一种锂盐吸附剂前驱体的合成工艺制造技术

一种锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，包括以下步骤：（1）将可溶性铝盐和可溶性锂盐混合，溶解于纯水中；（2）高效分散：加入高效有机分散剂，得高效有机分散液；（3）水热合成反应：将高效有机分散液与碱液进行混合水热合成反应，得水热合成反应料液；（4）陈化分离：往水热合成反应料液中加入混凝剂，经自然陈化、沉降12～48h后，从底流排出质量浓度60%～80%的前驱体浆料；5）所得前驱体浆料经水和有机醇两级洗涤后，干燥即可得到锂盐吸附剂前驱体。通过本发明专利技术制备的锂盐吸附剂前驱体比表面积＞48m2/g，吸附容量达到10～15mg/g，处于国内领先水平。处于国内领先水平。

【技术实现步骤摘要】
一种锂盐吸附剂前驱体的合成工艺


[0001]本专利技术涉及一种吸附剂的合成工艺，具体涉及一种盐湖卤水用锂盐吸附剂前驱体的合成工艺。

技术介绍

[0002]锂是世界上最轻的金属元素，凭借其特殊的物化性质被广泛应用于可充电电池、玻璃、陶瓷、合金、润滑剂和医药等领域，尤其在新能源电池领域存在巨大的市场。早在20世纪80年代以前，世界各国主要以锂辉石为原料生产各类锂盐，随着矿石资源日益枯竭和面临环保压力，盐湖卤水提锂以其丰富的资源优势逐渐成为发展趋势。
[0003]据统计，盐湖卤水中的锂资源储量约占锂资源总量70％～80％，从盐湖卤水中提取分离锂的方法主要有沉淀法、溶剂萃取法、煅烧法、膜法和吸附法，而吸附法从环境和经济角度考虑都具有较大的优势，尤其从低品位含锂卤水或海水中提取锂的优势更加明显。吸附法提锂的关键技术在于吸附剂，要求吸附剂对锂有极高的选择性，以便消除卤水中大量共存的碱金属和碱土金属离子的干扰。
[0004]近年来，对吸附剂研究报道较多的是无机吸附剂，主要有锰系吸附剂、铝系吸附剂、钛系吸附剂和复合锑酸盐吸附剂。其中，锰系和铝系吸附剂研究最多，锰系吸附剂以其较高吸附容量成为研究的重点和热点，但吸附剂的溶损和造粒问题一直成为制约其工业化的关键难题。铝系吸附剂是当前唯一实现工业化的吸附剂产品，该吸附剂为层状双金属氢氧化物LiCl
·
nAl(OH)3·
nH2O，其提锂原理是利用特殊的内部结构，在吸附锂过程中将离子半径较大的碱金属及碱土金属阻隔在外。
[0005]CN106975436A与CN108993376A相继公开了一种锂吸附剂的制备方法，都是利用铝源和锂源充分混合，再与氢氧化钠水热反应，经陈化、洗涤和干燥后得到铝盐锂吸附剂。虽然CN106975436A打通了吸附剂前驱体从粉体合成到造粒成型再到工业化生产的整体技术路线，但由于氢氧化物的两性化学特性，利用可溶性铝盐与碱直接反应生成粉体材料过程中，普遍存在副反应多，反应终点pH跳跃大不易控制等技术缺陷，同时由于反应结晶过程中加料以及混合反应不均匀，局部反应强烈生成产品易团聚造成产品粒度不均匀，包裹严重致使反应终点较难精准控制。同样地，CN108543514B公开了一种铝盐吸附剂制备方法，是利用偏铝酸钠溶液碳化分解过程，与LiOH以及氧化钛粉体搅拌均匀陈化成胶得到吸附剂前体，对原有工艺进行负载包覆成型改进，但对碳化分解过程涉及多相反应过程控制没有较大提升。
[0006]CN106390960B、CN109078602A、CN109266851A等分别公开了一种磁性锂吸附剂的制备方法，均是通过磁核与粉体吸附剂直接或间接方式结合得到磁性吸附材料，该制备方法简单，无需造粒，可快速实现吸附剂与吸附质的固液分离，但对粉体材料前驱体的合成并没有实质性的工艺改善。
[0007]CN109759006A公开了一种锂吸附剂的制备方法，是将含有Al(OH)3和LiCl的浆料进行研磨，经超声微波加热后喷雾干燥得到锂吸附剂。CN105664840B公开了一种改性铝盐
吸附剂的制备方法，是以二氧化硅微球为载体，在其表面负载三氧化二铝并通过碱浸的方式制备获得。以上两种方法为制备锂吸附剂提供了新的研究思路，但都存在设备及操作条件要求苛刻，或能耗高、生产成本高等缺点。
[0008]CN106745008A公开了制备高性能卤水提锂吸附剂的方法及其制备的吸附剂，制备高性能卤水提锂吸附剂的方法利用原位聚合合成法，其将活性氢氧化铝粉体均匀分散于吸附树脂孔道内，再与锂盐溶液反应，提高反应效率，确保吸附剂的活性。该方法利用树脂纳米孔内高分子链的交联缠绕，有效抑制了活性纳米颗粒的流失，确保了吸附剂的使用寿命。但该方法的高性能卤水提锂吸附剂的制备方法复杂、比表面积低、活化效率难控制，不能形成全多孔结构。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种反应结晶体系更加缓和，反应终点可控性强，产品粒度均匀的锂盐吸附剂前驱体的合成工艺。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0011]一种锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，包括以下步骤：
