锂是世界上最轻的金属及非常活泼的碱金属元素,其原子序数是3,原子量6.941,银白色,密度0.534 g/cm3,具有高的比热和电导率、强的化学活性等独特物理化学特性,有着广泛的应用。在自然界中主要存在以锂辉石、锂云母、磷铝石矿及海水和地下卤水中。锂广泛用于电池工业、铝工业、润滑剂、陶瓷业、制冷剂、核工业、玻璃业及光电行业,在传统工业领域的应用持续增长,在民用工业、高科技和军工领域的应用也不断迅猛扩大。碳酸锂是生产金属锂和二次锂盐的关键产品,在电池、玻璃、陶瓷、润滑剂、能源、医药、石油化工等重要的工业领域都是不可或缺的原料。近年来,随着低碳经济及清洁能源产业的发展;尤其是锂电池行业的不断升温,使得Li2CO3的需求量日益增长。本文以江陵地下卤水为原料进行锂元素的提取实验。主要研究了湖北江陵地下卤水蒸发浓缩过程中锂离子浓度的变化规律,针对在高浓度氯化钠溶液中锂元素的提取工艺及碳酸锂结晶过程的工艺参数进行优化研究;同时还研究了添加剂等因素对碳酸锂结晶过程中纯度、晶形等的影响。(1)通过对地下卤水浓缩过程中的析盐规律和锂离子浓度的变化规律研究表明:在NaCl初始浓度269.35 g/L以江陵地下卤水为原料中,NaCl的浓度随着蒸发率的增大先增大再减少,KCl的浓度随着蒸发率的增大而增大。蒸发率为34.80%时,NaCl开始析出;在蒸发率为66.10%时,KC1开始析出。Li+浓度随着蒸发率的增大而增大。确定析钾点并测定母液中各离子含量,通过析盐钾规律的研究,确定了在蒸发浓缩结晶过程中锂元素的损失率及锂离子浓度的变化规律。为从地下卤水中提取锂元素提供了基础数据。(2)本文主要针对含锂卤水通过与碳酸钠反应结晶制备高纯度碳酸锂过程中存在的结晶问题进行了实验研究。通过考察反应结晶初始浓度、反应温度、进料速率、晶种用量、搅拌速率、进料浓度以及添加剂等对碳酸锂产品的平均粒度及晶体形貌的影响,优化了通过反应结晶制备碳酸锂的工艺参数。研究表明:在不同优化条件及添加剂的作用下,通过调控碳酸锂的反应结晶过程,可改变了碳酸锂晶体的形貌、粒度及固液分离效果。在这样参数条件下制得粗品碳酸锂的纯度为94.86%。(3)采用碳化分解法对所提取的粗碳酸锂进行提纯研究,实验主要研究了利用碳化分解法提纯Li2CO3的工艺过程,并分别研究了碳化温度、固液比(指固体Li2CO3的质量与去离子水的体积比,单位g/mL,下同)、碳化时间等因素对Li2CP3纯度和回收率的影响,确定的最佳工艺条件为:碳化温度为28℃、固液比为1/40、碳化时间为2.0 h、碳化搅拌速率为30 r/min,在此条件下,提纯制备的Li2CP3纯度达99.45%左右,回收率达70.0%左右,满足电池级碳酸锂的要求。