METHOD AND SYSTEM FOR PREPARING BATTERY-GRADE, HIGH-PURITY-GRADE LITHIUM HYDROXIDE AND LITHIUM CARBONATE FROM HIGH-IMPURITY LITHIUM SOURCEThe invention discloses a method and a system for preparing battery grade and high purity grade lithium hydroxide and lithium carbonate from high-impurity lithium sources. The method comprises steps for preparation of a refined lithium salt solution, preparation of battery grade lithium hydroxide, preparation of high purity grade lithium hydroxide, preparation of high purity grade lithium carbonate and preparation of battery grade lithium carbonate. The system comprises a refined lithium salt solution preparation subsystem, a battery grade lithium hydroxide preparation subsystem, a high purity grade lithium hydroxide preparation subsystem, a high purity grade lithium carbonate preparation subsystem and a battery grade lithium carbonate preparation subsystem arranged in turn according to production sequence. To treat the high-impurity lithium sources varying in lithium contents, impurity categories and impurity contents, the invention proposes differentiated combinations of physical and chemical treatment methods to adapt to quality variations of the high-impurity lithium sources and meet quality requirements for production of the battery grade and high purity grade lithium hydroxide and lithium carbonate products. Compared with the existing production processes and technologies, the method of the invention is widely adaptable, most of by-products are recyclable, and the process is economical and environmentally friendly.A method for preparing battery grade and high purity grade lithium hydroxide and lithium carbonate from high-impurity lithium sources, characterized in that the method comprises the following steps: A. preparation of a refined lithium salt solution, comprising:a. treatment of the high-impurity lithium sources: pre-treating the high-impurity lithium sources varying in quality by different combinations of physical and chemical impurity removal methods to obtain a purified lithium salt solution containing 7 to 24g/L Li+, 0.01 to 0.05g/L K+, 0.05 to 0.1g/L Na+, 0.01 to 0.02g/L Ca2+, 0.000 to 0.005g/L Mg2+, 0 to 200g/L SO42-, 0 to 200g/L Cl- and 0.01 to 0.06g/L B and having a pH of 9 to 11; and b. refining of the purified lithium salt solution: adjusting the pH of the purified lithium salt solution to 8 to 9 and deeply removing impurities from the solution by ion exchange chelating resin to obtain a refined lithium salt solution containing 7 to 24g/L Li+, ≤1ppm Ca2+, ≤1ppm Mg2+, ≤1ppm Fe2+, ≤1ppm Mn2+, ≤1ppm Zn2+, ≤1ppm Al3+, 0 to 200g/L SO42-, 0 to 200g/L Cl- and ≤5ppm B and having a pH of 8 to 9; B. preparation of battery grade lithium hydroxide, comprising:a. composite electrodialysis: treating the refined lithium salt solution by composite electrodialysis to obtain a lithium hydroxide solution with a LiOH concentration of 1 to 4mol/L and a dilute acid solution with a H+ concentration of 0.5 to 2mol/L; and b. concentration and crystallization: evaporating, concentrating and crystallizing the lithium hydroxide solution with the LiOH concentration of 1 to 4mol/L to obtain lithium hydroxide magma, further cooling and crystallizing the lithium hydroxide magma and separating solid from liquid to obtain wet fine lithium hydroxide and a unacceptable high-impurity mother liquor, and post-treating the wet fine lithium hydroxide to obtain the battery grade lithium hydroxide; C. preparation of high purity grade lithium hydroxide: dissolving the wet fine lithium hydroxide to form a 80 to 100°C saturated lithium hydroxide solution, filtering the solution to obtain a filtrate, cooling & crystallizing the filtrate, separating solid from liquid and washing to obtain wet high purity grade lithium hydroxide and a crystallized mother liquor, and post-treating the wet high purity grade lithium hydroxide to obtain the high purity grade lithium hydroxide; D. preparation of high purity grade lithium carbonate: dissolving the wet high purity grade lithium hydroxide to form a lithium hydroxide solution, filtering to obtain a filtrate, introducing carbon dioxide into the filtrate for carbonization reaction, and after the reaction, separating solid from liquid to obtain wet high purity grade lithium carbonate and a carbonization mother liquor, and post-treating the wet high purity grade lithium carbonate to obtain the high purity grade lithium carbonate; and E. preparation of battery grade lithium carbonate: adding battery grade lithium carbonate seed crystals to a base solution, mixing evenly and introducing carbon dioxide and the unacceptable lithium hydroxide solution composed of the unacceptable high-impurity mother liquor from the step B and the unacceptable carbonized mother liquor from the step D for reaction, aging a lithium carbonate slurry obtained from the reaction and separating solid from liquid to obtain a carbonized mother liquor and wet battery grade lithium carbonate, and finally post-treating the wet battery grade lithium carbonate to obtain the battery grade lithium carbonate.
