[發明專利]一種可磁性分離的偏鈦酸型鋰離子篩、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201611139165.2
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN108212074B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 李平;王舒磊;鄭詩禮;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C01D15/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明提供一種偏鈦酸型鋰離子篩及其制備方法，該鋰離子篩的分子式為H₂R_xTi_1?xO₃，R為磁性元素，x的取值范圍為0.01?0.2，該鋰離子篩是由磁性元素摻入到Li₂TiO₃的晶格中，取代部分鈦的位置，再經過酸洗脫鋰形成的。通過將鋰源、鈦源和超順磁性物質進行煅燒得到鋰離子篩前驅體；對其進行酸洗，液固分離后得到可磁性分離的偏鈦酸型鋰離子篩。本發明制備的偏鈦酸型鋰離子篩具有吸附量和浸出率高，溶損率低，結構穩定等優點，其吸附量在50mg/g以上，浸出率大于99％，溶損率低于0.1％，可多次重復使用。吸附后在外加磁場的作用下能夠快速的將鋰離子篩從含鋰溶液中分離出來，分離時間在1?10min之內。

技術領域

本發明涉及用于吸附法鹽湖提鋰的鋰離子篩的應用領域，具體涉及一種可磁性分離的偏鈦酸型鋰離子篩、制備方法及其應用。

背景技術

鋰是重要的金屬資源，鋰及其化合物廣泛應用于冶金、醫藥、玻璃陶瓷、電池、航空航天等各個領域。隨著科技的飛速發展，鋰的重要地位也日益凸顯，需求量迅速增大，各國鹵水鋰產品逐年上升，鹽湖鹵水逐漸成為鋰產品的主要來源。我國是一個鋰資源大國，80％以上的鋰資源都存在于鹽湖鹵水中，從鹽湖鹵水中提取鋰的技術已經成為研究熱點。

溶劑萃取法和蒸發沉淀法是目前開采液態金屬礦產比較成熟和廣泛采用的方法，但溶劑萃取法需要使用大量易揮發、有毒含膦有機溶劑，且廢液量大，二次污染處理成本高；蒸發沉淀法能耗高、苛性堿用量大。我國絕大部分鹽湖鹵水具有高鎂鋰比的特點。離子篩吸附法提鋰具有選擇性高、操作簡單、連續性好、成本低等優點，是目前鹽湖鹵水提鋰最有工業前景的方法之一。

目前研究比較多的無機鋰離子篩吸附劑主要有兩種，一種是尖晶石型的錳系離子篩，這種離子篩主要是由不同鋰錳摩爾比的尖晶石型鋰錳氧化物作為前驅體得到，這些前驅體包括Li_1.5Mn₂O₄，Li₄Mn₅O₁₂，LiMn₂O₄，Li_1.6Mn_1.6O₄，Li_1.33Fe_xMn_1.67-xO₄(x＝0.15,0.30,and0.40)等。另外一種是鈦系離子篩，這種離子篩的前驅體代表為Li₄Ti₅O₁₂和Li₂TiO₃。在這些無機鋰離子篩吸附劑中，以Li₂TiO₃作為前驅體得到的H₂TiO₃理論吸附量最高(142.9mg/g)，同時，偏鈦酸型鋰離子篩結構穩定，溶損率低，從而H₂TiO₃被認為是最有潛力的鋰離子篩吸附劑。

CN105854782A公開了一種動態高壓固相反應制備鋰離子篩的方法，按照Li:Mn元素摩爾比1:1-1.25稱取三價錳的氧化物和含鋰的無機化合物粉末，倒入反應釜內，持續翻轉，同時進行恒溫加熱，然后自然冷卻到室溫，使水蒸氣逐漸釋放，再取出樣品干燥、研細，經退火處理后，得到鋰離子篩粉體Li_1.6Mn_1.6O₄。能夠實現高流動性、高一致性鋰離子篩粉體的制備。

CN102512983A提供了一種鋰離子篩膜及其制備方法。用可溶性鋰鹽和錳鹽為主要原料制成鑄膜凝膠和陶瓷管為載體制備，在檸檬酸的乙二醇溶液中加入LiNO₃和Mn(NO₃)₂，加熱回流，然后蒸餾除水、乙二醇后形成凝膠；陶瓷管浸入凝膠，干燥，陪燒，重復至少一次上述過程，得到鋰離了篩前軀體膜，再用鹽酸或過硫酸鉸溶液進行處理，脫鋰，得到了具有一定選擇透過性的鋰離了篩膜。