从卤水中提取锂制造技术

一种用于从卤水中提取锂的方法，其中使卤水溶液与钛酸盐吸附剂接触，使得锂离子被吸附到所述钛酸盐吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。所述吸附剂以水合二氧化钛或钛酸钠形式提供。所述方法继而产生基本上纯的氯化锂溶液。

Extraction of lithium from brine

A method for extracting lithium from brine is described, where the brine solution is contacted with titanate adsorbent, so that lithium ions are adsorbed on the titanate adsorbent and repel almost all other cations. The adsorbent is provided in the form of hydrated titanium dioxide or sodium titanate. The method then produces a basically pure lithium chloride solution.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从卤水中提取锂
本专利技术涉及一种用于从卤水中提取锂的方法。更具体来说，通过吸附在吸附剂上而从卤水中提取锂。再更具体来说，本专利技术方法中所利用的吸附剂是水合二氧化钛，在本专利技术的一种形式中，所述水合二氧化钛由二氧化钛产生。本专利技术还涉及一种用于纯化氯化锂的方法。
技术介绍
氯化锂(LiCl)具有广泛的商业应用。它被用于生产用于各种电池应用的锂金属、碳酸锂和氢氧化锂单水合物。因为这些应用当中的很多应用都要求高纯度，尤其是在用作锂离子电池中的阴极材料时，所以对高纯度氯化锂的需求在不断增加。传统上通过曝晒蒸发技术来浓缩卤水溶液并由此去除镁、钠和钾杂质，从而从卤水源纯化LiCl。例如硼的其它杂质可以通过溶剂萃取技术去除，而微量的钙、镁和其它类似杂质可以通过提高卤水溶液的pH去除并且也可以通过添加苏打灰并形成不能溶解的碳酸钙来去除。这种做法很耗时，而且高度依赖于天气。因此，需要这样一种纯化手段，能够从衍生自卤水源的LiCl溶液中去除大部分的杂质，使得每种杂质的浓度减小到小于约20ppm。小于约20ppm的杂质浓度使得所得LiCl适用于锂金属提取或用于锂离子电池应用中的包括碳酸锂和氢氧化锂单水合物在内的其它锂化合物的制备。本专利技术方法的一个目标是基本上解决与现有技术相关的上述问题中的一个或多个，或至少提供现有技术的有效替代方案。前面
技术介绍
的论述仅打算用于帮助理解本专利技术。此论述不是承认或认可所提及的任何材料截至本申请的优先权日是或曾是公知常识的一部分。贯穿本说明书和权利要求书，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”或如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变化形式应理解为暗示包括所述整体或整体的群组，但不排除任何其它整体或整体的群组。术语卤水(brine/brines)或其变化形式应理解为包括天然来源或可能工业来源的碱金属盐和/或碱土金属盐在水中的溶液。各种盐的浓度可能相差较大。卤水中所存在的离子可以包括一价阳离子、多价阳离子、一价阴离子以及多价阴离子中的一个或多个的组合，一价阳离子例如锂。除非上下文另有要求，否则术语高纯度氯化锂溶液应理解为要求所存在的任何杂质都以小于约20ppm的量存在。贯穿本说明书和权利要求书，除非上下文另有要求，否则术语钛酸盐或钛酸盐吸附剂或其变化形式应理解为包括由氧化钛，尤其是水合二氧化钛、氢基钛酸盐以及钛酸钠组成的无机化合物。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种用于从卤水中提取锂的方法，其中使卤水溶液与钛酸盐吸附剂接触，使得锂离子被吸附到钛酸盐吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。吸附剂优选以水合二氧化钛或钛酸钠形式提供。在本专利技术的一种形式中，水合二氧化钛由二氧化钛产生。再优选地，所述方法继而产生基本上纯的氯化锂溶液。卤水优选含有来自以下群组的杂质：钠、钾、镁、钙以及硼酸盐。再优选地，基本上纯的氯化锂溶液的杂质浓度不超过约20ppm。在本专利技术的一种形式中，卤水含有锂和杂质，锂在约500到1500ppm范围内，杂质包括：在约0.15％到0.30％范围内的镁、在约0.05％到0.1％范围内的钙、在约8到10％范围内的钠、在约0.7％到1.0％范围内的钾以及在约0.15％到0.20％范围内的硼酸盐。在本专利技术的一种更优选的形式中，卤水含有约700ppm锂、约0.19％镁、约0.09％钙、约8.8％钠、约0.8％钾以及约0.18％硼酸盐。通过添加碱将卤水溶液优选调节到pH7。碱优选以氢氧化钠形式提供。卤水溶液与吸附剂之间的接触优选发生在或大约在室温或环境温度下。在本专利技术的一种形式中，将卤水收集到容器中并且冷却到室温，然后再将其暴露于吸附剂中。优选将室温理解为在约20℃到28℃之间。卤水溶液与吸附剂之间的接触或停留时间优选在约4到24小时之间。再优选地，卤水溶液与吸附剂之间的接触或停留时间是：a.在约8到24小时之间；b.在约20到24小时之间；或c.在约8到16小时之间。应理解，接触时间在一定程度上取决于额外的变量，包括反应器的大小和形状。优选地，吸附剂通过添加酸溶液而再生，并且所吸附的锂经过提取，得到高纯度的氯化锂溶液。