一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，包括，制备碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌电极，通过电吸附的方法使锂离子可以选择性的吸附在电极上，然后通过脱附得到纯净的锂盐，该方法不掺杂化学反应，利用离子与电极之间的吸附性质将锂离子从盐湖卤水中提取分离，减少了能量的消耗，不会引入杂质，并且电极可以循环使用，实现了盐湖锂离子资源的高效提取与利用。

A Method of Selective Electrosorption of Lithium Ions from Salt Lake Brine

The invention discloses a method for selective electroadsorption of lithium ion from Salt Lake brine, which includes preparing carbon fiber felt loaded nano-oxidation/zinc sulfide electrode, selectively adsorbing lithium ion on the electrode by electroadsorption, and then desorbing to obtain pure lithium salt. The method does not dope chemical reaction and uses the adsorption property between the ion and the electrode to make lithium ion selectively adsorbed on the electrode. Extraction and separation from salt lake brine reduces energy consumption, does not introduce impurities, and electrodes can be recycled to achieve efficient extraction and utilization of lithium ion resources in salt lake.

【技术实现步骤摘要】
一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法
本专利技术属于稀有金属回收
，具体涉及一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法。
技术介绍
锂与生活日用息息相关，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池是高能储存介质，由于锂离子电池的高速发展，衍生带动了锂矿、碳酸锂等公司业务的蓬勃发展。金属锂电池在军用领域也有应用。锂在发现后一段相当长的时间里，一直受到冷落，仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门，使用了为数不多的锂的化合物。锂早先的主要工业用途是以硬脂酸锂的形式用作润滑剂的增稠剂，锂基润滑脂兼有高抗水性，耐高温和良好的低温性能。如果在汽车的一些零件上加一次锂润滑剂，就足以用到汽车报废为止。在冶金工业上，利用锂能强烈地和氧、氮、氯、硫等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。在铜的冶炼过程中，加入十万分之一到万分之一的锂，能改善铜的内部结构，使之变得更加致密，从而提高铜的导电性。锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。在现代需要的优质特殊合金钢材中，锂是清除杂质最理想的材料。全球锂资源接近80％是盐湖锂，提取成本较低但是难度较大，20％的矿石产能释放较快但是成本较高，预计短期新增产能以矿石为主，长期盐湖将提供支持，未来盐湖提锂发展潜力较大。我国的盐湖资源主要集中在西藏扎布耶和青海盐湖等地。青海的察尔汗盐湖是中国最大的盐湖，也是世界上最著名的内陆盐湖之一，盐湖东西长160多公里，南北宽20-40公里，盐层厚约为2-120米，面积5856平方公里，海拔2680米。察尔汗盐湖中储藏着极为丰富的钠、镁、钾、锂、硼、溴等自然资源，总储量为600多亿吨，其中氯化钠储量555亿吨，氯化镁储量为5.7亿吨，氯化钾储量为6.4亿吨，氯化锂储量1204万吨。整个盐湖潜在的开发价值超过12万亿元，是发展我国盐化工业的战略宝地。盐湖提锂从量、质量、成本都已经迅速突破。从未来的规模化程度(理论的提取资源量)、质量(工业级已经可以迅速变成电池级，盐湖提锂转变为电池级至少有20-50％的转化率)、盐湖周边的配套设施(运输条件、天然气)、成本(完全成本已经降到3万)来看，未来盐湖股份和科达洁能共同持股的蓝科锂业大概率能长成碳酸锂巨头。1.盐湖提锂首先需要进行钾镁分离，然后再进行锂镁分离，按照盐湖股份目前每年600-800万吨钾肥产量，理论上可提锂20万吨/年，蓝科持续扩产不会受资源限制。2.盐湖提锂的吸附法技术专利有且仅有在蓝科锂业，此技术专利保护了科达在蓝科以及整个盐湖提锂的利益。3.根据青海省科技厅今年6月公告显示“年产5000吨电池级碳酸锂产业化关键技术研究”获得重大突破，项目实现了高镁锂比卤水镁锂分离和高效提锂，可生产合格的电池级碳酸锂产品，对实现察尔汗盐湖锂资源综合利用、打造千亿元锂电产业具有积极意义。技术实现突破，从工业级到电池级已成为现实。现如今盐湖提锂工业化的生产方法主要是分步沉淀法，煅烧法和电渗析法。吸附法作为一种新型的处理方法，在盐湖提锂中也有一定的应用，但是使用限制较多，主要是产量低，反应时间较慢等。而在本专利技术中主要使用的方法是电吸附法，相较于传统的吸附方式，电吸附的反应时间较快，对于锂离子有选择性，产量高等特点；但是电吸附对于电极的要求较高，电极必须具备稳定性，延展性等特点，并且能多次重复使用，这对于电吸附的应用有一定的限制。CN108358222A专利技术了一种从碳酸盐型盐湖卤水中提锂的工艺，它通过调节矿化度使富锂透过液蒸发结晶，然后将贫锂截留液蒸发结晶，将两种浓水兑卤结晶，固液分离得到粗碳酸锂，然后通过一系列方式得到工业级碳酸锂。这种方法使锂离子的回收率的达到了大幅提升，工艺流程简单可以进行产业化示范和规模化生产。但未能选择性的将锂离子从盐湖卤水中分离，并且大部分方式会引入杂质，从而加大分离难度。而且传统的盐湖提锂方式，时间消耗比较多并且需要大规模的复杂装置。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子方法，其包括将碳纤维毡作为第一电极，将所述碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌，干燥，作为第二电极，将所述第一电极和所述第二电极置于液体中，连接电源，将所述液体蒸发后过滤分离，所得固体即为锂盐。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述将所述碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌，其过程为将所述碳纤维毡浸入锌盐溶液中后煅烧，后浸入提供硫离子的弱氧化剂溶液中后再煅烧；所述液体是流动态液体；所述蒸发为加热蒸发；所述连接为先正接再反接。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述液体是盐湖卤水；所述碳纤维毡为经过预洗处理的碳纤维毡；所述锌盐溶液为碳酸锌、乙酸锌或硫酸锌溶液；所述提供硫离子的弱氧化剂溶液为硫代乙酰胺或硫脲溶液。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述流动的盐湖卤水，其流速为2L/min。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述碳纤维毡，其预洗的处理方式为进行水洗、酸洗和超声洗涤。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述预洗，其水洗时间为2～5h，水洗温度为80～100℃，酸洗时间为30～50min，超声洗涤时间为2～4h；所述吸附，其施加电压为0.1～10V，时间为110～140min；所述脱附，其施加电压为0.2～10V，时间为110～140min。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述预洗，其水洗时间为4h，酸洗时间为30min，超声洗涤时间为3h；所述吸附，其施加电压为0.2～0.4V，时间为120min；所述脱附，其施加电压为0.2～0.3V，时间为120min。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述将所述碳纤维毡浸入锌盐溶液中后煅烧，其煅烧温度为300～400℃，煅烧时间为1h；所述后浸入提供硫离子的弱氧化剂溶液中后再煅烧，其煅烧温度为300～400℃，煅烧时间为1h；所述蒸发，其加热温度为80～140℃。作为本专利技术所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法的一种优选，其特征在于：所述将所述碳纤维毡浸入锌盐溶液中后煅烧，其煅烧温度为400℃，煅烧时间为1h；所述后浸入提供硫离子的弱氧化剂溶液中后再煅烧，其煅烧温度为300℃，煅烧时间为1h；所述蒸发，其加热温度为100℃。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种利用权利要求1～9任一所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法制备的电极，其特征在于：所述电极的比表面积为16m2/g，比电容为170F/g，平均孔径为4nm。本专利技术的有益效果：(1)本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：包括，将碳纤维毡作为第一电极，将所述碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌，干燥，作为第二电极，将所述第一电极和所述第二电极置于液体中，连接电源，将所述液体蒸发后过滤分离，所得固体即为锂盐。

