基于分子筛吸附剂的天然卤水中锂提取吸附颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及基于分子筛吸附剂的天然卤水中锂提取吸附颗粒及其制备方法，吸附颗粒包括硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛或者硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛与二氧化硅气凝胶耦合的分子筛，含水氯化锂或氯化锂

【技术实现步骤摘要】
基于分子筛吸附剂的天然卤水中锂提取吸附颗粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种天然卤水提取锂的吸附剂,尤其涉及基于分子筛吸附剂的天然卤水锂提取吸附颗粒及其制备方法，属于金属离子萃取领域。

技术介绍

[0002]锂电池中锂元素不可直接获取，锂资源一般来源于天然多矿物质伴生的水体，例如天然卤水中锂离子含量丰富，成为锂资源的重点开采对象。现有技术开采里主要有两个方向，第一种是采取针对锂吸附剂类型，第二种是采取兑卤针对高镁卤水的去除，前者多通过氯化锂溶液与氢氧化锂、或者碳酸锂、或者氯化锂混合制成；随后使用NaOH作为作为碱性试剂形成锂铝双氢氧化物的氯化物，作为高Al元素的活性物质成分，然而该吸附剂比表面积低，无法实现高回收率。后者通过双卤水蒸发兑调析出含镁结晶实现锂回收的纯度的提高。但没有考虑单纯地锂离子的回收效率如何提升。并且挤出颗粒形成最终吸附剂时会缩小接触面积，因此如何提高锂回收率，同时排除其他离子干扰时亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术考虑采用造孔剂对活性剂形成介孔结构，这样在挤压过程中也能够保持一定的孔隙率，从而比现有的无造孔剂形成的颗粒有更大的比表面积，从而提高吸附率。
[0004]鉴于上述考虑本专利技术一个目的是提供一种基于分子筛吸附剂的天然卤水中锂提取吸附颗粒，其特征在于，包括硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛，含水氯化锂游离基，以及PVC，以形成具有贯孔化层理态结构。
[0005]其中，所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛作为吸附剂母体由如下方法制备而成：第一步将六水氯化铝和氢氧化锂以及硅酸钠分别制成水溶液，第二步将六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝，形成分子筛结构浆液；第三步加入硅酸钠溶液拌合，控制pH值在6.5～6.9之间；第四步将混凝浆液输入压滤机，实现物理凝固和过滤出游离水；
[0006]所述含水氯化锂游离基由如下方法形成：将第四步形成的所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛吸附剂母体实施水为溶剂的水洗2次，析出游离的氯化锂溶液，控制氯化锂溶液分数比≤10％；然后对压滤水洗后的吸附剂母体实行干燥到含水率≤5～10％，并粉碎为直径≤0.5～1.5mm的颗粒，其中被粉碎的所述颗粒即含有含水氯化锂游离基。
[0007]所述PVC通过如下步骤形成贯孔化层理态，将含有含水氯化锂游离基的被粉碎的所述颗粒与PVC和偶氮成孔剂按5～8：1～2：2～3的质量组分比混合均匀，其混合物输入挤出机熔融挤出条状，最后粉碎成直径1～2mm的颗粒产品。
[0008]优选地，所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛的吸附剂母体制备过程中，在第三步加入硅酸钠溶液拌合过程中还包括将氢氧化硼加入其中，并且控制pH值在5.9～6.6之间，以使得在其后形成的被粉碎的所述颗粒中形成含水氯化锂
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四羟基硼的双游离基，以进一步
加强对锂离子的吸附能力。其中，所述硅酸钠与氢氧化硼的质量比为5:1
‑
20:1，优选为10:1。
[0009]优选地，吸附剂母体制备过程中的将分子筛结构浆液分为两份制备，其中一份浆液通过含六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝形成的第一分子筛结构浆液加入硅酸钠溶液拌合制成，另一份浆液通过仅含氢氧化锂溶液的第二分子筛结构浆液与二氧化硅气凝胶颗粒在超声作用下在带抽离作用的容器内伴合，并通过循环方式将第二分子筛结构浆液从二氧化硅气凝胶颗粒中抽离再注入超声伴合反复多次而制成，所述循环方式为抽离第二分子筛结构浆液，将容器内部抽到预定真空度，容器内压强回到大气压，再将第二分子筛结构浆液重新注入所述容器中超声伴合，再抽离第二分子筛结构浆液进入下一循环，接下来将两份浆液进行超声混合，最后控制pH值在5.8～6.9之间。
[0010]优选地，所述多次为3
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5次，所述预定真空度为0.5