[0012](1)将可溶性铝盐和可溶性锂盐按照Al/Li摩尔比1：(0.4～1.0)混合，溶解于纯水中，制得铝锂混合溶液。其中纯水加入量为可溶性铝盐和可溶性锂盐总质量的1.2～1.5倍。
[0013](2)高效分散：向步骤(1)所得铝锂混合溶液中加入相当于铝锂混合溶液质量0.3％～0.5％的高效有机分散剂，得高效有机分散液。
[0014]高效有机分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等中的至少一种。
[0015](3)水热合成反应：将步骤(2)得到的高效有机分散液与碱液按照质量比1：(1.2～1.0)进行混合水热合成反应，得水热合成反应料液。
[0016]其中所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液等中的至少一种，优选质量浓度为20％～40％。水热反应温度为60～90℃，水热反应时间为2～6h。
[0017](4)陈化分离：往步骤(3)所得水热合成反应料液中加入相当于水热合成反应料液质量0.2％～0.3％的混凝剂，经自然陈化、沉降12～48h后，从底流排出质量浓度60％～80％的前驱体浆料。
[0018]混凝剂为聚合硫酸铁(简称PFS)、聚合氯化铝(简称PAC)、聚丙烯酰胺(简称PAM)按照质量比1：(0.5～1)：(0.2～0.5)进行复配而成。
[0019](5)步骤(4)所得前驱体浆料经水和有机醇两级洗涤后，干燥即可得到锂盐吸附剂前驱体。其中所述洗涤的水量为前驱体浆料质量的1～5倍。洗涤的有机醇的加入量为前驱体浆料中含固量(质量)的1～3倍。所述有机醇为低沸点醇类(沸点低于150℃)，优选甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇等中的至少一种。干燥温度为60～80℃，干燥时间为2～6h。
[0020]进一步地，步骤(1)中，可溶性铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、明矾、偏铝酸钠等中的至少一种。所述可溶性锂盐为氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、柠檬酸锂等中的至少一种。纯水电导率≦5μs。研究人员通过大量实验研究发现，在所述铝锂配比及其溶液浓度下，铝、锂盐能够实现较好的溶解分散，且更易于后续工艺的物料分离，浓度过高分散不均，浓度过低使得
后期产品分离效率更低。
[0021]进一步地，步骤(2)所述高效有机分散剂可以对铝锂混合溶液起到一个很好的分散效应，克服传统分散工艺需借助超声或均质分散等对特种设备的限制，同时在后续水热反应过程中也可起到一个很好的分散作用，使新反应结晶产生的物料快速分散、避免团聚。
[0022]进一步地，步骤(3)所述水热反应为加料顺序为高效有机分散液加入到碱液中，加料时间为0.5～2h。研究人员通过大量实验研究发现，采用间歇式反应可保持相对稳定的反应体系，所述加料顺序可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）将可溶性铝盐和可溶性锂盐按照Al/Li摩尔比1：（0.4～1.0）混合，溶解于纯水中，制得铝锂混合溶液；（2）高效分散：向步骤（1）所得铝锂混合溶液中加入相当于铝锂混合溶液质量0.3%～0.5%的高效有机分散剂，得高效有机分散液；（3）水热合成反应：将步骤（2）得到的高效有机分散液与碱液按照质量比1：(1.2～1.0)进行混合水热合成反应，得水热合成反应料液；（4）陈化分离：往步骤（3）所得水热合成反应料液中加入相当于水热合成反应料液质量0.2%～0.3%的混凝剂，经自然陈化、沉降12～48h后，从底流排出质量浓度60%～80%的前驱体浆料；（5）步骤（4）所得前驱体浆料经水和有机醇两级洗涤后，干燥即可得到锂盐吸附剂前驱体。2.根据权利要求1所述的锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，其特征在于，步骤（1）中，其中纯水加入量为可溶性铝盐和可溶性锂盐总质量的1.2～1.5倍。3.根据权利要求1或2所述的锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述可溶性铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、偏铝酸钠、明矾中的至少一种；所述可溶性锂盐为氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、柠檬酸锂中的至少一种。4.根据权利要求1~3之一所述的锂盐吸附剂前驱体的合成工艺，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文远，梁晓玲，冯文平，谢超，夏适，娄金东，谢晶磊，孙泽妍，刘雨星，罗稳，邹娟，杨三妹，杨清，王兴平，
申请(专利权)人：中蓝长化工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：