[發(fā)明專利]一種用于選擇性提取鋰的釩氧化物及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310450313.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN103498172A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙中偉;劉旭恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C3/02
• 分類號(hào): C25C3/02
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種通過電化學(xué)方法使鹵水中鎂鋰分離的氧化物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

金屬鋰是目前人們發(fā)現(xiàn)的最輕的金屬，它被廣泛應(yīng)用于能源、化工、冶金等領(lǐng)域。隨著能源問題的日益突出，鋰離子電池得以快速發(fā)展，鋰及其化合物占據(jù)著不可替代的地位。鹵水中蘊(yùn)藏著非常豐富的鋰資源，如鹽湖、地下鹵水等中都含有大量的鋰資源，目前世界上鹵水中的鋰多以碳酸鋰或者氯化鋰的形式提取出來，采用的方法主要有溶劑萃取法、沉淀法、碳化法、離子交換吸附等技術(shù)。但目前大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)采用的都是低鎂鋰比的鹵水，如智利阿塔卡瑪鹽湖鹵水的鎂鋰比約為6:1，尚能夠滿足碳酸鋰生產(chǎn)的要求；而我國大多數(shù)鹽湖的特征是鎂鋰比高，如西臺(tái)吉乃爾鹽湖鹵水的鎂鋰比高達(dá)40以上，少量Li⁺與大量的M_g²⁺、SO₄^2-共存，鋰的提取十分困難。從高鎂低鋰的鹵水中提取鋰資源是目前公認(rèn)的一個(gè)技術(shù)難題，國內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)此問題進(jìn)行了廣泛的研究，但至今仍未形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

由于鹽湖鹵水中存在著性質(zhì)相近的堿金屬離子和堿土金屬離子，尤其是Li⁺、M_g²⁺的化學(xué)性質(zhì)比較接近，實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離的過程變得非常困難。特別是如何突破高鎂鋰比的鹽湖鹵水的鎂鋰分離，實(shí)現(xiàn)鋰的高效提取是開發(fā)鹽湖資源所面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題。研究者們通過廣泛的研究，提出采用離子吸附從鹽湖鹵水提取鋰的方法。傳統(tǒng)的離子吸附法通過離子篩型氧化物如二氧化錳、氧化鈦等與鹵水接觸來選擇吸附鋰。吸附結(jié)束后，再用酸將所吸附的Li⁺溶出。整個(gè)過程本質(zhì)上是通過調(diào)整溶液體系的pH值實(shí)現(xiàn)鋰的吸附和解吸。但是眾所周知，離子篩型氧化物在酸洗脫鋰過程中的溶損較大，導(dǎo)致吸附劑壽命短，不利于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種高效的從鹵水直接提取鋰的釩氧化物，在使用時(shí)通過調(diào)整體系的電勢實(shí)現(xiàn)鋰的選擇性吸附/脫附，而不再是依賴調(diào)整體系的pH，從而克服了傳統(tǒng)過程中離子篩型氧化物溶損大的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的是提出所述釩氧化物復(fù)合材料的應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術(shù)方案為：

一種用于鹵水中鎂鋰分離及提取鋰的釩氧化物，所述釩氧化物為VO₂、LiV₂O₅、LiV₃O₈中的一種或幾種。

本發(fā)明所述的釩氧化物在鎂鋰分離中的應(yīng)用，其是使所述釩氧化物與含鋰溶液接觸，通過調(diào)整外電壓改變體系電勢，使正高價(jià)釩被還原，同時(shí)鋰離子作為配衡離子進(jìn)入釩氧化物的晶格，而鎂離子仍留存于溶液中；將嵌入鋰離子的釩氧化物置于支持電解質(zhì)溶液中，改變體系電勢再使結(jié)構(gòu)中的低價(jià)釩氧化為高價(jià)態(tài)，迫使鋰離子進(jìn)入溶液以維持固相的電中性，通過這一過程的循環(huán)實(shí)現(xiàn)Li⁺與其他元素的分離，而高價(jià)態(tài)釩氧化物重新用于鋰離子的嵌入過程。

所述含鋰溶液可為鹽湖鹵水，所述外電壓的調(diào)整范圍為0.1-1V。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提出的釩氧化物，能處理不同鎂鋰比的鹵水，特別適合高鎂鋰比的鹵水。利用Li⁺在釩氧化物中優(yōu)良的嵌入和脫嵌性能實(shí)現(xiàn)鋰的提取，進(jìn)而生產(chǎn)碳酸鋰或其他鋰鹽。

本發(fā)明提出的釩氧化物對(duì)Li⁺具有很好的選擇性，且吸附量大，Li⁺吸附量能達(dá)到60mg/g釩氧化物以上，穩(wěn)定性好，能有效從鹵水中尤其是高鎂鋰比的鹵水中提取鋰。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.釩氧化物價(jià)格低廉，鋰容量高；

2.釩氧化物適合于從不同鎂鋰比的鹵水提鋰，特別是能高效解決高鎂鋰比鹵水中鎂鋰分離的技術(shù)難題；

3.提鋰成本低，操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1：

按90:5:5的重量比將9gVO₂、0.5g乙炔黑和0.5g?PVDF混合均勻，將混合好的粉末加入到NMP有機(jī)溶劑中研磨調(diào)成漿狀流體，將漿狀物噴涂或刷在涂釕鈦網(wǎng)上，在真空條件下，升溫至110℃保溫12小時(shí)，冷卻后得到VO₂復(fù)合膜；以石墨為陽極、VO₂復(fù)合膜為陰極置于電解槽中，加入1L鹽湖鹵水，鹵水的成分及含量如下表1所示：