RS59835B1 - Postupak za dobijanje veoma čistog litijum karbonata i drugih jedinjenja koja sadrže veoma čist litijum - Google Patents

Description

Opis

STANJE TEHNIKE

Srodne prijave

[0001] Ova prijava traži priznanje prava prvenstva iz U.S. Prov. Pat. App. Ser. br.

61/305,213, podnete 17. februara 2010.

Oblast pronalaska

[0002] Ovaj se pronalazak generalno odnosi na oblast selektivnog dobijanja veoma čistog litijum karbonata i različitih drugih jedinjenja koja sadrže veoma čist litijum.

Opis oblasti tehnike

[0003] Litijum karbonat (Li2CO3) se obično proizvodi komercijalno iz dva izvora: (1) ekstrakcijom iz mineralnih izvora pegmatita kao što je spodumen, litiofilit, ili lepidolit, koje je moguće dobiti tradicionalnim postupkom usled dejstva kiše; i (2) ekstrakcijom iz slanih voda koje sadrže litijum, kao što su one koje se nalaze u Salar de Atakama u Čileu (Salar de Atacama), Silever Piku u Nevadi, Salar de Ujuni (Salar de Uyuni) u Boliviji, ili Salar del ombre muerte (Salar de Hombre Muerte) u Argentini. Postoje alternativni izvori slane vode, kao što sugeotermalni izvori, naftna polja, Smakover, i ostaci hidrotermalnih slanih voda. Ove slane vode, međutim, prethodno nisu komercijalno korišćene.

[0004] Postoji izvestan broj komercijalnih primena za litijum karbonat uključujući: upotrebu kao aditiv za otapanje rude aluminijuma (elektroliza otopljene soli); emajli i stakla; da bi se kontrolisala manična depresija (kada se koriste u svojim čistijim oblicima); i za proizvodnju kristala litijum niobata, tantalita i fluorida za elektroniku. Litijum karbonat velike čistoće je neophodan za proizvodnju nekoliko materijala u litijum-jonskim baterijama, kao što su katodni materijali i soli elektrolita, i takođe u još nekim avangardnim sekundarnim akumulatorima (baterijama) koji zahtevaju veoma čist litijum.

[0005] U slučaju litijum jonskih baterija, prečišćeni litijum karbonat može biti neophodan za izradu katode, kao i u aktivnim materijalima za katode kao što je, i bez ograničenja, litijum kobalt oksid, litijum mangan oksid ili litijum gvožđe fosfat, kao i oksidi mešovitih metala, kao što je litijum kobalt nikl mangan oksid. US objava patenta br.2006/0115396 opisuje postupke i opisani su aparat za proizvodnju litijum karbonata sa malim sadržajem natrijuma i litijum hlorida iz slane vode koncentrovane do oko 6,0 tež. % litijuma. Specifično, US objava patenta br.2006/0115396 opisuje postupak za proizvodnju litijum karbonata hemijske klase koji koristi paru nusproizvoda matične tečnosti iz tog postupka da oporavi litijum iz magnezijuma koji sadrži prečišćene muljeve formirane kada se proizvodi litijum hlorid direktno iz slane vode.

[0006] Sada postoji nekoliko postupaka za uklanjanje litijuma iz slanih voda bogatih litijum hlorom ili drugih tečnosti koje sadrže litijum, međutim, nijedan od postupaka koji se sada koriste nije pogodan za proizvodnju litijum karbonata koji sadrži niske nivoe magnezijuma i kalcijuma, čime se ograničava sposobnost litijum karbonata koji treba koristiti kao litijumskog proizvoda klase za akumlatore a da pre toga ne prođe dalje prečišćavanje. Postupci za ekstrahovanje litijum karbonata iz mineralnih izvora,kao što je spodumen ili ruda litijum aluminijum silikata (LiAlSi2O6), slično proizvode materijale koji nemaju dovoljnu čistoću da bi bili korišćeni u akumulatorima. Čistoća materijala koji su kao rezultat dobijeni upotrebom ovih postupaka nije dovoljno čista za proizvodnju litijumskog metala klase za akumulator, ili za litijum karbonat farmaceutske klase. Samim tim, postoji potreba za nekim postupkom za ekstrahovanje litijuma iz slanih voda koje sadrže litijum i zaproizvodnju soli litijuma kao što je hlorid i karbonat dovoljne čistoće da bi se proizveo litijumski materijal velike čistoće.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0007] Ovaj pronalazak obezbeđuje postupak za proizvodnju jedinjenja koje sadrži litijum kako je definisano u patentnim zahtevima 1 i 2. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje LiPF6kao što je definisano u patentnom zahtevu 3. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje LiF kao što je definisano u patentnom zahtevu 4. Ovaj pronalazak obuhvata i postupak proizvodnje LiMnO2kao što je definisano u patentnom zahtevu 5. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje litijum kobalt oksida kao što je definisano u patentnom zahtevu 6. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje litijum gvožđe fosfata kao što je definisano u patentnom zahtevu 7.

Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje LiH2PO4kao što je definisano u patentnom zahtevu 8. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje litijum gvožđe fosfata kao što je definisano u patentnom zahtevu 9. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje litijum hlorida kao što je definisano u patentnom zahtevu 10. Ovaj pronalazak još obuhvata postupak proizvodnje soli elektrolita kao što je definisano u patentnom zahtevu 11.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

[0008] Specifične nove odlike pronalaska iznete su u patentnim zahtevima na kraju ovog opisa. Tako da je način na koji je svojstva, prednosti i ciljevi ovog pronalaska, kao i drugi koji će postati očigledni, moguće razumeti detaljnije, specifičniji opis ovog pronalaska sažet ukratko gore u tekstu moguće je dobiti sa pozivom na izvođenje pronalaska koji je prikazan na priloženim slikama, koje čine deo ovog spisa. Imajte u vidu, međutim, da slike ilustruju samo izvođenje ovog pronalaska i samim tim se ne smatraju ograničavajućim za obim pronalaska jer ih je moguće primeniti na druga jednako delotvorna izvođenja.

SL. 1 je šematski prikaz jednog varijantnog rešenja ovog opisa.

SL. 2 je šematski prikaz jednog izvođenja ovog pronalaska.

SL. 3 je poprečni presek primera reaktora za proizvodnju litijum bikarbonata.

SL. 4 je šematska ilustracija postupka za oporavljanje smole.

SL. 5 je šematski prikaz postupka regeneracije patrone.

SL. 6 je grafikon koji pokazuje različitost koncentracije litijum hidroksida tokom četiri eksperimentalna prolaza.

SL. 7 je grafikon koji pokazuje napon ćelije tokom rada ćelije za elektrolizu da bi se pretvorio LiCl u LiOH.

SL. 8 je grafikon koji pokazuje smanjenje efikasnosti struje primećeno pri različitim koncentracijama LiOH izlaza.

SL. 9 je grafikon koji pokazuje potrošnju energije za proizvodnju LiOH pri različitim koncentracijama izlaza LiOH.

SL. 10 je grafikon koji pokazuje da pH od LiOH rastvora ostaje manje ili više konstantan sve dok se ceo litijum hidroksid ne pretvori u litijum karbonat. Neočekivan pad u pH je povezan sa formiranjem litijum karbonata i završetkom reakcije karbonizacije.

DETALJAN OPIS

[0009] DEFINICIJE. Kako je ovde korišćeno, sledeći pojmovi će imati sledeća značenja. Pojam "litijum velike čistoće" ili "veoma čist litijum" znači litijum čistoće veće od 99,9%.

[0010] Pojam "litijum izuzetno velike čistoće" znači litijum sa više od 99,999% čistoće.

[0011] Kako je ovde korišćeno, pojam "ukupna koncentracija litijum karbonata" obuhvata i rastvoren litijum karbonat (Li2CO3) i litijum bikarbonat (LiHCO3).

[0012] Kako je ovde korišćeno, pojam "slaba tečnosti" znači rastvor filtrata iz oporavka litijum karbonata, koji ima ukupnu koncentraciju litijum karbonata između oko 0,5 tež. % i oko 0,15 tež. %, zavisno od režima rada (grejanja, hlađenja, i brzine protoka), uslova rada, i parametara konstrukcije sistema.

[0013] Kako je ovde korišćen, pojam "jaka tečnost" znači rastvor iz reaktora karbonacije čija se ukupna koncentracija litijum karbonata normalno nalazi između oko 4,0 i 5,0% težine, obično oko 4,4% težine, zavisno od režima rada (na primer, grejanja, hlađenja, brzine protoka), uslova rada, i parametara konstrukcije sistema.