고-불순도 리튬원으로부터 배터리 등급 및 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 시스템본 발명은 고-불순도 리튬원으로부터 배터리 등급 및 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 시스템을 개시한다. 방법은 정련된 리튬 염 용액의 제조 단계, 배터리 등급 리튬 하이드록사이드의 제조 단계, 고순도 등급 리튬 하이드록사이드의 제조 단계, 고순도 등급 리튬 카보네이트의 제조 단계 및 배터리 등급 리튬 카보네이트의 제조 단계를 포함한다. 시스템은 제조 순서에 따라 차례로 배열된, 정련된 리튬 염 용액 제조 하위시스템, 배터리 등급 리튬 하이드록사이드 제조 하위시스템, 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 제조 하위시스템, 고순도 등급 리튬 카보네이트 제조 하위시스템 및 배터리 등급 리튬 카보네이트 제조 하위시스템을 포함한다. 리튬 함량, 불순물 분류 및 불순물 함량이 다양한 고-불순도 리튬원을 처리하기 위해, 본 발명은 고-불순도 리튬원의 품질 변동에 적응하고 배터리 등급 및 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트 산물의 제조를 위한 품질 요건에 부합하는 물리적 및 화학적 처리 방법의 차별화된 조합을 제안한다. 기존 제조 공정 및 기술 대비, 본 발명의 방법은 널리 적응 가능하며, 대부분의 부산물이 재활용 가능하고, 공정이 경제적이고 환경 친화적이다.하기 단계를 포함하는, 고-불순도 리튬원으로부터 배터리 등급 및 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트를 제조하기 위한 방법:A. 정련된 리튬 염 용액을 제조하는 단계a. 고-불순도 리튬원의 처리: 품질이 다양한 고-불순도 리튬원을 물리적 및 화학적 불순물 제거 방법의 상이한 조합에 의해 전처리하여 7 내지 24 g/ℓ Li+, 0.01 내지 0.05 g/ℓ K+, 0.05 내지 0.1 g/ℓ Na+, 0.01 내지 0.02 g/ℓ Ca2+, 0.000 내지 0.005 g/ℓ Mg2+, 0 내지 200 g/ℓ SO42-, 0 내지 200 g/ℓ Cl- 및 0.01 내지 0.06 g/ℓ B를 함유하며 pH가 9 내지 11인 정제된 리튬 염 용액을 수득함;b. 정제된 리튬 염 용액의 정련: 상기 정제된 리튬 염 용액의 pH를 8 내지 9로 조정하고 이온 교환 킬레이트화 수지에 의해 용액으로부터 불순물을 심층 제거하여 7 내지 24 g/ℓ Li+, 1 ppm 이하 Ca2+, 1 ppm 이하 Mg2+, 1 ppm 이하 Fe2+, 1 ppm 이하 Mn2+, 1 ppm 이하 Zn2+, 1 ppm 이하 Al3+, 0 내지 200 g/ℓ SO42-, 0 내지 200 g/ℓ Cl- 및 5 ppm 이하 B를 함유하고 pH가 8 내지 9인 정련된 리튬 염 용액을 수득함;B. 배터리 등급 리튬 하이드록사이드를 제조하는 단계a. 복합 전기투석: 상기 정련된 리튬 염 용액을 복합 전기투석에 의해 처리하여 LiOH 농도가 1 내지 4 몰/ℓ인 리튬 하이드록사이드 용액 및 H+ 농도가 0.5 내지 2 몰/ℓ인 묽은 산 용액을 수득함;b. 농축 및 결정화: LiOH 농도가 1 내지 4 몰/ℓ인 리튬 하이드록사이드 용액을 증발시키고, 농축하고, 결정화하여 리튬 하이드록사이드 유제(magma)를 수득하고, 상기 리튬 하이드록사이드 유제를 추가 냉각하고 결정화하고 고체를 액체와 분리하여 습식 미세 리튬 하이드록사이드 및 허용 불가능한 고-불순도 모액을 수득하고, 상기 습식 미세 리튬 하이드록사이드를 후처리하여 배터리 등급 리튬 하이드록사이드를 수득함;C. 고순도 등급 리튬 하이드록사이드를 제조하는 단계상기 습식 미세 리튬 하이드록사이드를 용해시켜 80 내지 100℃ 포화 리튬 하이드록사이드 용액을 형성하고, 용액을 여과하여 여액을 수득하고, 상기 여액을 냉각 및 결정화하고, 고체를 액체와 분리하고 세척하여 습식 고순도 등급 리튬 하이드록사이드 및 결정화된 모액을 수득하고, 상기 습식 고순도 등급 리튬 하이드록사이드를 후처리하여 고순도 등급 리튬 하이드록사이드를 수득함;D. 고순도 등급 리튬 카보네이트를 제조하는 단계상기 습식 고순도 등급 리튬 하이드록사이드를 용해시켜 리튬 하이드록사이드 용액을 형성하고, 여과하여 여액을 수득하고, 탄화 반응을 위해 이산화탄소를 상기 여액 내로 도입하고, 반응 후 고체를 액체와 분리하여 습식 고순도 등급 리튬 카보네이트 및 탄화 모액을 수득하고, 상기 습식 고순도 등급 리튬 카보네이트를 후처리하여 고순도 등급 리튬 카보네이트를 수득함; 및E. 배터리 등급 리튬 카보네이트를 제조하는 단계배터리 등급 리튬 카보네이트 씨드 결정을 기재 용액에 첨가하고, 균일하게 혼합하고, 이산화탄소 및 단계 B로부터의 허용 불가능한 고-불순도 모액 및 단계 D로부터의 허용 불가능한 탄화 모액으로 이루어진 허용 불가능한 리튬 하이드록사이드 용액을 반응을 위해 도입하고, 상기 반응으로부터 수득된 리튬 카보네이트 슬러리를 숙성시키고, 고체를 액체와 분리하여 탄화된 모액 및 습식 배터리 등급 리튬 카보네이트를 수득하고, 마지막으로 상기 습식 배터리 등급 리튬 카보네이트를 후처리하여 배터리 등급 리튬 카보네이트를 수득함.