[發明專利]一種介孔型鋁基鋰吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310210143.4
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116272843A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 楊進鋒;戴毅華;高楓;齊號;孟強;班文俊;蔡榮富
• 申請（專利權）人: 成都開飛高能化學工業有限公司;華鋰材料有限公司
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 呂玲

本發明為一種介孔型鋁基鋰吸附劑及其制備方法和應用。制備方法包括步驟1)介孔型鋁基鋰吸附劑前驅體制備subgt;；/subgt;步驟2)成型造粒；步驟3)水洗與干燥，得所述介孔型鋰吸附劑。得到的介孔型鋁基鋰吸附劑為類球形多孔材料，其成型造粒前的前驅體孔隙為非規則多邊形，最可幾孔徑為3?20nm。本發明制備工藝簡單，所得吸附劑鋰吸附容量高、提鋰速率快、循環穩定性好且鋰洗脫率與鋰回收率均大于95％，該介孔型鋁基鋰吸附劑可高選擇性地用于高鎂鋰比鹽湖鹵水和高鈉、鉀鹽湖鹵水提鋰。

技術領域

本發明涉及化工新材料制備技術領域，具體為一種介孔型鋁基鋰吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

鋰是化學儲能動力電池的重要原材料，被譽為21世紀的“白色石油”和最重要的戰略資源。全球鋰資源總量豐富，但優質資源稀缺。優質鋰資源主要分布在澳大利亞(鋰輝石)及智利、阿根廷(鹽湖鹵水)。據美國地質調查局數據顯示，2021年全球鋰金屬資源量約為8900萬噸；南美的“鋰三角”橫跨阿根廷、玻利維亞、智利三國邊界，在鹽灘下形成了一個鋰資源地理三角形，這里擁有全球約58％的鋰資源。中國的鹽湖鋰資源約占全國總儲量的85％，礦石資源約占15％。鹽湖(鹵水)鋰資源主要分布在青海、西藏、四川。青海鹽湖鋰資源鋰含量低、鎂鋰比高；西藏鹵水鋰資源既有碳酸鹽型(如扎布耶鹽湖)，也有氯化物、硫酸鹽的混合型。我國的鹽湖鹵水提取鋰較之國外鹽湖鹵水提取鋰技術上要求更高。

隨著新能源汽車、化學儲能產業的快速發展，目前的鋰鹽生產供應不能滿足需求。全球鋰資源中鹽湖鹵水資源占比達70％以上。由鹽湖鹵水提取鋰較之由鋰礦石提取鋰成本低，我國正在加大鹵水鋰資源(即鹽湖鋰資源)提鋰力度。由原鹵直接提取鋰鹽成為現階段快速提高鋰鹽產能的主要方向。

吸附法是當前鹽湖提鋰中應用較為廣泛且最具有實用前景的工藝之一。吸附法主要依靠對鋰離子具有特定吸附能力的吸附劑來實現鋰離子的分離，之后用洗脫劑將鋰離子洗脫而形成鋰離子溶液，再進行濃縮和制取鋰鹽。吸附法不受鹵水品位的限制，適用性強，既可使用高鎂鋰比鹵水，也可用于低鋰濃度海水提鋰，還具有工藝過程簡單、綠色環保、安全性高等優勢，目前國內外均致力研究開發出一種結構穩定、溶損低、吸附量高、吸附速率快以及制備方法簡便的提鋰劑。傳統層狀鋁鹽吸附劑，隨著其層間距減小，對鋰的選擇性大幅提升，該類吸附劑主要針對于高Mg/Li比鹽湖鹵水，由于吸附和解吸過程較慢，提鋰設備產能較低。另外對于高鈉鉀鹽湖鹵水分離提取過程，存在選擇性差等問題，而實際使用中我們還會面臨高鈉鉀鹽湖鹵水提鋰，以及各種高鈉含鋰母液、高鈉鉀含鋰廢水、高鈉高鎂鹽湖鹵水等鋰回收問題，該類提鋰吸附劑鮮有報道。

鹽湖是一種特殊的地理環境條件下形成的生態系統和資源系統，易受到氣候變化及人類活動的影響。鹽湖地區的生態環境通常較脆弱，環境修復困難。該地區還普遍缺乏淡水資源。鋁基鋰吸附劑在使用過程中較鈦系、錳系鋰吸附劑溶損低，較綠色環保。鋁基鋰吸附劑顆粒通常將粘結劑與一定量的粉末狀鋁鋰吸附劑(化學式為LiCl·mAl(OH)₃·nH₂O)混合、擠壓成型而得，該方法活性粉體在高分子骨架材料中的分布不均勻，吸附劑顆粒內外應力分布亦不均勻，因此該鋁基鋰吸附劑在吸附提鋰循環使用過程中易發生脆性破損，導致溶損率高，長年使用將有微量的溶損吸附劑進入鹽湖鹵水，經長期積累會對鹽湖生態系統產生影響。因此，不斷研發具有更優的提鋰性能、更高穩定性的鋁基鋰吸附劑成為鹽湖提鋰行業共識。

吸附材料的原料構成、合成與成型工藝條件對孔結構(孔徑大小，形貌、孔徑分布)的形成與性能具有顯著影響。多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料。多孔材料通常根據孔徑大小分為微孔材料(孔徑小于2nm),介孔材料(孔徑介于2-50nm)及大孔材料(孔徑大于50nm)。介孔材料具有比表面大、吸附容量高、結構穩定以及孔徑可調等優點，介孔材料在光催化、絕熱材料、生物材料、鋰離子電池隔膜等方面已得到了較廣泛的應用。目前，具有定量描述的介孔概念鋁基提鋰吸附劑尚未見報道。

發明內容