專利名稱：一種使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附鋰離子的方法，具體地，涉及ー種使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法。
背景技術(shù)：
隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，國際市場對鋰產(chǎn)品的需求量持續(xù)增長，平均每年以7% 11%的速度増加。作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)品，鋰資源的開發(fā)利用已成為國際上科研部門和エ業(yè)界共同關(guān)注的熱門話題，世界上一些鋰業(yè)公司不斷地謀求開辟新的資源 和擴大產(chǎn)品產(chǎn)量的途徑，由于陸地鋰富礦資源有限，生產(chǎn)成本高，礦產(chǎn)品味下降。無法滿足目前的需求，世界上鹽湖提鋰代替?zhèn)ゾr提鋰已成為定局，鹵水提鋰已成為鋰エ業(yè)的主流，將在鋰エ業(yè)發(fā)展中較長期占主導(dǎo)地位。鹽湖鹵水被認為是未來重要的鋰來源。鹵水中Li+常以微量形式與大量的堿金屬、堿土金屬離子共存。由于它們的化學(xué)性質(zhì)非常相近，使得從中分離提取鋰十分困難。目前世界上多以碳酸鋰、氯化鋰的形式從鹵水中將鋰提取出來，所采用的技術(shù)主要有溶劑萃取法，沉淀法及吸附法等。我國含鋰的鹽湖鹵水資源多為高鎂鋰比的鹵水，高含量的Mg2+的存在使得分離Li+的技術(shù)更為復(fù)雜，目前尚無國外技術(shù)可借鑒，成為鹵水提鋰的技術(shù)瓶頸。吸附法具有選擇性高，可處理低濃度鹵水，可適應(yīng)清潔生產(chǎn)的特點，并且エ藝簡單，回收率高，從經(jīng)濟和環(huán)保角度考慮比其他方法都有較大的優(yōu)勢，特別適用于從低品位的海水或鹽湖水中提鋰。吸附法關(guān)鍵是尋找吸附選擇性好、循環(huán)利用率高的吸附劑，另外還要求吸附劑的制法簡便，成本相對較低，對環(huán)境無污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種用于從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，操作方便、安全，能耗低，又易于鋰離子吸附提取的實施。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了ー種使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，該吸附劑是以錳的氧化物為原料，與鋰的化合物充分混合，經(jīng)高溫?zé)崽幚碇苽涞玫降?。該方法包含以下步驟
步驟I，制備氧化錳離子篩
將按重量份數(shù)計的100份含錳化合物和10(Γ300份含鋰化合物混合均勻，然后在空氣中的密閉容器內(nèi)加熱到10(T20(TC，保持溫度24 48小時，再在40(T60(TC下保持溫度5 8小時，得到氧化錳粉末，該加熱過程主要是讓形成的氧化錳的粉末的晶體結(jié)構(gòu)符合要求，形成所需的結(jié)晶錳基材料。最后，取按重量份數(shù)計10(Γ150份的所述氧化錳粉末與8 20份的粘結(jié)劑混合，再通過造粒制得所述的氧化錳離子篩。造粒是指使較細顆粒團聚成粗粉團粒的エ藝。以上配比均為通過實驗確定的優(yōu)選數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述的氧化錳離子篩吸附劑是由按重量份數(shù)計11(Γ150份的粉末狀氧化錳與1(Γ15份粘結(jié)劑組成的。更優(yōu)選地，所述的氧化錳離子篩吸附劑是由按重量份數(shù)計120^140份的粉末狀氧化錳與1(Γ12份粘結(jié)劑組成的。步驟2，把所述的氧化錳離子篩裝入離子交換柱中；本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)交換柱類型與尺寸、鹵水處理量等條件很容易確定所述的氧化錳離子篩吸附劑需要裝填量。步驟3，關(guān)閉離子交換柱，使去離子水通過該離子交換柱，清洗該離子交換柱，以及離子交換柱連接的管路。步驟4，將鹽湖鹵水用堿性試劑調(diào)節(jié)pH值為6 8，然后使用蠕動泵將鹽湖鹵水以流速廣20 ml/min通過裝有所述氧化錳離子篩的離子交換柱，吸附達到平衡(S卩，通過離子交換柱的鹽湖鹵水中的鋰離子濃度不再發(fā)生變化)后，關(guān)閉蠕動泵。鹵水吸附的時間優(yōu)選為Γ4小吋，更優(yōu)選地，鹵水的吸附時間為廣3小吋。