再优选地，酸溶液是盐酸溶液。优选地，通过暴露于酸溶液中而从吸附剂中提取到的锂的量大于约90％。再更优选地，通过暴露于酸溶液中而从吸附剂中提取到的锂的量是所吸附的锂的约100％。本专利技术的一个方面提供一种用于将LiCl卤水中的杂质减少或消除到对于在例如锂离子电池的高纯度应用中使用来说可接受的浓度的方法。根据本专利技术，另外提供一种用于从卤水中提取锂的设备，其中使卤水溶液与吸附剂接触，使得锂离子被吸附到吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。具体实施方式本专利技术提供一种通过使用钛酸盐吸附剂从LiCl卤水中提取Li的方法，钛酸盐吸附剂例如水合二氧化钛(H2TiO3)、氢基钛酸盐(H2Ti3O7)或钛酸钠(Na2Ti3O7)。更广泛地说，本专利技术提供一种用于从卤水中提取锂的设备，其中使卤水溶液与吸附剂接触，使得锂离子被吸附到吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。吸附剂以钛酸盐吸附剂形式提供。在一种形式中，此钛酸盐吸附剂是水合二氧化钛，在本专利技术的另一种形式中，水合二氧化钛可以由二氧化钛产生。本专利技术方法继而产生基本上纯的氯化锂溶液。希望基本上纯的氯化锂溶液的杂质浓度不超过约20ppm。在本专利技术的一种形式中，卤水含有锂和杂质，锂在约500到1500ppm范围内，杂质包括：在约0.15％到0.30％范围内的镁、在约0.05％到0.1％范围内的钙、在约8到10％范围内的钠、在约0.7％到1.0％范围内的钾以及在约0.15％到0.20％范围内的硼酸盐。在一个实例中，卤水含有约700ppm锂、约0.19％镁、约0.09％钙、约8.8％钠、约0.8％钾以及约0.18％硼酸盐。在卤水溶液与吸附剂接触之前，通过添加碱，例如氢氧化钠，将卤水溶液调节到pH7。卤水溶液与吸附剂之间的接触发生在或大约在室温或环境温度下。可以将卤水收集到容器中并冷却到室温，然后再将其暴露于吸附剂中。室温应理解为在约20℃到28℃之间。卤水溶液与吸附剂之间的接触或停留时间是在约4到24小时之间，例如8到16小时。但是应理解，卤水溶液与吸附剂之间的接触时间在一定程度上取决于额外的变量，包括反应器的大小和形状。吸附剂通过添加酸溶液而再生，并且所吸附的锂经过提取，得到高纯度的氯化锂溶液。酸溶液例如是盐酸溶液。通过暴露于酸溶液中而从吸附剂中提取到的锂的量大于约90％。再更优选地，通过暴露于酸溶液中而从吸附剂中提取到的锂的量是所吸附的锂的约100％。现将参考以下非限制性实例描述本专利技术。实例1如上文所指出，水合氢氧化钛(H2TiO3)是本专利技术方法中所用的吸附剂的优选形式。合适的水合氢氧化钛(H2TiO3)可以由澳大利亚新南威尔士州克罗默尔区因曼路18号2099(18InmanRoad,Cromer,NSW,Australia2099)的澳大利亚阿尔法化工公司(AlphaChemicals)获得(98％偏钛酸，CAS编号12026-28-7，最终供应商是美国纽约州石溪区石溪路1360号11790(1360StonyBrookRd,StonyBrook,NY,11790,USA)的阿尔法化工公司)。不受理论限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从卤水中提取锂的方法，其中使卤水溶液与钛酸盐吸附剂接触，使得锂离子被吸附到所述钛酸盐吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.06 AU 20159031551.一种用于从卤水中提取锂的方法，其中使卤水溶液与钛酸盐吸附剂接触，使得锂离子被吸附到所述钛酸盐吸附剂上，同时排斥基本上所有其它阳离子。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸附剂以水合二氧化钛或钛酸钠形式提供。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述水合二氧化钛由二氧化钛产生。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法继而产生基本上纯的氯化锂溶液。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述卤水含有杂质，所述杂质来自钠、钾、镁、钙以及硼酸盐的群组。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述基本上纯的氯化锂溶液的杂质浓度不超过约20ppm。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述卤水含有锂和杂质，锂在约500到1500ppm范围内，杂质包括：在约0.15％到0.30％范围内的镁、在约0.05％到0.1％范围内的钙、在约8到10％范围内的钠、在约0.7％到1.0％范围内的钾以及在约0.15％到0.20％范围内的硼酸盐。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述卤水含有约700ppm锂、约0.19％镁、约0.09％钙、约8.8％钠、约0.8％钾以及约0.18％硼酸盐。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过添加碱将所述卤水溶液调节到pH7。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·约翰·里德，
申请(专利权)人：因尼威森有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU