[發明專利]一種多孔錳系鋰離子篩吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811494510.3
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109289756B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 劉忠;錢方仁;郭敏;周永全;錢志強;李權;吳志堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種多孔錳系鋰離子篩吸附劑的制備方法，包括：將錳源和鋰源加入水中，攪拌得到第一混合溶液；于所述第一混合溶液中加入有機多元醇類化合物，攪拌得到第二混合溶液；將所述第二混合溶液置于微波反應器中，于120～200℃反應10～120min，之后對第二混合溶液中的固體和液體進行固液分離，得到LiMnO₂顆粒；將所得LiMnO₂顆粒于450～600℃煅燒3～8h，得到Li_1.6Mn_1.6O₄多孔錳系鋰離子篩吸附劑。本發明采用微波水熱反應法制備多孔錳系鋰離子篩吸附劑，采用有機多元醇作為調控生長的結構調控劑和還原劑，選用原料簡單、制備工藝簡單，所獲產物的純度高、收率高、粒徑均勻、性能穩定。

技術領域

本發明涉及鋰離子篩吸附劑，特別涉及一種多孔錳系鋰離子篩吸附劑及其制備方法。

背景技術

鋰在自然界中主要以鋰輝石、鋰云母等偉晶巖礦石，或者以鋰離子形式存在于鹽湖鹵水和海水中。近年來，國內外對從液體礦中提取鋰十分重視，目前有近80％的鋰鹽是鹵水提鋰產品，綜合開發和利用鹵水鋰資源已成為鋰工業發展的主流。我國中西部鹽湖眾多，含有豐富的鋰、鈉、鉀、鎂等資源，經濟價值重大。鹵水中鋰離子提取方法主要有：沉淀法、蒸發結晶法、溶劑萃取法、煅燒浸取法、鹽析法、碳化法、選擇性半透膜法、“許氏”法、吸附法，由于我國大多數鹽湖鹵水中Li含量低、Mg/Li比高，傳統的“沉淀-結晶法”并不適合于此類鹽湖提鋰，而吸附法工藝簡單、成本低廉，是一種從低濃度含鋰溶液中提取鋰的有效方法，吸附法提鋰的主要媒介是鋰離子篩吸附劑。

鋰錳尖晶石型鋰吸附劑研究最廣，吸附容量最高，有望用于高鎂鋰比鹽湖提鋰。尖晶石型吸附劑主要有LiMnO₄，Li_1.33Mn_1.66O₄和Li_1.6Mn_1.6O₄，其中Li_1.6Mn_1.6O₄因吸附容量大、抗溶損性能好等優點，而受到廣泛關注。目前的制備方法主要是采用錳源高溫固相法，制備出中間體LiMnO₂，然后和鋁鹽第二次高溫固相法制備出Li_1.6Mn_1.6O₄。

例如，CN101961634，采用鋰鹽與錳氧化物為原料，添加丙酮或無水乙醇做為分散劑，研磨混勻；在惰性氣氛下恒溫焙燒后得到粉末狀LiMnO₂中間體，然后與鋰源焙燒制備出Li_1.6Mn_1.6O₄吸附劑。其主要采用固相燒結方法。

又例如，CN101985098，利用醋酸鋰、醋酸錳以及檸檬酸為原料，燒結制備出Li_1.33Mn_1.66O₄吸附劑。其主要采用固相燒結方法。

再例如，CN103121724，將高錳酸鹽溶液、氫氧化鋰溶液以及二價錳鹽混合后，加入氫氧化鋰水熱制備中間產物LiMnO₂，在高溫煅燒制備出Li_1.6Mn_1.6O₄吸附劑。其主要采用傳統的水熱法。

目前現有技術在制備Li_1.6Mn_1.6O₄吸附劑過程中，其獲得中間體LiMnO₂時，主要有兩種方法，一種是采用高溫燒結，此方法難以達到對顆粒形貌及分散性實現有效控制。另一種為傳統的水熱法，主要是采用高價錳源和低價錳源加入氧化劑后制備出MnOOH顆粒，然后水熱制備出LiMnO₂，每次傳統水熱反應維持在12小時以上，且對晶體的生長缺乏調控。現有的方法，不僅能耗過大，且均沒有采用有效方法來控制顆粒的均一性和分散性，并調控其晶體生長過程。

發明內容