優(yōu)選地，所述的鹵水的pH調(diào)節(jié)為6. 5 8，更優(yōu)選地，鹵水的pH調(diào)節(jié)為7 8。優(yōu)選地，鹵水的流速為15ml/min,更優(yōu)選地，鹵水的流速為flOml/min。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，步驟I所述的含錳化合物為ニ氧化錳、四氧化三錳、三氧化ニ錳、碳酸錳、草酸錳中的ー種或多種的混合物。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，步驟I所述的含鋰化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰中的ー種或多種的混合物。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，步驟I所述的粘結(jié)劑為聚氯こ烯、酚醛樹脂、聚こ烯醇、聚四氟こ烯、聚偏氟こ烯中的ー種或多種的混合物更優(yōu)選地，所述的粘結(jié)劑是ー種或幾種選自聚氯こ烯、聚こ烯醇、聚四氟こ烯的粘結(jié)劑。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，步驟4所述的堿性試劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋰中的ー種或多種的混合物。更優(yōu)選地所述的堿性試劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣的ー種或多種。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，步驟4所述的鹽湖鹵水優(yōu)選自青海東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖或察爾汗鹽湖的鹵水。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，所述的步驟4還包含在吸附達到平衡后，用酸液沖洗氧化錳離子篩，使鋰離子脫附。所述的酸為鹽酸、硫酸等中的ー種或多種的混合物。上述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其中，所述氧化錳離子篩中的氧化錳按重量百分比計大于或等于80%，所述的氧化錳均為結(jié)晶錳基材料。本發(fā)明提供的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法具有以下優(yōu)點
使用本發(fā)明的氧化錳離子篩吸附提取鋰離子的量可以達到鹽湖鹵水中鋰離子濃度的92%以上，吸附提取效率高。同時，本發(fā)明的方法易于實施，設(shè)備運行條件溫和、穩(wěn)定，操作方便、安全，能耗低，具有非常廣泛的エ業(yè)化應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法的流程不意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步地說明。實施例I
制備氧化錳離子篩將按重量份數(shù)計的100份含錳化合物和150份含鋰化合物混合均勻，然后在空氣中的密閉容器下加熱到200°C，保持溫度24小時，再在500°C下保持溫度6小時，得到氧化錳粉末，取按重量份數(shù)計140份的所得粉末狀氧化錳與15份粘結(jié)劑混合，最后通過造粒制得氧化錳離子篩。
如圖I所示，把所得的氧化錳離子篩裝入圓柱式交換柱I中；密閉交換柱1，通過蠕動泵2讓去離子水通過該交換柱1，清洗該交換柱I與管路；使用氫氧化鈉溶液將鹽湖鹵水的PH調(diào)節(jié)到8，將鹽湖鹵水通過蠕動泵2以lml/min的速度泵入交換柱1，吸附3小時后，吸附達到平衡，關(guān)閉蠕動泵2，從而達到氧化錳離子篩吸附提取鋰離子。吸附結(jié)束后，通過用酸沖洗氧化錳離子篩，使鋰離子脫附，所用的酸為鹽酸，硫酸等中的一種或者多種的混合物。用原子吸收分光光度計測試吸附前后鹵水中鋰離子的濃度，測試得到應(yīng)用該吸附齊U的吸附濃度可以達到原鹵水中濃度的92%以上。實施例2
