[發明專利]一種高性能鋰吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201010178456.9
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101829538A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 陳海賢;董梅
• 申請（專利權）人: 浙江海虹控股集團有限公司
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;C01D15/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發明主要涉及吸附劑領域，主要是一種高性能鋰吸附劑的制備方法。

背景技術

鋰是世界上最輕的金屬。鋰化合物廣泛用于玻璃、搪瓷、焊接，也可用作潤滑劑、吸附劑、醫藥等方面。目前，金屬鋰已被用于鋰蓄電池，高強度的鋰鋁合金等諸多方面，因此世界上對鋰的需求越來越大，鋰被稱為“能源金屬”“未來世界的金屬”。然而世界上陸地鋰資源總量遠不能滿足鋰的遠景市場需求，相比之下海水、鹵水、井鹵鋰資源總量非常巨大。然而，我國的鹽湖鹵水提鋰研究起步較晚，是在我國的鋰礦廠無法與世界鹽湖鹵水鋰產品相競爭，導致被迫停產及在建的大鋰鹽場停建的局面下才引起重視的。所以到目前為止，我國的鹽湖鹵水提鋰未實現真正的工業化，還處于開發、試驗或示范研究階段，致使我國的鋰工業發展受到影響。目前，公知的鹽湖鹵水提鋰的方法主要有沉淀法、溶劑萃取法、焙燒法和吸附劑法。

(1)沉淀法：沉淀法是已經實現工業化制取碳酸鋰的方法，基本原理為：在蒸發池中將含鋰鹵水蒸發濃縮，再酸化脫硼，然后分離剩余的硼及鈣、鎂離子，再加入碳酸鈉等使鋰以碳酸鋰的形式沉淀析出，最后經過干燥制得碳酸鋰產品。

該過程由于先必須大量蒸發濃縮，并用大量的純堿除鈣鎂，致使鋰鹽產品成本較高。

(2)溶劑萃取法：溶劑萃取法的關鍵是找到合適的萃取劑。目前主要以醇類、醚類、酮類、烷基磷類等有機溶劑為萃取劑。但由于鹵水中鋰含量低，溶劑消耗大，成本高。因此，溶劑萃取法在提鋰成本上受到一定的制約。

(3)焙燒法：楊建元等曾利用青海東臺吉乃爾鹽湖鹵水提硼后母液進行焙燒法提鋰工藝實驗，鎂的分離率和鋰的收率均在95％以上，較好地解決了鎂鋰分離，現已實現工業化生產。其基本工藝過程是：將提硼后的鹵水蒸發去除50％(質量分數)的水，得到四水氯化鎂后噴霧干燥，在700℃焙燒2h得到氧化鎂；然后加水浸取鋰(浸取液含Li質量分數為0.14％)，用石灰乳除去鈣、鎂等雜質，將溶液蒸發濃縮至含Li質量分數為2％左右，加入純堿沉淀出碳酸鋰，最后烘干即得碳酸鋰產品(鋰的收率在90％左右)。該法有利于綜合利用鹽湖鹵水中的鋰鎂資源，生產碳酸鋰并副產鎂砂產品。不足之處是：設備腐蝕嚴重，需要蒸發的水量較大，能耗高，且煅燒過程中產生大量的鹽酸酸霧，不加處理必然污染環境。

(4)吸附法：吸附劑法從經濟和環保角度考慮比其他方法有較大的優勢，特別是從低品位的鹵水中提鋰。該方法的關鍵是尋求吸附選擇性好、循環利用率高和成本相對較低的吸附劑。吸附劑可分為有機系吸附劑和無機系吸附劑。

有機系吸附劑，一般為有機離子交換樹脂，如IR-120B型陽離子交換樹脂。由于其對鋰離子的選擇性差、成本相對高，因此應用前景較小。

無機系離子交換吸附劑對鋰有較高的選擇性，特別是一些具有離子篩效應的特效無機系離子交換吸附劑，現已成為從稀溶液中提取有用元素的最有效吸附劑。作為選擇提鋰的無機系離子交換吸附劑，研究較多的有無定型氫氧化物吸附劑、層狀吸附劑、復合銻酸型吸附劑和離子篩型氧化物吸附劑。

此工藝提鋰的優點是：工藝簡單，回收率高，選擇性好，對環境污染小，更適合于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水中提鋰。

無定型氫氧化鋁吸附劑被認為是吸附性能和應用前景最好的吸附劑之一，這種吸附劑的吸鋰機理可表示為：

LiCl·2Al(OH)₃·xH₂O+H₂O＝xLiCl+(1-x)LiCl·2Al(OH)₃·(x+1)H₂O

由于較小的金屬離子以特殊方式進入，占據Al(OH)₃層八面空穴，這里的陰離子空穴起到離子篩效應，較大的堿金屬及堿土金屬因空間位阻效應不能進入，因此對鋰離子有較高的選擇性。該吸附劑適合提取高鎂鋰比鹽湖鹵水及其他含鋰溶液中的氯化鋰。

目前公知的氫氧化鋁吸附劑一般采用活性氫氧化鋁粉末、氯化鋰固體、高分子物質和有機溶劑混合，通過擠壓，造粒制成。而活性氫氧化鋁在制備過程中操作和過濾困難，并且與氯化鋰固體混合時，由于固體間的反應操作要求嚴格，很難達到充分反應，因此制備的吸附劑孔隙率低、吸附速度慢，選擇性差，吸附性能顯著下降。

采用異丙醇鋁水解制備活性氫氧化鋁粉末，反應充分，并且無副產物的生成，在溶液中直接加入鋰鹽溶液，避免了固體物質反應不充分的缺點。制備的活性體易于操作和過濾，為后續的造粒工作提供了良好的前驅物質。

發明內容