Dobijanje litijum karbonata visoke čistoće

[0014] Ovde su široko opisani i postupci proizvodnje litijum karbonata visoke čistoće (Li2CO3). U prvom izvođenju,postupak obuhvata reagovanje rastvora vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće (kao što je Li2CO3koji je moguće kupitiod dobavljača hemijskih sredstava, na primer, Hemetal (Chemetal), FMC, SQM, ili drugih takvih dobavljača) sa ugljen dioksidom (CO2) na temperaturama iznad tačke smrzavanja rastvora, obično između oko -5°C i 45°C, preciznijeoko sobne temperature, da bi se proizveo vodeni rastvor koji obuhvata litijum bikarbonat (LiHCO3) i litijum karbonat (Li2CO3) koji su u njima rastvoreni. Korak dovođenja u kontakt litijum karbonata sa ugljen dioksidom je poželjan na što je moguće nižoj temperaturi. Kod izvesnih izvođenja, koristi se najniža moguća temperatura bez korišćenja spoljne energije da bi se postigla izmenjena temperatura, na primer na sobnoj temperaturi. Alternativno, rastvor rude koji je moguće lužiti i koji obuhvata litijum moguće je tretirati sa ugljen dioksidom na temperaturi od između oko -5°C i 45°C, da bi se slično generisao rastvor koji obuhvata i litijum bikarbonat i litijum karbonat. Takve rastvore litijum bikarbonata/litijum karbonata moguće je koristiti u postupcima kao što je ovde opisano. Ovaj rastvor se često pominje kao jak rastvor, i može, na primer, da ima koncentraciju jedinjenja litijuma od oko 45 g/L, najčešće ima koncentraciju od barem oko 35 g/L na temperaturi od oko 45°C. Reakciju je moguće izvesti u jednom reaktoru, ali je poželjno da se, uz mešanje, izvede u dva reaktora postavljena jedan za drugim, ili u nizu reaktora, koji opciono ima sistem hlađenja da bi se temperatura reakcije održala na vrednosti koja je iznad tačke zamrzavanja rastvora, poželjno oko 20°C. Mešavina iz poslednjeg od reaktora može da se dovede u separacioni rezervoar, pri čemu nerastvoreni litijum karbonat, nečistoće čvrstih čestica, rastvor koji sadrži litijum bikarbonat i ugljen dioksid mogu da se odvoje međusobno. Reaktore sa rezervoarima za mešanje moguće je koristiti da se pripremi mešavina, ali je moguće koristiti i druge reaktore koji dovode u kontakt gas-tečnost-čvrstu supstancu. Čvrstu supstancu je moguće reciklirati poželjno do prvog ili opciono do drugog reaktora karbonacije, ako postoji, pri čemu je gasove moguće oporaviti i reciklirati ponovo nazad u reaktor karbonacije. U izvođenjima kod kojih se koristi više od jednog reaktora karbonacije, oporavljeni ugljen dioksid je moguće reciklirati u jedan ili više reaktora karbonacije. Tečnu struju je zatim moguće dovesti u sistem filtracije koji je moguće konfigurisati da bi se uklonile sve nerastvorljive nečistoće čije je prisustvo moguće, kao što je, silika, gvožđe, magnezijum, kalcijum i slična jedinjenja. U izvesnim izvođenjima, filtracija može koristiti niz filtera projektovanih da se progresivno uklone finije čestice, kao štosu na primer, filteri projektovani da se uklone čestice koje imaju prečnike od 10 µm, 1 µm, 0,2 µm, 0,3 µm, ili u alternativnom izvođenju, moguće je koristiti sistemmikrofiltracije koji je pogodan da spreči koloidno gvožđe (III) da dođe u dodir sa podlogom za izmenu jona u naknadnom koraku. Takav sistem mikrofiltracije može biti tangencijalni (takođe poznat kao optočna mikrofiltracija) ili upravan (takođe je poznat kao protočna mikrofiltracija).

[0015] Sledi korak filtracije upotrebom dvovalentne selektivne jonizmenjivačke smole, da bi se apsorbovali rastvorljivi dvovalentni ili trovalentni joni, kao što su magnezijum, kalcijum, gvožđe i slično, selektivnom izmenom jona ili drugim sličnim postupcima. Posle uklanjanja rastvorljivih dvovalentnih ili trovalentnih jona selektivnom izmenom jona, temperaturu rastvora je moguće podići ili se može ekstrahovati ili delimično ekstrahovati CO2da bi se taložio čist Li2CO3u drugoj zoni i poželjno vraćati barem deo rastvora u zonu reakcije karbonizacije (pozicije 40, 45 i 50 na SL. 1) iz ekonomskih razloga. Ovo je moguće uraditi do, na primer, stvaranja vakuuma i mehuranja inertnog gasa, kao što je, azot, vazduh, argon, ili slično, kroz rastvor. Ugljen dioksid je moguće oporaviti i reciklirati u koraku karbonizacije. Neželjene monovalentne katjonske nečistoće koje su prisutne ostaju u rastvoru i približno 85% rastvora moguće je reciklirati nazad u korak disperzije litijum karbonata u početku postupka i nerecikliran rastvor se oporavlja za upotrebu pri regeneraciji jonoizmenjivačke podloge. Tokom koraka filtracije ovog postupka, litijum karbonat je moguće oporaviti pogodnim postupcima, kao što je, rotaciona filtracija, pojasna filtracija ili slično. Oporavljeni natrijum litijum karbonat može zatim da bude podvrgnut pranju, kao što je ispiranje u kontra struji, i može obuhvatiti odvojene zone filtracije za oporavak filtrata (slaba tečnost) i rastvore za ispiranje. Približno 15% rastvora za ispiranje je moguće ukloniti i kombinovati sa recikliranim rastvorom litijum karbonata i dopremljeno nazad do početnog koraka disperzije litijum karbonata.

[0016] Jonoizmenjivačka smola hvata primarno dvovalentne jone, kao što je, kalcijum i magnezijum; međutim, druge dvovalentne jone koji su prisutni moguće je takođe uhvatiti jonoizmenjivačkom smolom. Krajnji korak filtracije obuhvata gvožđe (III) selektivni sistem filtracije, koji može da spreči da gvožđe (III) dođe u kontakt sa jonoizmenjivačkom podlogom. Ovo je značajno zbog toga što ako gvožđe (III) nije uklonjeno pre dovođenja u kontakt sa jonoizmenjivačkom smolom i ako ga jonoizmenjivačka smola uhvati, onda je teško izmestiti ga iz jonoizmenjivačkih smola standardnim postupcima regeneracije jonoizmenjivačkih smola. Pošto se iscrpi kapacitet jonoizmenjivačke smole, rastvor je moguće prebaciti u drugu kolonu za jonsku izmenu da bi se nastavila filtracija rastvora i hvatali dvovalentni joni.

Čistoća litijum karbonata

[0017] Kod izvesnih izvođenja, čistoću litijum karbonata je moguće kontrolisati odnosom tog ciklusa recikliranja prema ispuštanju slabe tečnosti (tj., količini filtrata iz odvajanja litijum karbonata koji se povlači). Kod izvesnih izvođenja, slaba tečnost može imati koncentraciju litijum karbonata od oko 15 g/L. Kako se odnos curenja varira između oko 100% i 0%, količina rastvorljivih monovalentnih katjona i neki anjoni senatalože u rastvoru recikliranja. Dakle, što su veće stope curenja, to je veću čistoću proizvoda litijum karbonata moguće dobiti. Na primer, utvrđeno je da je pri odnosu curenja od oko 15%, moguće dobiti 99,999% čistog litijum karbonata. Slično, odnos curenja manji od oko 5% obično kao rezultat daje proizvodnju litijum karbonata od oko 99,9 % čistoće, što je dovoljno za elektrohemijsku/akumulatorsku klasu proizvodnje litijum karbonata. Pored toga, stepen pranja u velikoj meri utiče na čistoću proizvoda litijum karbonata i njegovu finalnu čistoću. Različiti odnosi pranja proizvoda prema učinku proizvodnje mogu biti korišćeni da se proizvedu različite klase čistoće proizvoda.

[0018] Rukovanje sistemom jonske izmene je pod jakim uticajem brzine propusnosti jakog rastvora jonske izmene i variranjem brzine jakog rastvora, moguće je dobiti litijum karbonat različite čistoće.

[0019] Kod nekih izvođenja, granulometriju i morfologiju litijum karbonata moguće je podesiti povećanjem stepena mešanja i vremena boravka u taložnoj posudi. Kako je ovde korišćeno, granulometrija se odnosi na veličinu čestica i morfologija se generalno odnosi na oblik jedinjenja litijum karbonata. Generalno, neophodna je dovoljno mešanje da bi se osiguralo da su nerastvorljive čestice suspendovane u rastvoru, međutim prekomerno mešanje može, u izvesnim izvođenjima, da kao rezultat ima smanjenje prosečne veličine čestica. Povećano mešanje je moguće postići povećanjem stopa recirkulacije. Alternativno, moguće ga je povećati dodavanjem mehaničkog mešača u taložnu posudu. U izvesnim izvođenjima vreme boravka je moguće povećati ili smanjiti bilo količinom tečnosti sadržane u posudi ili promenom brzine protoka. U izvesnim izvođenjima, posuda može imati fiksne dimenzije; međutim količina ili brzina dodavanja tečnosti u rezervoar može da se koristi da kontroliše vreme boravka tečnosti, čime se indirektno kontroliše granulometrija čestica litijum karbonata, i u manjoj meri, morfologija čestica litijum karbonata. Pored toga, u izvesnim izvođenjima, morfologiju litijum karbonata moguće je modifikovati dodavanjem jona različitih metala u mešavinu što će izazvati promenjeni rast kristala. U izvesnim izvođenjima, čestice litijum karbonata mogu imati prosečan prečnik manji od oko 100 µm, alternativno manji od oko 50 µm, alternativno manji od oko 10 µm.

[0020] Gore opisan postupak ne uklanja fosfat ili borat iz proizvoda litijum karbonata jer se i fosfati i borati obično talože sa litijum karbonatom. Predviđa se dakle da, u izvesnim izvođenjima, fosfati i borati mogu da budu uklonjeni iz jake tečnosti litijum bikarbonata provlačenjem tečnosti kroz podlogu koja apsorbuje fosfat kao što je aluminijum, ili korišćenjem pogodne podloge za izmenu jona kao što je AMBERLITE™ IRA743 ili alternativno ekstrakcijom rastvarača.