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0.8个标准大气压。
[0011]在一个实施例中采用硅酸钠溶液+氢氧化硼混合(质量比为5:1
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20:1)作为所述一份浆液中加入第一分子筛结构浆液中的混合系，将所述一份浆液与第二分子筛结构浆液和硅气凝胶颗粒通过所述循环方式超声伴合形成的所述另一份的浆液超声混合，并且控制pH值在6～6.6之间。
[0012]在另一个实施例中，采用硅酸钠溶液+氢氧化硼混合(质量比为5:1
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20:1)作为所述一份浆液中加入第一分子筛结构浆液中的混合系，将所述一份浆液与第二分子筛结构浆液以质量比为5:1
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20:1与氢氧化硼混合再和硅气凝胶颗粒通过所述方式循环伴合而形成的所述另一份的浆液超声混合，并且控制pH值在6～6.6之间。
[0013]所述的两份浆液的质量比为1:5
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5:1，优选地为1:1
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4:1，更优选地为2:1
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3:1。所述二氧化硅气凝粒径为5
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15μm，与第二分子筛结构浆液质量比为1:10
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1:1。
[0014]由于二氧化硅气凝胶天然的介孔结构，能够使得浆液在二氧化硅气凝胶的三维网络形成的介孔中存在，而形成大比表面的吸附效果，与硅酸钠形成的贯孔形成耦合效应。
[0015]本专利技术的另一个目的是提供一种基于分子筛吸附剂的天然卤水锂提取吸附颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0016]S1将六水氯化铝和氢氧化锂以及硅酸钠分别制成水溶液；
[0017]S2将六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝，形成分子筛结构浆液；
[0018]S3分子筛结构浆液中加入硅酸钠溶液拌合，控制pH值在6.5～6.9之间；
[0019]S4将S3中得到的伴合的混凝浆液输入压滤机，实现物理凝固和过滤出游离水；
[0020]S5将S4形成的所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛吸附剂母体实施水为溶剂的水洗2次，析出游离的氯化锂溶液，控制氯化锂溶液分数比≤10％；然后对压滤水洗后的吸附剂母体实行干燥到含水率≤5～10％，并粉碎为直径≤0.5～1.5mm的颗粒，其中被粉碎的所述颗粒即含有含水氯化锂游离基；
[0021]S6将含有含水氯化锂游离基的被粉碎的所述颗粒与PVC和偶氮成孔剂按5～8：
[0022]1～2：2～3的质量组分比混合均匀，其混合物输入挤出机熔融挤出条状，最后粉碎成直径1～2mm的颗粒产品。
[0023]优选地，S3中加入硅酸钠溶液拌合过程中还包括将氢氧化硼加入其中，并且控制pH值在5.9～6.6之间，以使得在其后形成的被粉碎的所述颗粒中形成含水氯化锂
‑
四羟基硼的双游离基，以进一步加强对锂离子的吸附能力，其中，所述硅酸钠与氢氧化硼的质量比
为5:1
‑
20:1，优选为10:1。
[0024]优选地，S2中将分子筛结构浆液分为两份制备，其中一份浆液通过含六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝形成的第一分子筛结构浆液加入硅酸钠溶液拌合制成，另一份浆液通过仅含氢氧化锂溶液的第二分子筛结构浆液与二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于分子筛吸附剂的天然卤水锂提取吸附颗粒，其特征在于，包括硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛，含水氯化锂游离基，以及PVC，以形成贯孔化层理态结构；其中，所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛作为吸附剂母体由如下方法制备而成：第一步将六水氯化铝和氢氧化锂以及硅酸钠分别制成水溶液，第二步将六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝，形成分子筛结构浆液；第三步加入硅酸钠溶液拌合，控制pH值在6.5～6.9之间；第四步将混凝浆液输入压滤机，实现物理凝固和过滤出游离水；所述含水氯化锂游离基由如下方法形成：将第四步形成的所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛吸附剂母体实施水为溶剂的水洗2次，析出游离的氯化锂溶液，控制氯化锂溶液分数比≤10％；然后对压滤水洗后的吸附剂母体实行干燥到含水率≤5～10％，并粉碎为直径≤0.5～1.5mm的颗粒，其中被粉碎的所述颗粒即含有含水氯化锂游离基；所述PVC通过如下步骤形成贯孔化层理态，将含有含水氯化锂游离基的被粉碎的所述颗粒与PVC和偶氮成孔剂按5～8：1～2：2～3的质量组分比混合均匀，其混合物输入挤出机熔融挤出条状，最后粉碎成直径1～2mm的颗粒产品。