性。[0049]蒸汽过滤机构104可以由蒸汽过滤器构成，蒸汽进入其中后由内设的滤网将随蒸汽带入的管道内杂质进行过滤，保证蒸汽洁净度；同时由蒸汽过滤器将冷凝水由其底部及时排出，带出部分管道内杂质并保持蒸汽温度。在本发明的一个具体实施例中，蒸汽的温度可以为160℃。
[0050]将来自浆洗机构103底部的混合均匀的碳酸锂浆料通过第一阀门11连续输送到粉碎机构105。
[0051]粉碎机构105可以由1台高速剪切泵构成。高速剪切泵可以配以3级叶轮，最高转速可达2900r/min,最大流量可以为30m3/h，浆料进入其中被粉碎后的粒径D50可以是20-30μm。对浆料进行充分粉碎，并打破碳酸锂包晶及与空气形成的假包裹。[0052]粉碎后的浆料进入除磁机构106，除磁机构106可以为除铁器，其可用于从管道流体中除去磁性物。所述除铁器包括外壳和磁力棒。所述磁力棒的磁力可以为8000GS。通过将除铁器的磁力棒直接与碳酸锂浆料充分接触，可吸附大量磁性物杂质。此外，在后续进行排磁操作时，可以由除铁器底部排出被磁力棒表面吸附的磁性物，作为磁性物5进行收集。[0053]除磁后的碳酸锂浆料循环回到浆洗机构103中，浆料中被粉碎细化后的碳酸锂可充分与去离子水接触，可溶性杂质更易溶于去离子水中。由此实现连续循环浆洗除磁。[0054]经过设定的一段时间，碳酸锂浆料完成多次浆洗除磁循环工艺。然后，关闭第一阀门11，打开第二阀门12，使全部碳酸锂浆料经由浆洗机构103底部的输出管路通过第二阀门12排出，得到浆洗除磁产物6(经浆洗除磁的碳酸锂浆料)。[0055]进一步地，所述浆洗除磁产物6可以通过输送机构(如离心泵)再输送至后续工段。[0056]第二实施方案
[0057]图2示出了根据本发明另一个实施方案的工艺流程，该工艺流程所用的碳酸锂除磁装置包括三级浆洗除磁系统。[0058]在图2中，第2、3级浆洗除磁系统与第1级浆洗除磁系统100相同，所采用的工艺流程也是相同的，在工艺参数方面可以是相同或不同的。其中，第2级和第3级的过滤机构接入经前一级浆洗除磁系统处理的碳酸锂浆料，并进行与第1级浆洗除磁系统中相同的处理(过
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说 明 书
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滤、浆洗、粉碎、除磁)，实现三级浆洗除磁，得到最终的浆洗除磁产物6(经浆洗除磁的碳酸锂浆料)。
[0059]完成三级浆洗除磁后的浆洗除磁产物6可以通过输送机构(如离心泵)再输送至后续工段。
[0060]2.从碳酸锂浆料中去除磁性物的方法
[0061]本发明还涉及一种从碳酸锂浆料中去除磁性物的方法，该方法采用批式处理或间歇处理，主要包括如下多个步骤。[0062](1)初步过滤
[0063]为减轻后续洗涤工序压力，将一定量的从碳酸锂生产工艺中的转化沉锂工段生成的碳酸锂浆料输送到过滤机构进行初步过滤，滤去水及其它可溶杂质后，得到含一定水分及杂质的碳酸锂混合物滤饼。[00](2)通入去离子水和添加滤饼
[0065]在浆洗机构中通入一定比例的去离子水，并将所得的全部碳酸锂混合物滤饼加入到所述去离子水中。
[0066]为在后续的搅拌洗涤时增加可溶性杂质的溶解度，使杂质易溶于去离子水中后滤除，所通入的去离子水的温度可设置为70-95℃，优选80-90℃。[0067](3)搅拌洗涤、粉碎和除磁[0068]在浆洗机构中，对所述碳酸锂混合物滤饼和去离子水进行搅拌洗涤(浆洗)以进行配浆，得到均质的碳酸锂浆料。
[0069]为使碳酸锂浆料温度保持在相对恒定的温度范围(例如80-90℃)内，以利于控制除杂后成品的品质稳定性，在搅拌洗涤的同时以净化后的蒸汽加热浆料，蒸汽温度可为150-180℃。
[0070]蒸汽由浆洗槽底部进入后与浆料直接接触，在向上升腾的过程中与碳酸锂浆料接触时间较长，加热效率高；同时，在此升腾过程中带动对碳酸锂浆料翻腾，起到纵向搅拌的作用，结合搅拌构件的周向搅拌，洗涤效率更高、效果更佳。
[0071]蒸汽在进入之前先通过单独设立的蒸汽过滤机构滤除其中杂质并进行水汽分离处理，保证蒸汽的洁净度，避免将蒸汽管道内的杂质引入物料之中。[0072]然后，将包含碳酸锂和去离子水的碳酸锂浆料从所述浆洗机构输送到粉碎机构。在粉碎机构的强大剪切力作用下，碳酸锂浆料被充分粉碎，以打破碳酸锂包晶、碳酸锂与空气形成的假包裹，避免杂质包裹在碳酸锂包晶、空气假包裹之中，或粘附于碳酸锂包晶及空气假包裹之上，使得可溶性杂质更易与去离子水充分接触而溶解至其中。所述碳酸锂浆料被粉碎后的粒径D50可以是20-30μm。然后，将粉碎后的碳酸锂浆料输入到除磁机构，使磁性物被吸附至除磁机构上，得到除磁后的碳酸锂浆料。[0073]为加强洗涤效果，除磁后的浆料再次进入上述浆洗机构进行搅拌洗涤，以更好地溶解可溶性杂质。
[0074]由此连续并循环进行上述粉碎、除磁和搅拌洗涤，直至达到相应工艺标准。所述搅拌洗涤的总处理时间可以为15-30分钟。[0075](4)多级的过滤、搅拌洗涤、粉碎和除磁[0076]任选地，为对碳酸锂浆料进行更深度的除磁，可以使其再经过相对、前后衔接