[0021] Početni sadržaj sulfata u litijum karbonatu tehničke kakvoće dobijen iz slanih voda je obično oko 100 ppm. U izvesnim izvođenjima, koncentraciju sulfata u litijum karbonatu velike čistoće moguće je smanjiti u jednom prolazu na samo 10 ppm, što podrazumeva odnos recikliranja slabe tečnosti od oko 85%. Koncentraciju sulfata litijum karbonata je moguće dodatno smanjiti dodatnim recikliranjem litijum karbonata kroz ceo postupak. Na primer, u izvesnim izvođenjima, proizvod pare litijum karbonata koji je dva puta recikliran kroz postupak opisan gore u tekstu dva puta može imati koncentraciju sulfata manju od oko 1 ppm.

[0022] U izvesnim izvođenjima, alternativni pristup smanjenja koncentracije sulfata je da se poveća odnos curenja na između oko 50 i 100%, pre nego optimalniji postupak od 10 do 35%.

Filtracija litijum karbonata

[0023] Litijum karbonat je moguće filtrirati sa pojasnim filterom na temperaturi od između oko 90°C i 100°C, alternativno između oko 92°C do 95°C, na filter sa specijalno projektovanim razdelnikom. Filter pogaču je moguće oprati u protivstruji da bi se osiguralo da je najčistiji litijum karbonat u kontaktu sa svežom dejonizovanom vodom. Oprana voda se oporavlja i može se koristiti da bi se oprao litijum karbonat slabije čistoće. Ovu vodu je moguće koristiti da bi se oprao litijum karbonat više puta da bi se svelo na minimum rastvaranje litijum karbonata u toj vodi. Korak recikliranja vode može posebno biti važan ako postoji oskudica čiste vode. Krajnje ispiranje čvrstog litijum karbonata je sa vrućom dejonizovanom vodom, koju je moguće dopremiti kroz jednu ili više mlaznica za prskanje, na temperaturi od između oko 80°C i 95 °C, alternativno na temperaturi od oko 90°C. Kod izvesnih izvođenja utvrđeno je da ispiranje proizvoda litijum karbonata vodom na temperaturama većim od oko 95°C daje kao rezultat pretvaranje vode u paru i ispiranje je nedelotvorno. U izvesnim izvođenjima, prvo pranje se završi u režimu recikliranja, voda za ispiranje iz krajnjeg pranja se dodaje u sistem za recikliranje vode za ispiranje, čime se omogućava korišćenje mnogo veće količine vode, ali ne i potrošnja. Kao posledica recikliranja vode za ispiranje, postoji curenje vode za ispiranje, i deo vode za ispiranje je moguće dodati u recikliranje slabom tečnošću u posudu za raspršivanje litijum karbonata. U izvesnim izvođenjima, prva voda za ispiranje se dovodi u kontakt sa čvrstom supstancom litijum karbonata na 50 do 90°C.

A Direktni put da se proizvede litijum karbonat velike čistoće

[0024] U jednom izvođenju ovog pronalaska, dat je postupak za proizvodnju litijum hlorida velike čistoće iz rastvora litijum hlorida koji sadrži najviše oko 1% težine litijuma. U izvesnim izvođenjima, litijum hlorid koji sadrži rastvor može da bude geotermalna slana voda, neki drugi slani rastvor, ili drugi hlorid koji sadrži rastvor. Korak jedan postupka obuhvata tretiranje rastvora litijum hlorida da bi se podesila pH vrednost na između oko 8 i 12, alternativno između oko 10 i 12, alternativno između oko 10 i 11 sa bazom, kao što je na primer, kreč, natrijum hidroksid, amonijak, ili slično,) da bi se nataložile soli kalcijuma, mangana, ili cinka. Rastvor se zatim opciono tretira sa rastvorom natrijum karbonata ili slabom tečnošću dobijenom iz curenja rastvora slabe tečnosti. Rastvor litijum hlorida se zatim dopuni u podlogu za izmenu jona koja je funkcionalna da bi se uklonili tragovi količina dvovalentnih jona (obično redosleda veličine delovi po milijardu, ili ppb), i zatim na sekundarnu kolonu koja je funkcionalna da bi se uklonila sva prisutna jedinjenja borata. Litijum hlorid je zatim koncentrovan isparavanjem ili kombinacijom ili reverznom osmozom i toplotnim isparavanjem (uključujući prirodno isparavanje iz bazena za isparavanje), da bi se proizveo visoko koncentrovan rastvor litijum hlorida, koji ima rastvor litijum hlorida od najviše oko 42% težine litijum hlorida (tačna koncentracija zavisi od temperature). Tokom postupka, koncentracija natrijum hlorida u rastvoru može da bude smanjena od veće od 10.000 ppm do manje od 1.000 ppm.

[0025] Rastvor litijum hlorida koji se dobija kao rezultat, poželjno ima koncentraciju LiCl manju od 1000 ppm, je zatim moguće dovesti u reakciju sa niskim temperaturama sa mešavinom gasova amonijaka i ugljen dioksida da bi se proizveo litijum karbonat velike čistoće. Temperaturu rastvora je zatim moguće povećati da bi se degazirao rastvor, čime se proizvode gasovi amonijaka i hlorovodonične kiseline. Ovi gasovi se odvajaju poznatim postupcima ili membranama.

[0026] U još jednom izvođenju, ovaj pronalazak je usmeren na postupak proizvodnje jedinjenja litijuma velike čistoće, pri čemu taj postupak obuhvata sledeće korake:

(1) dovođenje prečišćene pare litijum hlorida koja ima približnu koncentraciju litijum hlorida od 40% težine prema elektroliznom uređaju opremljenom bilo membranom ili separatorom da bi se sprečila migracija katjona, kao što je natrijum,litijum, i kalijum, i anjoni, kao što je hlorid, od migracije u smeru negativne elektrode;

(2) nanošenje gustine struje od najviše oko 8,000 A/m<2>na elektrolizni uređaj pri čemu se hlor proizvodi na anodi, i vodonik se proizvodi na katodi, i rastvor koji obuhvata litijum hidroksid se proizvodi u pregradi katode (pri čemu rastvor litijum hidroksida ima koncentraciju od oko 4% težine);

(3) hlađenje rastvora litijum hidroksida i dovođenje rastvora, zajedno sa ugljen dioksidom, u reaktor za karbonizaciju pri čemu se litijum hidroksid pretvara direktno u litijum bikarbonat;

(4) odvajanje litijum bikarbonata koji sadrži rastvor gasa i/ili bilo kojih čvrstih supstanci litijum karbonata koje su formirane;

(5) filtriranje rastvora litijum bikarbonata da bi se uklonili tragovi nečistoća, kao što je na primer, gvožđe, silika, magnezijum, mangan, kalcijum i stroncijum;

(6) opciono, provlačenje ratvora kroz kolonu za jonsku izmenu da bi se uklonili dvovalentni joni koji mogu biti prisutni; i

(7) dovođenje rastvora u reaktor za taloženje pri čemu se taj rastvor zagreva do temperature od najviše do oko 95°C da bi se nataložio litijum karbonat velike čistoće.

[0027] U izvesnim izvođenjima, barem deo rastvora filtrata može biti recikliran nazad u pregradu katode u elektroliznom uređaju.

Postupak dobijanja hemikalija velike čistoće za akumulatore

[0028] Sa litijum karbonatom velike čistoće dobijenim bilo kojim gore opisanim postupkom, moguće je napraviti hemikalije velike čistoće dovođenjem u reakciju ovog litijum karbonata velike čistoće sa specifičnim hemikalijama. Kao što je prethodno navedeno, "litijum karbonat velike čistoće" se odnosi na bilo koji litijum karbonat koji ima čistoću od barem oko 99,9%. Primeri reakcija obuhvataju sledeće:

(1) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće sa HF da bi se proizveo rastvor litijum fluorida, posle čega sledi reakcija sa PF5da bi se proizveo LiPF6;

1

(2) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće sa HF gasom u reaktoru na fluidizovanom ležištu da bi se proizveo čist i suv LiF;

(3) dovođenje u reakciju Li2CO3velike čistoće sa elektrolitičkim MnO2da bi se proizveo LiMnO2velike čistoće;

(4) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće sa kobalt oksidom (CoO2) da bi se proizveo litijum kobalt oksid velike čistoće;

(5) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće sa gvožđe fosfatom da bi se proizveo litijum gvožđe fosfat;

(6) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće sa fosfornom kiselinom da bi se proizveli prekursori akumulatora, kao što je LiH2PO4, koji mogu zauzvrat da budu dovedeni u reakciju sa gvožđe oksidima da bi se dobili prahovi katode litijum gvožđe fosfata;

(7) dovođenje u reakciju litijum karbonata velike čistoće raspršenog u dejonizovanoj vodi sa gasovitom hlorovodoničnom kiselinom u litijum hloridu ultra velike čistoće;

(8) postupak za proizvodnju soli elektrolita velike čistoće: (a) triflat, (b) perhlorat, (c) LiASF5, (d) LiBF3, i svi drugi, i (e) litijum bis(oksalat)borat;

(9) proizvodnja litijum hidroksida velike čistoće: (a) elektroliza rastvora litijum bikarbonata, raspršivanjem litijum karbonata velike čistoće u vodi i dovođenje u reakciju sa ugljen dioksidom (b) elektroliza rastvora litijum hlorida velike čistoće proizvedenog reagovanjem litijum karbonata velike čistoće i hlorovodonične kiseline, i (c) elektroliza litijum sulfata proizvedenog iz litijum karbonata velike čistoće i sumporne kiseline da bi se proizveo veoma čist rastvor litijum hidroksida.