2.根据权利要求1所述的吸附颗粒，其特征在于，所述硅酸钠粘结氢氧化铝分子筛的吸附剂母体制备过程中，在第三步加入硅酸钠溶液拌合过程中还包括将氢氧化硼加入其中，并且控制pH值在5.9～6.6之间，以使得在其后形成的被粉碎的所述颗粒中形成含水氯化锂
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四羟基硼的双游离基。3.根据权利要求1所述的吸附颗粒，其特征在于，吸附剂母体制备过程中的将分子筛结构浆液分为两份制备，其中一份浆液通过含六水氯化铝溶液与氢氧化锂溶液混凝形成的第一分子筛结构浆液加入硅酸钠溶液拌合制成，另一份浆液通过仅含氢氧化锂溶液的第二分子筛结构浆液与二氧化硅气凝胶颗粒在超声作用下在带抽离作用的容器内伴合，并通过循环方式将第二分子筛结构浆液从二氧化硅气凝胶颗粒中抽离再注入超声伴合反复多次而制成；所述循环方式为抽离第二分子筛结构浆液，将容器内部抽到预定真空度，容器内压强回到大气压，再将第二分子筛结构浆液重新注入所述容器中超声伴合，再抽离第二分子筛结构浆液进入下一循环，接下来将两份浆液进行超声混合，最后控制pH值在5.8～6.9之间；其中，所述二氧化硅气凝粒径为5
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15μm，与第二分子筛结构浆液质量比为1:10
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1:1；所述的两份浆液的质量比为1:5
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5:1，或1:1
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4:1，或2:1
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3:1。4.根据权利要求3所述的吸附颗粒，其特征在于，所述循环方式的具体方法包括如下步骤：先将第二分子筛结构浆液中加入二氧化硅气凝胶颗粒，并以与浆液质量比为1:5
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1:20，或1:10的方式加入氢氧化硼，或者不加氢氧化硼，以形成混合系，从容器的注入口注入容器内再密封注入口，将容器放置于磁力搅拌器上使用容器内的磁子拌合，同时采用容器上密封安装引入容器内部的超声发生器，采用20～28KHz强度对所述混合系进行超声，3
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10min之后通过循环方式将第二分子筛结构浆液从二氧化硅气凝胶颗粒中抽离再注入超声伴合反复多次，所述循环方式为抽离第二分子筛结构浆液，气凝胶颗粒由于抽离口上设置的气液分离过滤器而被留在容器内部，继续抽离空气，将容器内部抽到预设真空度，然后打开容器注入口，容器内压强回到1个标准大气压，再将第二分子筛结构浆液重新注入所述容器在超声作用下拌合，再继续抽离第二分子筛结构浆液进入下一循环。5.根据权利要求3所述的吸附颗粒，其特征在于，以质量比为5:1
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20:1的硅酸钠溶液和
氢氧化硼混合作为所述一份浆液中加入第一分子筛结构浆液中的混合系，将所述一份浆液与第二分子筛结构浆液和硅气凝胶颗粒通过所述循环方式超声伴合形成的所述另一份的浆液超声混合，并且控制pH值在6～6.6之间；或，以质量比为5:1
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20:1的硅酸钠溶液和氢氧化硼混合作为所述一份浆液中加入第一分子筛结构浆液中的混合系，将所述一份浆液与第二分子筛结构浆液以质量比为5:1
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20:1与...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国荣，陆一平，邹建平，
申请(专利权)人：北京中科顺谷科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：