【技术特征摘要】
1.一种从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：包括，将碳纤维毡作为第一电极，将所述碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌，干燥，作为第二电极，将所述第一电极和所述第二电极置于液体中，连接电源，将所述液体蒸发后过滤分离，所得固体即为锂盐。2.如权利要求1所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：所述将所述碳纤维毡负载纳米氧化/硫化锌，其过程为将所述碳纤维毡浸入锌盐溶液中后煅烧，后浸入提供硫离子的弱氧化剂溶液中后再煅烧；所述液体是流动态液体；所述蒸发为加热蒸发；所述连接为先正接再反接。3.如权利要求1或2任一所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：所述液体是盐湖卤水；所述碳纤维毡为经过预洗处理的碳纤维毡；所述锌盐溶液为碳酸锌、乙酸锌或硫酸锌溶液；所述提供硫离子的弱氧化剂溶液为硫代乙酰胺或硫脲溶液。4.如权利要求3所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：所述流动的盐湖卤水，其流速为2L/min。5.如权利要求3所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：所述碳纤维毡，其预洗的处理方式为进行水洗、酸洗和超声洗涤。6.如权利要求3所述从盐湖卤水中选择性电吸附锂离子的方法，其特征在于：所述预洗，其水洗时间为2～5h，水洗温度为80～100℃，酸洗时间为30～50min，超声洗涤时...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟，胡美清，郭璐，徐滔，曲越麟，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32