[0029] U izvesnim izvođenjima, dobijanje litijum hidroksida velike čistoće obuhvata dopremanje litijum halida do elektrohemijske ćelije pri čemu se litijum hidroksid velike čistoće proizvodi elektrolizom, pri čemu se takođe proizvode hlor i vodonik gas.

[0030] U drugim izvođenjima, litijum so, na primer, litijum bikarbonat ili litijum nitrat, se dopremaju do elektrohemijske ćelije pri čemu se elektrolizuju u vodi da bi se proizveo litijum hidroksid velike čistoće, gas vodonika, i bilo H2CO3ili HNO3, prema opisanom redosledu.

[0031] Alternativno, moguće je litijum sulfat isporučiti u elektrohemijsku ćeliju i elektrolizovati u vodi da bi se proizveo litijum hidroksid velike čistoće, H2SO4, i vodonik gas.

[0032] U jednom izvođenju, Li2CO3velike čistoće se dovodi u reakciju sa HF da bi se proizvela dva mola litijum fluorida velike čistoćei ugljen dioksid, ataj veoma čist litijum fluorid se zatim dovodi u reakciju sa PF5 da bi se proizveo LiPF6 velike čistoće.

[0033]U jednom drugom izvođenju, Li2CO3velike čistoće se dovodi u reakciju sa 2 molarna ekvivalenta HBF4da bi se proizvela 2 mola LiBF4velike čistoće, kao CO2i voda.

[0034] U jednom alternativnom izvođenju, Li2CO3velike čistoće se dovodi u reakciju sa 2 molarna ekvivalenta CF3SO3H da bi se proizvela 2 mola Li(CF3SO3) velike čistoće, kao CO2i voda.

[0035]U jednom alternativnom izvođenju, Li2CO3velike čistoće se dovodi u reakciju sa 2 molarna ekvivalenta HClO4da bi se proizvela 2 mola LiClO4velike čistoće, kao i ugljen dioksid i voda.

Oporavljanje jonoizmenjivačke smole

[0036] U drugom varijantnom rešenju ovog opisa, dati su postupci za oporavljanje jonoizmenjivačke smole.

[0037]Kako je ovde korišćeno, pojam "smola" se odnosi na polistirensku matricu koja je unakrsno povezana sa divinilbenzenom (DVB) supstituisanim sa slabim kiselim aminofosfonim ili aktivnim grupama imido sirćetne kiseline poznatim po različitm trgovačkim nazivima, kao što je, Amberlit® IRC-74617471748, Purolit® S 930, Purolit® S 940, Purolit® S 950, LEVATIT® TP-260, IONAC® SR- 5, i slično.

[0038]Jedno izvođenje 400 postupka regeneracije jonske izmene, je prikazano na SL.4, kao u nastavku:

(1) izmeštanje jakog rastvora iz smole u koraku 400 dovođenjem u kontakt sa dejonizovanom vodom pri niskoj brzini protoka da bi se sprečilo mešanje;

(2) opciono uklanjanje čvrstih supstanci i svih slomljenih smola (one se oporavljaju filtracijom na izlazu iz stuba) propuštanjem ispirka vode koji fluidizuje smolu (tj., približno 1,5 zapremina ležišta u reverznom protoku;

(3) uklanjanje dvovalentnih jona iz smole tretiranjem kiselinom u koraku 420, na primer, dodavanjem razblažene hlorovodonične kiseline (tj., koncentracija od manje od 10%);

(4) potapanje kolone sa kiselinom u koraku 430 na period od oko 30 minuta;

(5) ispiranje smole u koraku 440 sa dejonizovanom vodom sve dok se ne postigne pH vrednost od 5 i razblaži kiselina iz stuba;

(6) opciono, tretiranje stuba sa bazom da bi se reaktivirala smola u koraku 450 dodavanjem razblaženja NaOH u stub;

(7) ispiranje smole slabom tečnošću da bi se izmestio i razblažio NaOH iz stuba; (8) dovod je moguće vratiti na punjenje rastvorom jake tečnosti na način silaznog toka;

(9) kombinovanje rastvora ispiranja i recikliranje rastvora kroz reverznu osmozu za ponovnu upotrebu; i

(10) opciono je moguće reciklirati rastvore za ispiranje iz koraka (3) i (5).

[0039]U alternativnom izvođenju ovog pronalaska, postupak je dat kao u nastavku:

(1) izmeštanje jakog rastvora iz smole dodavanjem dejonizovane vode pri niskoj brzini protoka;

(2) opciono, uklanjanje izmeštenih čvrstih supstanci i slomljene smole iz smole puštanjem ispirka;

(3) tretiranje stuba kiselinom da bi se uklonili dvovalentni joni dodavanjem razblažene hlorovodonične kiseline (npr. HCl sa koncentracijom manjom od oko 10%);

(4) ispiranje smole sve dok se ne dostigne pH od oko 5 da bi se izmestila i razblažila kiselina na stubu;

(5) oporavljanje jonoizmenjivačke podloge dovođenjem u kontakt sa curenjem slabe tečnosti (ima koncentraciju od najviše do oko 14 g/L litijum karbonata i litijum bikarbonata); (6) ispiranje smole sa dejonizovanom vodom da bi se izmestio i razblažio stub;

(7) opciono, rastvore za ispiranje je moguće kombinovati i reciklirati kroz reverznu osmozu za ponovnu upotrebu; i

(8) opciono je moguće reciklirati rastvore iz koraka (3) i (5).

Mikrofiltersko recikliranje

[0040] Mikrofilteri su skupi i često postaju blokirani nečistoćama. Samim tim je neophodno da budu reciklirani. Razvijeno je nekoliko postupaka recikliranja filtera: poželjni postupci recikliranja su da se upotrebi limunska kiselina da bi se rastvorilo gvožđe koje omogućava da se reciklira selektivni filter gvožđa. Takođe moguće koristiti druga jedinjenja da bi se postigao isti rezultat, kao što je natrijum EDTA. Međutim, delotvornije je koristiti rastvor jake kiseline, kao što je azotna kiselina (koja ima koncentraciju od oko 1 do 10% rastvora) da bi se reciklirao filter. Da bi se sprečila kontaminacija, filteri se zatim detaljno isperu pre nego što se ponovo stave na mesto upotrebe.

PRIMERI

[0041] Primeri koji se odnose na Sl.1 su varijantna rešenja opisa korisnog za razumevanje ovog pronalaska.

Primer br.1 - Proizvodnja litijum karbonata

1

[0042] Ako se pogleda SL. 1 i SL. 2, 40 stoji za disperziju; 45 stoji za prvi reaktor, 50 stoji za drugi reaktor, 55 stoji za CO2rezervoar, 60 stoji za rezervoar za odvajanje gasa/čvrste supstance/tečnosti (degazer), 65 stoji za filter vreće, 70 stoji za filter patrone, 75 stoji za stubove smole, 80 stoji za taložnik, 85 stoji za filc filter, 90 stoji za sušač, 1 stoji za nečistu karbonatnu struju, 2 stoji za prvu struju dovoda u reaktor, 3 stoji za CO2dovodni vod do prvog reaktora, 4 stoji za CO2dovodni vod u drugi reaktor, 5 stoji za drugu struju dovoda u reaktor, 6 stoji za prenos struje u posudu za odlivanje, 7 stoji za povratnu struju karbonata u prvi reaktor, 8 stoji za prve prerađene otpatke ugljen dioksida, 9 stoji za bikarbonatnu struju koja se doprema filter vrećama za grubu filtraciju (kao što su vreće za filtraciju tečnosti koje obezbeđuje Eaton-GAF), 10 stoji za bikarbonatnu struju koja se dovodi do filtera patrona za finu filtaciju (kao što su Aervent filter patrone klase za sterilizaciju koje su dostupne kodMillipore kompanije), 11 stoji za bikarbonatnu struju koja se doprema do smole, 14 stoji za bikarbonat na taložniku, 15 stoji za recirkulacionu struju izmenjivača, 16 stoji za mešovitu struju koja obuhvata recirkulacionu struju plus bikarbonatnu struju koja se doprema do taložnika, 17 stoji za CO2paru isparenja, 18 stoji za CO2povratni vod u rezervoar 55, 19 stoji za karobnatnu paru (koja može obuhvatiti karbonat, bikarbonat ili njihovu kombinaciju) koja se doprema do filtera, 20 stoji za karbonatnu struju koja se doprema do sušača, 21 stoji za slabu tečnost koja se reciklira u disperziju, 22 stoji za recikliranu vodu za ispiranje koja se reciklira u dispisperziju, i 23 stoji za curenje vode za ispiranje.

[0043] Ako se pogleda SL.2, 95 je rezervoar za mešanje gde se reciklirana struja 126 meša sa dovodnom strujom 124, 100 u elektrolizatoru koji obuhvata podelu 105 između pregrada katode i anode, što je moguće postići sa membranom ili dijafragmom, 125 stoji za rastvor litijum hlorida, 126 stoji za rastvor litijum hlorida koji je efluent elektrolizatora, 127 stoji za dovod za hlor, 128 stoji za dovod vode, 129 stoji za dovod za vodonik gas, 130 istoji za struju prerade otpada litijum hidroksida, i 131 stoji za struju proizvoda elektrolize litijum hidroksida.