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的一次或多次的上述步骤(1)、(2)和(3)，以达到相应的工艺指标。[0077]实施例[0078]下文中，将参考实施例对本发明进行详细描述，以具体描述本发明。然而，本发明的实施例可以修改为各种其他形式并且本发明的范围不应被解释为限于下面描述的实施例。提供本发明的实施例以向本领域普通技术人员更完整地描述本发明。[0079]如无特殊说明，下列实施例中的设备或原料均可从普通市场等商业途径得到或可容易自制得到。
[0080]比较例1转化沉锂工段生成的碳酸锂浆料(洗涤前的物料)[0081]在生产碳酸锂用工艺的转化沉锂工段中，使经蒸发浓缩后的富锂卤水(10立方米)进入转化反应釜，并向所述转化反应釜中加入饱和的碳酸钠溶液(20立方米)，由此使得锂离子和碳酸根离子结合生成碳酸锂沉淀物。[0082]所述转化反应釜带有蒸汽加热夹套，向所述蒸汽加热夹套中通入温度为160℃的蒸汽，使所述转化反应釜中的反应温度保持80℃左右。同时，所述转化反应釜的顶部设有搅拌构件，在一方面，所述搅拌构件将富锂卤水与碳酸钠溶液搅拌均匀，加速沉锂反应；在另一方面，所述搅拌构件将生成的碳酸锂沉淀物与反应后的其余含Na+、K+等的溶液进行混合，最后形成碳酸锂浆料(沉锂浆料)。[0083]实施例1[0084]参照图1，本实施例中的碳酸锂除磁装置包含一级浆洗除磁系统100。[0085]首先，将比较例1的转化沉锂工段生成的碳酸锂浆料(10立方米)输送到过滤机构。在作为过滤机构的板框压滤机内进行初步杂质过滤，并进行固液分离，得到碳酸锂混合物滤饼。
[0086]向浆洗机构(其包括洗涤浆料槽及内设的搅拌构件)(四川红光机械有限公司，DT2500*2500-7.5)中通入80℃的去离子水(6立方米)，然后将所得的全部碳酸锂混合物滤饼加入到去离子水中。[0087]然后，对碳酸锂混合物进行搅拌洗涤(浆洗)，得到碳酸锂浆料，完成配浆；同时，将被蒸汽过滤机构净化后的蒸汽(160℃)由洗涤浆料槽的底部通入，对所述碳酸锂浆料进行加热，并保持其温度在80℃。[0088]然后，使所述碳酸锂浆料进入作为粉碎机构的高速剪切泵(宜兴市特种泵阀厂有限公司，SRH-3-165-22KW)，对其中的碳酸锂颗粒进行粉碎。[00]粉碎后的浆料进入除磁机构(除铁器，宁波西磁磁业发展股份有限公司，200/65)内，与磁力高达8,000GS的磁力棒充分接触，磁性物被吸附在磁力棒表面。[0090]除磁后的浆料再次进入浆洗机构进行搅拌洗涤。连续循环进行粉碎、除磁和搅拌洗涤工艺。整个搅拌洗涤的时间耗时25分钟，即从开始搅拌洗涤至出料的时间间隔设定为25分钟。
[0091]最后，从浆洗机构排出所得的碳酸锂浆料。[0092]实施例2
[0093]本实施例中的碳酸锂除磁装置包含三级浆洗除磁系统，其中所使用的浆洗除磁系统分别与实施例1中使用的浆洗除磁系统相同。[0094]具体地，第1级浆洗除磁流程与实施例1相同，整个流程耗时25分钟。
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然后，使全部浆料依次进入第2和3级浆洗除磁系统。第2和3级浆洗除磁的工艺流
程及机构与第1级完全一致，物料作与第1级浆洗除磁相似的处理，仅在搅拌洗涤的总时间上有别，逐级减少5分钟，即第1级搅拌洗涤工艺总耗时25分钟，第2级搅拌洗涤工艺总耗时20分钟，第3级搅拌洗涤工艺总耗时15分钟。[0096]最后，从第3级浆洗机构排出所得的碳酸锂浆料。[0097]实验例1磁性物含量的测量
[0098]实验室测定磁性物含量所使用的主要设备是电感耦合等离子体原子发射光谱仪(Thermo Fisher，iCAP 7400Duo)。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定磁性物质中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn六种元素含量总和。测定方法具体如下：取比较例1、实施例1、实施例2各自所得的碳酸锂浆料，通过抽滤机(圣斯特/Sciencetool，R300A)进行过滤，得到碳酸锂半干固体。然后，每次称取200g碳酸锂半干固体样品进行测量。[0099]计算各元素的含量，其中取两次平行测定的值的算术平均值为计算结果。各元素的含量之和即为所测样品中磁性物的含量。其结果如下表1所示。[0100]表1
[0101]
项目比较例1实施例1实施例2磁性物含量(PPb)1100380200
[0102]从表1中可以看出，根据本发明的实施例1和2进行除磁的碳酸锂浆料中的磁性物含量显著低于比较例1的碳酸锂浆料中的磁性物含量，这说明本发明的装置能够高效去除磁性物。
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