制備氧化錳離子篩將按重量份數(shù)計的100份含錳化合物和200份含鋰化合物混合均勻，然后在空氣中的密閉容器下加熱到150°C，保持溫度48小時，再在600°C下保持溫度8小時，得到氧化錳粉末；取按重量份數(shù)計120份的所得的氧化錳粉末與10份粘結(jié)劑混合，再通過造粒制得氧化錳離子篩。把所得的氧化錳離子篩裝入圓柱式交換柱I中；密閉交換柱1，通過蠕動泵2讓去離子水通過該交換柱1，清洗該交換柱I與連接各個設(shè)備的管路；使用氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合溶液將鹽湖鹵水的pH調(diào)節(jié)到7. 5，將鹽湖鹵水通過蠕動泵2以5ml/min的速度泵入交換柱1，吸附2小時后，吸附達到平衡，關(guān)閉蠕動泵2，從而達到氧化錳離子篩吸附提取鋰離子。最后用酸使鋰離子從氧化錳離子篩上脫附。用原子吸收分光光度計測試吸附前后鹵水中鋰離子的濃度，測試得到應(yīng)用該吸附齊U的吸附濃度可以達到原鹵水中濃度的85%以上。實施例3
按照與實施例I的同樣的步驟進行，但是鹵水PH為7.0，吸附速度為2ml/min，吸附時間為I. 5小吋。用原子吸收分光光度計測試吸附前后鹵水中鋰離子的濃度，測試得到應(yīng)用該吸附齊U的吸附濃度可以達到原鹵水中濃度的80%以上。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟1，制備氧化錳離子篩將按重量份數(shù)計的100份含錳化合物和100100份含鋰化合物混合均勻，然后在空氣中的密閉容器內(nèi)加熱到10(T20(TC，保持溫度24 48小時，再在40(T60(TC下保持溫度5 8小時，得到氧化錳粉末；最后，取按重量份數(shù)計100 150份的所述氧化錳粉末與8 20份的粘結(jié)劑混合，再通過造粒制得所述的氧化錳離子篩； 步驟2，把所述的氧化錳離子篩裝入離子交換柱(I)中； 步驟3，使去離子水通過該離子交換柱(I )，清洗該離子交換柱(I); 步驟4，將鹽湖鹵水用堿性試劑調(diào)節(jié)pH值為6 8，然后使用蠕動泵(2)將鹽湖鹵水以流速f20 ml/min通過裝有所述氧化錳離子篩的離子交換柱(1)，吸附達到平衡后，關(guān)閉蠕動泵⑵。
2.如權(quán)利要求I所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，步驟I所述的含錳化合物為二氧化錳、四氧化三錳、三氧化二錳、碳酸錳、草酸錳中的一種或多種的混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，步驟I所述的含鋰化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合物。
4.如權(quán)利要求I所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，步驟I所述的粘結(jié)劑為聚氯乙烯、酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或多種的混合物。
5.如權(quán)利要求I所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，步驟4所述的堿性試劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋰中的一種或多種的混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，所述的步驟4還包含在吸附達到平衡后，用酸液沖洗氧化錳離子篩，使鋰離子脫附。
7.如權(quán)利要求I所述的使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，其特征在于，所述氧化錳離子篩中的氧化錳按重量百分比計大于或等于80%，所述的氧化錳均為結(jié)晶猛基材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用氧化錳離子篩吸附劑從鹽湖鹵水中吸附鋰離子的方法，包含以下步驟步驟1，制備氧化錳離子篩將含錳化合物和含鋰化合物混合均勻，在空氣中的密閉容器下加熱到100~200℃，保溫24~48小時，再在400~600℃下保溫5~8小時得到氧化錳粉末；最后與粘結(jié)劑混合，再通過造粒制得氧化錳離子篩。步驟2，把氧化錳離子篩裝入離子交換柱中；步驟3，密閉離子交換柱，讓去離子水通過該離子交換柱，清洗該離子交換柱與連接各設(shè)備的管路。步驟4，將鹽湖鹵水用堿性試劑調(diào)節(jié)pH值為6~8，然后使用蠕動泵將鹽湖鹵水以流速1~20ml/min通過裝有氧化錳離子篩的離子交換柱。本發(fā)明提供的方法易于實施，設(shè)備運行條件溫和、穩(wěn)定，吸附提取鋰離子效率高。
文檔編號C22B26/12GK102824759SQ20121037118
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者豐震河, 湯衛(wèi)平, 解晶瑩 申請人:上?？臻g電源研究所