[0044] Postupci prikazani na SL.1 i na SL.2 su kao u nastavku:

Postupak se pokreće u rezervoaru 40 za disperziju, što može da obuhvati 3 unosa. Približno 85% dovoda ulazi preko voda 21 kao slaba tečnost, koju je moguće ohladiti do željene temperature preko poznatih sredstava, kao što je izmenjivač toplote. Dovodni vod 21 može imati koncentraciju litijum karbonata/bikarbonata od oko 15 g/L. Brzina protoka mase iz voda 21 u rezervoar 40 je oko 1428 kg/sat. Približno 15% dovoda se doprema u rezervoar 40 preko voda 22 kao reciklirana voda za ispiranje, koju je moguće ohladiti do željene temperature poznatim sredstvima. Ovaj rastvor u vodu 22 može imati koncentraciju litijum karbonata/bikarbonata od oko 7 g/L i može biti dopremljen brzinom protoka mase od oko 252 kg/sat. Sirovi litijum karbonatje moguće dopremiti preko pužnog prenosnika 1 brzinom od oko 30 g/L, i brzinom protoka mase od oko 1680 kg/sat, pod normalnim uslovima rada. Tri ulaza u rezervoar 40 su pomešana dovoljnim mešanjem da bi se održao nerastvorljiv litijum karbonat kao ravnomerno raspršena čvrsta supstanca kroz ceo rezervoar. Primer vremena boravka je 11 minuta. Rastvor se zatim pumpa iz rezervoara 40 preko voda 2 u prvi reaktor 45, gde se CO2gas dovodi preko voda 3 i transformiše u litijum bikarbonat i samim tim doprinosi da litijum bude rastvorljiv.

[0045] Ako pogledamo SL.3, dat je primer reaktora, koji može biti sličan ili isti kao prvi i drugi reaktori 45 i 50, gde je takvu transformaciju u litijum bikarbonat moguće generisati. U izvesnim izvođenjima, rastvor litijum karbonata se dovodi u reaktor preko voda 202 i ugljen dioksid se dovodi u reaktor preko voda 204. Reaktor je moguće odvojiti u različitim segmentima, na primer prvi segment 206, drugi segment 208, treći segment 210, četvrti segment 212, i peti segment 214. Reaktor može obuhvatiti različite ploče koje odvajaju različite segmente, kao što je ploča 222, koja odvaja prvi i drugi segment, ploča 224, koja odvaja drugi i treći segment, ploča 226, koja odvaja treći i četvrti segment, i ploča 228, koja odvaja četvrti i peti segment. Reaktor može takođe da obuhvati mešač 228, pozicioniran unutar reakcione posude, tako da mešač može da obezbedi dovoljno mešanje litijum karbonata i ugljen dioksida. Mešač 228 može da obuhvati različite lopatice ili ispupčenja 229 projektovane da obezbede detaljno mešanje. Reaktor može takođe da obuhvati odbojnike 220. Višak ugljen dioksida izlazi iz reaktora preko voda 230 i taj rastvor je moguće ukloniti preko 232.

[0046] Brzina protoka ugljen dioksida do reaktora može da bude barem oko 200 L/min, alternativno barem oko 250 L/min. Generalno, dat je barem molarni ekvivalent ugljen dioksida, još poželjnije je dat nešto veći od molarnog ekvivalenta (tj., barem oko 1,05 molara), alternativno, dato je više od oko 1,1 molarnog ekvivalenta. Čvrst oblik litijum karbonata moguće je reciklirati sa dna degazera 60 preko voda 7 na dno reaktora 45. Tokom ovog stadijuma reakcije, temperatura može da se poveća za oko 5°C, usled delimično egzotermne hemijske reakcije koja se odvija. Rastvor iz prvog reaktora 45 je zatim moguće dovesti preko voda 5, opciono kroz izmenjivač toplote, do drugog reaktora 50 brzinom protoka od između oko 1600 kg/sat i oko 1700 kg/sat. U izvesnim izvođenjima, brzina protoka je barem oko 1500 kg/sat. Izmenjivač toplote moguće je koristiti da bi se ohladila tečnost do temperature od oko sobne temperature. Vod 4 doprema CO2u drugi reaktor 50 brzinom protoka od barem oko 100L/mm, alternativno barem oko 120 L/min, alternativno oko 135 L/min. U izvesnim izvođenjima, ovo se dešava pod pritiskom koji je blago iznad atmosferskog pritiska, ali može takođe da bude izvedeno sa većom propusnošću na povišenom pritisku. Radne zapremine prvog i drugog reaktora mogu da budu oko 500 litara svaka, iako je moguće koristiti i reaktore koji imaju različite radne zapremine. Rastvor je moguće ohladiti do temperature od oko 20°C i dopremiti u drugi reaktor 50 preko voda 5. Toplota reakcije koja nastaje u drugom reaktoru 50 povećava temperaturu za oko 1 do2°C, vod 4 doprema CO2gas u reaktor 50 brzinom protoka od oko 135

1

L/min. Drugi reaktor 50 može da bude fazni (kontinualni) reaktor sličan prvom reaktoru 45. Temperaturu u reaktoru 50 je moguće povećati za oko 1°C kao rezultat hemijske reakcije. Rukovanje drugim reaktorom 50 na temperaturi ispod oko 20°C omogućava dodavanje više rastvorljivosti litijum karbonata u rastvor, što zauzvrat može da dovede do veće produktivnoti (tj., veće propusnosti i većeg prinosa). Bikarbonat koji sadrži rastvor seprenosi preko 6 od drugog reaktora 50 do rezervoara 60 degazera. U rezervoaru 60 degazera, gasovi, čvrste supstance i tečnost se odvajaju. Čvrste supstance je moguće pumpati kao emulziju preko voda 7 u prvi reaktor 45. Gasovi,koji mogu da obuhvate CO2, mogu biti odvojeni i dovedeni preko voda 8, koji može da reciklira gas u CO2 rezervoar 55, iponovo dopremljeni do bilo prvog ili drugog reaktora 45 ili 50. Tečni bikarbonat se pumpa preko voda 9 kroz barem jedan, a poželjno dva, mehanička filtera 65. Mehanički filter može da obuhvati više pojedinačnih filtera različitih veličina, uključujući prvi filter koji obuhvata 10 µm filter vreću, drugi filter koji obuhvata 1 µm filter vreću. Filtrirani rastvor litijum bikarbonata moguće je dopremiti u drugi mehanički filter 70, koji može obuhvatiti jednu ili više patrona filtera, na primer prvu patronu koja obuhvata 0,2 µm filter i drugu patronu koja obuhvata 0,3 µm patronu. Drugu patronu moguće je konfigurisati da bi se sprečilo da se gvožđe dovodi do jonoizmenjivačkog sistema 75. Postupak regeneracije patrone se razmatra dole u tekstu. Litijum bikarbonat koji obuhvata rastvor tečnosti je moguće pumpati preko voda 11 u stub 75 jonoizmenjivačke smole. Jonoizmenjivačka smola može da ukloni rastvorljive dvovalentne jone metala koji prolaze kroz filter vreće 65 i filter patrone 70. U izvesnim izvođenjima, jonoizmenjivačkisistem 75 može obuhvatiti dva stuba, jedan stub koji je u radu i drugi stub koji se regeneriše. Jonoizmenjivački stubovi mogu da budu prebacivani između operacije i regeneracije kada radna podloga postane zasićena. Filtrirani rastvor iz jonoizmenjivačkogsistema se dovodi preko voda 14 do taložnika 80. Taložnik 80 može opciono da se zagreje sistemom recirkulacije, koji može da obuhvati izmenjivač toplote. Rastvor iz taložnika 80 je moguće dovesti sa dna rezervoara i pumpati preko voda 15 u povratni vod 16. Rastvor iz jonoizmenjivačkog stuba 75 moguće je kombinovati u vodu 16 sa zagrejanim rastvorom iz voda 15 i dovesti u taložnik 80. Taložnik 80 je moguće mešati protokom iz voda 16. Opciono, taložnik 80 može da obuhvati mešač. Rastvor u taložniku 80 je moguće održavati na temperaturi od oko 95°C, što olakšava odvajanje CO2iz bikarbonata. Karbonat u čvrstom stanju izlazi iz taložnika 80 prelivanjem i CO2može biti ohlađen i oporavljen preko voda 17. Gas ugljen dioksid može da bude recikliran preko voda 18 u dva reaktora, 45 ili 50. Struja proizvoda koja obuhvata oko 90% litijum karbonata težine može da bude pumpan preko voda 19 do pojasa 85 filtera. Slaba tečnost može da bude oporavljena u sistemu vakuumske, i može da bude ohlađen i pumpana preko voda 21 do rezervoara 40 za disperziju. Deo ove tečnosti moguće je čuvati za regeneraciju smole. Prvo pranje je moguće izvesti sa istom recikliranom vodom za ispiranje. Todrugo pranje moguće je izvesti sa dejonizovanom vodom na temperaturi od oko 92°C. Vodu iz svakog pranja moguće je kombinovati u istom rezervoaru za ponovnu upotrebu. Ovu vodu je

1

moguće ohladiti i pumpati u rezervoar 40 za disperziju. Postoji vod 23 curenja ove vode.

[0047] Ako pogledamo SL. 2, struja 124 za dovod litijum hlorida, ima koncentraciju od između oko 10 i 40%, može da bude dovedeno do rezervoara 95, Litijum hlorid može biti priman iz postupka ekstrakcije, uključujući geotermalne ili druge slane vode.Litijum hlorid iz rezervoara 95 je moguće dopremiti preko voda 125 do elektrolizatora 100. Efluent elektrolizatora 100 rastvora litijum hlorida može da bude recikliran nazad u rezervoar 95 preko voda 126, pri čemu gas hlora i vodonika izlazi iz elektrolizatora kroz izlaze 127 i 129, prema ovom opisu. Voda se doprema do elektrolizatora 100 preko voda 128. Litijum hidroksid može da bude recikliran preko voda 130 do elektrolizatira 100, i moguće je prihvatiti struju 131 proizvoda litijium hidroksida. U elektrolizatoru 100, joni litijuma migriraju iz pregrade anode u pregradu katode putem migracije i sila difuzije.

Primer br.2 - punjenje smole u stub

[0048] Smola se puni u stub, kao u nastavku. Prvo, u 208 L burence, Purolite® S 940 smola se meša sa dejonizovanom vodom. U stub koji ima zapreminu od oko 1.060 L je dodato oko 1/2zapremine dejonizovane vode. Upotrebom levka, smola i dejonizovana voda se ručno dodaju u stub. Po potrebi, ventil na dnu stuba se otvara da bi ispraznio malo vode, Koraci se ponavljaju sve dok se približno 440 L smole ne uvede u stub.

Primer br.3 - Regeneracija smole

[0049] U jednom izvođenju ovog pronalaska, daje se postupak za regeneraciju jonoizmenjivačke smole, kao u nastavku:

(1) jaka tečnost se uklanja iz rastvora za izmeštanje i postavlja u rezervoar za čuvanje; jaka tečnost se zamenjuje sa oko 1 zapremina ležišta dejonizovane vode koja se pumpa u vrh stuba brzinom od oko 2 do 4 ležište- zapremina/sat;

(2) smola se otpakuje sa dejonizovanom vodom i stub se puni sa dna stuba sa oko 1,5 kapaciteta ležišta vodom brzinom od 1,2 ležišta- zapremina/sat;

(3) pH rastvora u stubu je spušten da bi kuglice smole prisilio da otpuste zadržane elemente metala i stub napunjen sa 2 zapremine ležišta HCl rastvorom koji ima koncentraciju od između oko 1-8%, poželjno 4%, brzinom od oko 2,4 ležišta-zapremina/sat

1

(4) kiselina se ostavlja na mestu za oko 30 minuta;

(5) koraci (3) i (4) se ponavljaju;

(6) stub se ispira sa oko 2,1 zapremine ležišta dejonizovanom vodom brzinom od oko 2,4 zapremine ležišta/sat sve dokse pH vrednost stuba ne približni neutralnoj pH vrednosti

(7) stub se ispira sa oko 2,4 zapremina ležišta rastvora kaustične sode koja ima koncentraciju od između oko 2 i 4% pri brzini od oko 2,4 zapremine ležišta/sat da bi se smola pretvorila nazad u aktivni oblik i da bi se omogućilo hvatanje viševalentnih jona

(9) oko 2,4 zapremina ležišta slabe tečnosti LiHCO3cirkuliše brzinom od oko 2,4 zapremina ležišta/sat kroz stub da bi se joni Na<+>zamenili sa Li<+>

(10) jaka tečnost koja je privremeno preneta na rezervoar za čuvanje tokom koraka izmeštanja se vraća u stub brzinom od oko 1,2 zapremine ležišta/sat

Primer br.4

[0050] Filteri patrone su veoma skupi i treba da budu korišćeni samo jednom pre zamene jer su plastika oko fitera i priključci patrona osetljivi. U drugom varijantnom rešenju ovog pronalaska, dat je postupak za in situ regeneraciju patrona. Svi ovi koraci će biti izvedeni u obrnutom redosledu. NaSL.5, prikazan je postupak 500.

(1) u prvom koraku 510 ispiranja, oko 200 L dejonizovane vode cirkuliše kroz patrone za mikrofiltraciju koje imaju dimenzije, na primer, od oko 5,08 cm(2 in.)do101,60 cm (40 in.), za uklanjanje čestica čvrste supstance;

(2) u koraku 520 tretiranja kiseline, približno 5 L od 20% rastvora HNO3se dodaje u oko 200 L dejonizovane vodei cirkuliše kroz patrone;

(3) u drugom koraku 530 ispiranja, oko 200 L dejonizovane vode je cirkulisano kroz patrone da bi se uklonila kiselina;

(4) u osnovnom koraku tretmana 540, oko 290 ml od 50% rastvora jake baze, kao što je natrijum hidroksid ili slaba tečnost, je dodato u oko 200 L dejonizovane vode i pumpano kroz

1

patrone; i

(5) u trećem koraku 550 ispiranja, oko 200 L dejonizovane vode je cirkulisano kroz patrone da bi se uklonila kaustična soda;

[0051] U još jednom izvođenju ovog pronalaska, postupak za pravljenje litijum karbonata velike čistoće bez prvog pretvaranja litijum hlorida u litijum karbonat čvrste supstance je dat kako je opisano u daljem tekstu:

(1) prečišćena struja litijum hlorida od približne koncentracije litijum hlorida od 40 tež. % se doprema do elektrolizatora opremljenog sa membranom ili sa separatorom;

(2) struja se primenjuje na elektrolizator i hlor se generiše na anodi, vodonik se generiše na katodi i rastvor veći od 4% težine litijum hidroksida se proizvodi u pregradi katode;

(3) rastvor litijum hidroksida se hladi i dovodi, zajedno sa ugljen dioksidom, u reaktor za karbonaciju gde se pretvaradirektno u litijum bikarbonat;

(4) rastvor se odvaja od gasa i bilo kakvih formiranih čvrstih čestica litijum karbonata; (5) rastvor litijum bikarbonata se filtrira da bi se uklonili tragovi nečistoća uključujući, onih kao što je gvožđe, silika i druge nečistoće

(6) opciono, rastvor se provlači kroz jonoizmenjivački stub da bi se uklonili dvovalentni joni; (7) rastvor se dovodi u taložni reaktor i zagreva do temperature od oko 95°C da bi se nataložio veoma čist litijum karobnat; i

(8) rastvor se reciklira nazad u pregradu katode za elektrolizator.

Primer br.5 - Dejstvo struje

[0052] Test #1: Uslovi testa su prikazani u Tabeli 1 dole u tekstu.

Tabela 1

1

[0053] Nafion 350 membrane su kondicionirane sa rastvorom od 2% LiOH. Izlaz je izračunat na tri različita načina: LiOH titracijom katolita, H2SO4titracijom anolita, i Li2SO4analizom sa jonski spregnutom plazma atomskom-emisionom spektroskopijom ili jonski spregnutom plazma masenom spektroskopijom anolita. Efikasnosti struje su izmerene merenjem tri koncentracije litijum hidroksida, sumporne kiseline i litijum sulfata na, prema opisanom redosledu, 59%; 61%; i 61%. Prosečna efikasnost struje je bila 60%.

[0054] Test #2: Gustina struje je spuštena do 4.000 A/m<2>(51,2 A), trajanje je povećano do 135 minuta da bi se omogućilo ukupno opterećenje veće od 400.000 kulona, kao u Testu #1 gore u tekstu. Dobijene efikasnosti struje su bile: LiOH= 71%, H2SO4= 59%, i Li2SO4=55%, sa prosekom od 62%.

[0055] Test #3: Gustina struje je fiksirana na 3.000 A/m<2>(38,4 A) i tajanje na 180 minuta.

Efikasnosti struje su bile:LiOH = 53%, H2SO4= 62%, i Li2SO4= 67%, sa prosekom od 62%.

[0056] Test #4: Gustina struje je fiksirana na 3.500 A/m<2>(44,8 A) i tajanje na 154 minuta.

Efikasnosti struje su bile: LiOH = 59%, H2SO4= 62%, i Li2SO4= 74%, sa prosekom od 62%.

Primer br.6

[0057] Cilj elektrolitičkog postupka je da prečišćen, koncentrovan LiCl pretvori u koncentrovani rastvor LiOH za pretvaranje u litijum bikarbonat, pre prolaska rastvora litijum bikarbonata kroz procesne korake opisane na SL. 10 u koraku odvajanja gasa-tečnosti-čvrste supstance, i kroz procesne korake opisane na SL.10 za proizvodnju litijum karbonata. Ograničavajući faktor koji određuje efikasnost ćelije je koncentracija litijum hidroksidau katolitu, usled povratne migracije

2

hidroksida kroz membranu. Eksperimentalni program je projektovan tako da rukuje ćelijom na četiri različite koncentracije hidroksida da bi se mapiralo njegovo dejstvo i odredile maksimalne koncentracije koje bi bilo moguće pripremiti.

[0058] Eksperiment je izmerio efikasnost struje i korišćenje energije postupka dijalize kao funkciju koncentracije hidroksida. Kako je opisano gore u odeljku za hemiju, Li<+>joni migriraju iz anolita u katolitpod primenjenim električnim poljem, pri čemu je voda elektrolizovana u H2i OH-na katodi. U teoriji, svaki elektron koji je prošao u spoljne kolo odgovara povećanju od jednog LiOH molekula u katolitu, što dovodi do povećanja koncentracije LiOH tokom vremena. Međutim, glavna neefikasnost postupka, povratna migracija OH<->jona iz katolita u anolit, zavisi od OH<->koncentracije katolita. Prikazani eksperimenti su izvedeni sa namerom zadržavanja OH-koncentracije katolita konstantnom dodavanjem vode poznatom brzinom. Efikasnostreakcije je izmerena poređenjem stvarne brzine dodavanja dodatka vode sa očekivanom teorijskom brzinom.

Eksperimentalna postavka

[0059] Sistem elektrolize se sastojao od elektrolizne ćelije, i anolitnog i katolitnog sistema protoka.

Elektroliza LiCl rastvora je izvedena korišćenjem FM01 elektrolizera proizvedenog u ICI (model u razmeri za FM21 elektrolizator korišćen komercijalno u hlor-alkalnoj industriji). Elektrolizator je obuhvatio elektrode lopatice u stilu fenjera; titanijum obložen rutenijum oksidom je korišćen kao anoda i nikl je korišćen kao katoda. Nafion® 982 je korišćen kao membrana. Aktivno područje površine je bilo 64 cm<2>(4x16 cm), i praznina ćelije je bila oko 12-13 mm. FM01 elektrolizer je radio sa smerom protoka paralelnim sa smerom od 16 cm, jer je ovo poboljšalo upravljanje gasova (hlor i vodonik) koji su nastali od elektroda. Pored toga, iako se protoci anolita i katolita normalno dovode sa suprotnih strana ćelije, oni su dovedeni sa iste strane u ovim testovima, ponovo da bi se ograničili efekti oslepljenja gasom.

[0060] Sistem protoka anolita je obuhvatio rezervoar za dovod, pumpu, rezervoar za degaziranje, ispiračem hlora, i sabirni rezervoar. Rastvor litijum hlorida koji ima koncentraciju od oko 21% težine je postavljen u rezervoar za dovod anolita i zagrejan do oko 90°C. Rastvor je pumpan kroz komoru anode ćelije u jednom režimu prolaza brzinom protoka od oko 20 cm<3>/min, koja odgovara čeonoj brzini (brzini protoka vazduha sistema za grejanje i ventilaciju) od 0,13 cm/s. Pri izlasku iz ćelije, LiCl rastvor i pomešani Cl2gas (proizveden na anodi) su provučeni kroz rezervoar za degaziranje koji je opremljen ispiračem hora da bi se uklonio hlor.Rastvor je zatim pumpan u sabirni rezervoar za skladištenje.

[0061] Sistem za protok katolita je sastavni deo rezervoara, pumpe i sistema za dovod vode. Litijum hidroksid je postavljen u rezervoar i zatim je zagrejan do oko 95°C i zatim je doveden na komoru katode te ćeije u režimu recirkuliranja brzinom protoka od oko 50 mL/min, što odgovara brzini protoka vazduha kroz sistem za grejanje i ventilaciju od 0,33 cm/s. Voda je dodata kontinualno u sistem korišćenjem peristaltičke pumpe da bi se zadržala konstantna koncentracija LiOH. Brzina dodavanja je nadgledana gubitkom težine rezervoara za vodu. Azot je mehuran kroz rezervoar za recirkulaciju katolita da bi se na minimum svela reakcija LiOH sa CO2iz vazduha.

[0062] Eksperimentalni uslovi korišćeni u četiri eksperimenta su sažeto prikazani u Tabeli 2 dole u tekstu. Ovi uslovi su bili isti za sve eksperimente. Koncentracija hidroksida u katolitu je varirala od 2,5 M do 0,7 M između četiri eksperimenta.

Tabela 2. Pregled glavnih parametara korišćenih u

izvedenim eksperimentima elektrolize.

[0063] Uzorci su prikupljeni na ulazu i izlazu katolita i izlaznim otvorima anolita svakih 30 minuta tokom rada ćelije. Napon ćelije je nadgledan na terminalima ćelije korišćenjem ručnog višestrukog merača. Razlika između ulaznih i izlaznih koncentracija hidroksida katolita i napona ćelije su korišćene da bi se izračunala efikasnost i potrošnja energije te ćelije.

Rezultati

[0064] Ako se pogleda SL. 6 na SL. 9 i Tabelu 3, rezultati četiri eksperimenta su pregledno prikazani. SL. 6 pokazuje teškoću da se zadrži konstantnom LiOH koncentracija na osnovu samo podešavanjem brzine dodavanja vode, u odsustvu merenja u stvarnom vremenu koncentracije hidroksida. Veruje se da je ovo zbog toga što je moguće potrošiti vodu ili dodati u katolit različitim mehanizmima, uključujući elektrolizu, isparavanje i migraciju preko membrane sa Li<4>katjonima.Generalno, podaci nagoveštavaju da što je viša početna koncentracija LiOH, to je teži zadatak održavanja koncentracije konstantnom kroz dodavanje vode.

[0065] Napon ćelije je bio približno 4,3-4,4 V za sve od eksperimentalnih prolaza (prikazano na SL.7), što ukazuje da jenapon relativno nezavisan od koncentracije hidroksida. To takođe ukazuje da je potrošnja energije u velikoj meri uslovljena efikasnošću struje reakcija elektrode i membrane. Praznina ćelije u FM01 elektrolizatoru korišćena u studiji (12-13 mm) je velika, u poređenju sa komercijalnim ćelijama (2-3 mm), tako da bi se od komercijalne ćelije očekivalo da ima niži napon ćelije nego što je napon izmeren ovde.

[0066] Efikasnost struje se smanjuje sa povećanjem LiOH koncentracije, kao što je prikazano na SL.8. Pretpostavlja se da je to zbog povećane povratne migracije OH-anjona preko membrane od katolita do anolita kako se povećava LiOH koncentracija. Kako je prikazano na SL.9, ovaj fenomen je takođe dao kao rezultat povećanu potrošnju energije jer su svi eksperimenti izvedeni na oko istoj gustini struje i naponu ćelije bili u suštini konstantni. Podaci nagoveštavaju da je praktično ograničavajuća koncentracija za LiOH oko 1-2 M, iako bi moglo biti mogućeda se utvrdi opseg

uslova rada ili drugih membrana koje bi postigle drugačiji rezultat.

[0067] Tabela 3 sažeto prikazuje otkrića ove studije i pokazuje da se efikasnost LiOH proizvodnje povećava kako se koncentracija LiOH smanjuje, dostizanje efikasnosti od između oko 80-88% za koncentracije od oko 1 M (2,4 wt %) LiOH. Napon ćelije je relativno nezavisan od LiOH koncentracije, tako da efikasnost takođe pokreće i pitanje neophodne energije, koja se smanjuje na oko 5 kWh po kg LiOH proizvedenog u koncentraciji od oko 1 M. Brzina proizvodnje LiOH je takođe maksimalna (2,1-2,4 kg/m2/sat) pri koncentraciji LiOH od 2,4 tež. %.

Tabela 3. Pregled glavnih rezultata eksperimentalnog programa.

2

(nastavak)

Primer 7 - Prečišćen Li2CO3počevši od litijum hidroksida u čvrstom obliku

Disperzija

[0068] Litijum hidroksid u čvrstom obliku je doveden do približno 43,3 kg/sat u disperzioni rezervoar 40 preko voda 1, ireciklirana voda za ispiranje i slaba tečnost su reciklirani preko vodova 21 i 22 prema opisanom redosledu. Ukupna brzina protoka u rezervoar je oko 22 kg/min., oko 80% protoka je bila slaba tečnost i preostali protok je voda za ispranje. Mešavina dobijena kao rezultat je bila rastvor litijum karbonata i hidroksida. Temperatura rastvora je bila oko 20°C.

Reakcija

[0069] Brzina reakcije za pretvaranje litijum hidroksida u litijum karbonat i bikarbonat je kontrolisanaodržavanjem pH na izlaznoj strani prvog reaktora 45 na oko 8,5. Protok CO2do prvog reaktora 45 je bio podešen da bi se održala ova pH. Brzina protoka CO2je bila oko 300 L/min i temperatura rastvora koji izlazi iz reaktora je povećana na približno 30°C, usled toplote reakcije. Temperatura rastvora je ohlađena do 20°C pomoćuizmenjivača toplote između prvog i drugog od dva reaktora, 45 i 50.

[0070] Drugi reaktor je pretvorio preostali nepretvoreni Li2CO3u litijum bikarbonat dok je CO2dovođena dodrugog reaktora brzinom protoka od 275 L/min i temperatura na izlaznoj strani reaktora je povećana na oko 23°C usled toplote reakcije.

[0071] Rastvor litijum bikarbonata je zatim provučen kroz isti postupak i pod istim uslovima kao u Primeru 1. Prvi rastvor prolazi kroz separator 60 gasa/čvrste supstance/tečnosti, zatim kroz filtraciju 65 i 70, jonsku izmenu 75 i do taložnika 80 i dalje u filtraciju 85 i sušenje 90.

Smola

[0072] Litijum hidroksid je imao značajno nižu koncentraciju kalcijuma i magnezijuma od litijum karbonata. Samim tim je bilo moguće povećati vreme između regeneracija na između 60 i 90 ležišta- zapremina jake tečnosti.

24

Pojasni filter

[0073] Brzina protoka drugog ispiranja je podešena na 3 L/min dejonizovane vode zagrejane na 92°C. Brzina protokaprvog pranja je bila ista kao u Primeru 1.

Sušač

[0074] Sušač je radio kao što je opisano u Primeru 1, proizvodeći približno 35,83 kg/sat prečišćenog litijum karbonata.Hemijski prinos je bio oko 93%.

Primer br.8 - Proizvodnja litijum karbonata

[0075] Na SL. 1, sistem za proizvodnju litijum karbonata velike čistoće i ultra velike čistoće obuhvata rezervoar 40za disperziju koji je konfigurisan da obezbedi suspenziju čestica; prvi reaktor 45 za karbonizaciju, drugi reaktor 50 za karbonizaciju, rezervoar 55 za CO2, rezervoar za odvajanje gasa/čvrste supstance/tečnosti (degazer) 60, prvi sistem 65 za filtraciju koji obuhvata filter vreće, drugi sistem 70 za filtraciju koji obuhvata patrone filtera, jonoizmenjivačke stubove 75, taložnik 80, pojasni filter 85, i sušač 90. Dovodni vod 1 doprema nečisti karbonat u reaktor, dovod do prvog reaktora je preko voda 2, CO2se dovodi u prvi reaktor preko voda 3, CO2se dovodi do prvog reaktora preko voda 4, litijum karbonat se dovodi do drugog reaktora preko voda 5, litijum karbonat i drugog reaktora se prenosi u dekanter preko voda 6, deo karbonata se vraća u prvi reaktor preko voda 7, degazirani CO2se ukloni preko voda 8, bikarbonat se dopremi u filter vreće preko voda 9, bikarbonatse doprema do patrona preko voda 10, bikarbonat se doprema do jonoizmenjivačke smole preko voda 11, bikarbonat se doprema do taložnika preko voda 14, recirkulacija izmenjivača toplote je preko voda 15, vod 16 snabdeva mešavinu recirkulacije iz taložnika i bikarbonata od jonoizmenjivačke smole do taložnika, CO2koji je odvojen pomoću taložnika se reciklira preko voda 17, CO2iz voda 17 za recikliranje i voda 8 degazera se doprema u rezervoar za čuvanje preko voda 18, karbonat se doprema do filtera preko voda 19, filtrirani karbonat se doprema od filtera do sušača preko voda 20, slaba tečnosti iz filtera se doprema do disperzionog rezervoara preko voda 21, reciklirana voda za ispiranje se doprema od filtera do disperzionog rezervoara preko voda 22, i curenje vode za ispiranje se uklanja iz filtera preko voda 23.

[0076] Kao što je jasno u ovoj oblasti, nisu sva oprema ili aparati prikazani na slikama. Na primer, stručnjak u ovoj oblasti će prepoznati da je različite skladišne rezervoare i/ili pumpe moguće koristiti u ovom postupku.

[0077] Oblici jednine ("a," "an" i "the") obuhvataju odgovarajuću množinu osim ako kontekst ne diktira drugačije značenje.

[0078]Opcioni ili opciono znači da naknadno opisan događaj ili okolnost može ili ne mora da se

2

desi. Opis obuhvata primere gde događaj ili okolnosti nastaju i primeri gde do njih ne dolazi.

[0079]Opsege je moguće izraziti ovde kao od oko jedne specifične vrednosti, i/ili do oko druge specifične vrednosti. Kada se takav opseg izrazi, treba razumeti da drugo izvođenje jeste od jedne specifične vrednosti i/ili do druge specifične vrednosti, zajedno sa svim kombinacijama unutar pomenutog opsega.

[0080] Kako je ovde korišćeno, navod pojma oko i približno u pogledu opsega vrednosti treba tumačiti da obuhvata i gornji i donji kraj navedenog opsega.

2

Claims (11)

Patentni zahtevi

1. Postupak proizvodnje jedinjenja koje sadrži litijum obuhvata korake:

dovođenja u kontakt slanog rastvora vodenog rastvora koji sadrži Li2CO3koji ima čistoću manju od 99% sa CO2na temperaturi okoline da bi se formirao vodeni rastvor koji obuhvata LiHCO3, nerastvorljiva jedinjenja, i rastvorene jone

dovođenje drugog rastvora vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu, pri čemu se aparat za reverznu osmozu konfiguriše da radi na visokom pritisku, čime koncentruje LiHCO3;

odvajanje nerastvorljivih jedinjenja iz drugog rastvora vodenog rastvora korišćenjem reaktora za gas-tečnost-čvrstu supstancu da bi se formiraotreći vodeni rastvor, treći vodeni rastvor obuhvata LiHCO3i rastvorene nečistoće;

ekstrahovanje barem dela rastvorenih nečistoća iz pomenutog trećeg rastvora vodenog rastvora sa jon-selektivnom podlogom da bi se formirao četvrti vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3i ima smanjenu koncentraciju rastvorenih nečistoća u odnosu na treći vodeni rastvor;

održavanje konstantnog pritiska pri čemu se izvode koraci odvajanja i ekstrahovanja; i zagrevanje četvrtog rastvora vodenog rastvora da bi se formirali čvrst oblik Li2CO3, gasoviti CO2i rastvorenih nečistoća.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, pri čemu su nerastvorljiva jedinjenja odvojena od drugog vodenog rastvora reciklirana u prvi vodeni rastvor.

3. Postupak za proizvodnju LiPF6, pri čemu taj postupak obuhvata korake

dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3; odvajanja nereagovanog CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor, dopremanja trećeg vodenog rastvora doaparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu jeaparat za reverznu osmozu moguće koristiti da bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženje Li2CO3.

uklanjanja rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%;

reagovanja pomenutog Li2CO3sa HF da bi se proizveo rastvor litijum fluorida; i

2

reagovanja rastvora sa PF5da bi se proizveo LiPF6.

4. Postupak za proizvodnju LiF, pri čemu taj postupak obuhvata korake

dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3;

odvajanja nereagovanih CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor;

dovođenja trećeg vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu je aparat za reverznu osmozu moguće koristiti da bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženje Li2CO3;

uklanjanja nerastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%;

dovođenja u reakciju pomenutog litijum karbonata sa HF gasom u reaktoru sa fluidizovanim ležištem da bi se proizveo LiF, pri čemu je taj LiF suv.

5. Postupak za proizvodnju LiMnO2, pri čemu taj postupak obuhvata korake dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoren LiHCO3;

odvajanja nereagovanih CO, i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor, dovođenja trećeg vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu je aparat za reverznu osmozu moguće koristiti da bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženje Li2CO3,

uklanjanja rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%, dovođenja u reakciju pomenutog litijum karbonata sa elektrolitičkim MnO2da bi se proizveo LiMnO2.

6. Postupak za proizvodnju litijum kobalt oksida, pri čemu taj postupak obuhvata korake dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3;

odvajanja nereagovanih CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor,

2

dovođenja trećeg vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu je aparat za reverznu osmozu moguće koristiti da bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženje Li2CO3.

uklanjanja rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%;

reagovanja pomenutog litijum karbonata sa kobalt oksidom da bi se proizveo litijum kobalt oksid.

7. Postupak za proizvodnju litijum gvožđe fosfata, pri čemu taj postupak obuhvata korakedovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3; odvajanja nereagovanih CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor, dopremanja trećeg vodenog rastvora doaparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu jeaparat za reverznu osmozu moguće koristiti za da bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženjeLi2CO3.

uklanjanja nerastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%;

reagovanja pomenutog litijum karbonata sa gvožđe fosfatom da bi se proizveo gvožđe fosfat.

8. Postupak za proizvodnju LiH2PO4taj postupak obuhvata korake dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoren LiHCO3;

odvajanja nereagovanih CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor, dovođenja trećeg vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu je aparat za reverznu osmozu moguće koristitida bi se uklonio CO2iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženje Li2CO3.

uklanjanje rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%; reagovanja pomenutog litijum karbonata sa fosfornom kiselinom da bi se proizveo LiH2PO4.

2

9. Postupak za proizvodnju litijum gvožđe fosfata koji obuhvata korake postupka kako je definisan u patentnom zahtevu 8 i još obuhvata reagovanje LiH2PO4sa gvožđe oksidom da bi se proizveo litijum gvožđe fosfat.

10. Postupak za proizvodnju litijum hlorida, pri čemu taj postupak obuhvata korake dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoren LiHCO3;

odvajanja nereagovanih CO2i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora upotrebom separatora gas-tečnost-čvrsta supstancada bi se proizveo treći vodeni rastvor,

dovođenja trećeg vodenog rastvora do aparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu je aparat za reverznu osmozu moguće koristiti za uklanjanje CO2iz tog rastvora i prouzrokovanje taloženja Li2CO3.

uklanjanja rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%; reagovanja rastvora koji obuhvata dejonizovanu vodu i pomenuti litijum karbonat sa gasnom hlorovodoničnom kiselinom da bi se proizveo litijum hlorid.

11. Postupak za proizvodnju soli elektrolita, pri čemu taj postupak obuhvata korake dovođenja u reakciju prvog vodenog rastvora koji obuhvata Li2CO3tehničke kakvoće sa CO2da bi se formirao drugi vodeni rastvor koji obuhvata rastvoreni LiHCO3;

odvajanja nereagovanog CO, i nerastvorljivih jedinjenja iz drugog vodenog rastvora korišćenjem separatora gasa-tečnosti-čvrste supstance da bi se proizveo treći vodeni rastvor, dopremanja trećeg vodenog rastvora doaparata za reverznu osmozu da bi se koncentrovao Li2CO3, pri čemu jeaparat za osmozu je moguće koristiti da bi se uklonio CO, iz tog rastvora i prouzrokovalo taloženjeLi2CO3.

uklanjanja rastvorenih nečistoća iz trećeg vodenog rastvora dovođenjem u kontakt trećeg vodenog rastvora sa jonoselektivnom podlogom da bi se proizveo četvrti vodeni rastvor; i taloženja Li2CO3iz četvrtog vodenog rastvora, pri čemu taj Li2CO3ima čistoću od barem 99,99%;

dovođenja u reakciju pomenutog litijum karbonata bilo triflacijom ili perhloracijom i upotrebu LiASF5, LiBF3, litijum bis(oksalat)borata,

ili njegovih kombinacija.