一种从盐湖卤水中提取锂的方法技术

本发明专利技术提供了一种从盐湖卤水中提取锂的方法，该方法提锂过程分成嵌锂和脱锂两个过程。嵌锂时，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，以阴离子膜将阳极和阴极进行分开，阳极加入硫酸盐溶液，阴极加入盐湖卤水，脱锂时，对调提锂过程中的阴阳极的电极极性，同时，上周期铅电极侧的溶液保持不变，以新鲜的硫酸盐溶液替换卤水做支持电解质，再次通电实现硫酸锂的释放。相比于“(+)磷酸铁锂/磷酸铁(

【技术实现步骤摘要】
一种从盐湖卤水中提取锂的方法


[0001]本专利技术涉及一种提取锂的方法，具体涉及一种从盐湖卤水中提取锂的方法，用于直接处理盐湖卤水，使锂与杂质离子分离，进而制备碳酸锂的方法。

技术介绍

[0002]早期的锂盐大都从矿石中提取，但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高，盐湖提锂逐渐引起人们的关注。目前盐湖提锂的生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法和电渗析法等。
[0003]电渗析法是绿色的工艺技术，也是盐湖提锂的一个新的研究方向，但实际应用还有困难，该方法成本较高，而且锂的总回收率也还有待提高。
[0004]专利号：201110185128.6采用电化学脱嵌法进行盐湖提锂，以采用LiFePO4‑
FePO4电极体系进行提锂反应为例，其具体步骤在于：
[0005](1)采用LiFePO4为阳极，LiFePO4脱锂后的FePO4为阴极，用阴离子交换膜将阴阳极分割成两个室；(2)阳极室注入NaCl等不含Mg
2+
的支持电解质；阴极室注入待提锂的盐湖卤水；(3)在阴、阳极两端施加一定的电压，阳极LiFePO4失去电子将Li
+
离子脱出进入富锂室(即反应LiFePO4‑
e＝Li
+
+FePO4)，相反阴极FePO4因得到电子而迫使盐湖中的Li
+
离子进入到FePO4晶格中以维持材料的电中性(反应LiFePO4‑
e＝Li
+
+FePO4)，卤水室的阴离子则通过阴离子膜进入富锂室以维持整个体系的电荷平衡。
[0006]在一个正常的提锂过程中，阳极发生锂从磷酸铁锂中脱出的反应，阴极发生卤水中的锂嵌入磷酸铁的反应。对于理想的反应来说，阳极脱出一个锂离子的同时阴极也将嵌入一个锂离子，但是在实际反应过程当中，阴极嵌锂过程受卤水的粘度，卤水中的锂离子浓度以及杂质离子的浓度影响很大，这就导致阴极嵌锂过程较阳极脱锂过程慢很多，二者的差异导致了阴阳极脱锂和嵌锂容量的不匹配问题，同时，因为两种电极需要不断进行电极极性的调换，这就决定了阴阳极涂覆的电极材料需要尽可能保持一致，而无法对阴阳极进行容量匹配的设计。采用LiFePO4‑
FePO4电极体系进行提锂反应，LiFePO4的脱锂速率明显快于FePO4的嵌锂速率，这在一定程度上会造成嵌锂和脱锂容量不匹配的问题，尤其是在处理低浓度的含锂溶液时显得尤为突出。
[0007]同时，我国的盐湖卤水主要分布在青藏高原，该地区常年温度较低(0℃左右)，锂离子电池的在该温度下容量衰减较为明显(20％，《温度对磷酸铁锂电池性能的影响》，中国自行车，2012年第7期，42
‑
49页，孙庆)。
[0008]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0009]为了解决阴阳极容量不匹配的问题，本专利技术将提锂过程分成嵌锂和脱锂两步进行，两个过程构成一个提锂周期，实现从卤水中提取锂的目的，充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种从盐湖卤水中提取锂的方法。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0012]本专利技术涉及一种从盐湖卤水中提取锂的方法，包括以下步骤：
[0013]一种从盐湖卤水中提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014](1)嵌锂过程：采用电渗析装置，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，采用阴离子交换膜将电解槽垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室内加入含硫酸根的氯化物盐溶液，阴极室内加入盐湖卤水；通电后，阴极室盐湖卤水中的Li
+
嵌入到所述离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时，作为阳极的铅生成硫酸铅；
[0015](2)脱锂过程：将步骤(1)反应完成后，调转电源的正负极，以步骤(1)生成的所述硫酸铅为阴极，以步骤(1)生成的所述嵌锂态离子筛为阳极；保持阴极室中的含硫酸根的氯化物盐溶液不变，阳极室中的溶液(脱锂后的盐湖卤水排掉)换成支持电解质溶液；通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅，阳极的嵌锂态离子筛脱锂后恢复为离子筛，同时锂在阳极室中富集，得到富锂液。
[0016]优选的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液。
[0017]优选的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液；然后进行沉淀过程：采用碳酸钠溶液进行沉淀所述氯化锂溶液，得到碳酸锂沉淀。
[0018]进一步优选的，所述碳酸钠溶液的浓度为200g/L
‑
350g/L，所述沉淀过程中的反应温度为60
‑
95℃。
[0019]优选的，所述除杂具体包括：将所述富锂液经氯化钡脱硫，经碳酸钠除钙离子和镁离子，再采用氢氧化钠深度除镁，采用树脂除硼。
[0020]优选的，步骤(1)中，作为阳极的所述铅为含铅物质，包括铅板、铅网或铅粉。
[0021]优选的，步骤(1)中，导电基体的极板为涂膏式极板、玻璃丝管式极板、化成式极板或者半化成式极板。
[0022]优选的，步骤(1)中，所述硫酸盐和氯化物的混合溶液中所述硫酸盐溶液包括硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸镁溶液或硫酸铵溶液，所述氯化物为NaCl或者KCl，所述硫酸根的浓度为0.2
‑
2mol/L，所述氯化物的浓度为0.1
‑
3mol/L；所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
[0023]优选的，步骤(1)中，所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
[0024]优选的，步骤(2)中，所述支持电解质溶液为氯化锂、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的混合物；所述富锂液中的锂浓度为0.3
‑
3g/L。
[0025]优选的，所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛为FePO4、Li1‑
x
Mn2O4、Li1‑
x
NiCoMnO2、Li1‑
x
V2O5、Li1‑
x
V3O8、Li1‑
x
CoO2和Li2‑
x
MnO3中的一种或者几种混合物，其中，Li2‑
x
MnO3中的0<x<2，除Li2‑
x
MnO3外的其他离子筛中均为0<x<1。
[0026]本专利技术中所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛优选为FePO4。
[0027]进一步优选的，采用磷酸铁作为阴极，所述磷酸铁是由磷酸铁锂电极经过电化学法或者化学法脱锂后制得的，其中，磷酸铁锂电极是由LiFePO4、C和PVDF混合制备而成，所
述LiFePO4、C和PVDF的添加量之为7
‑
9：2
‑
0.5：1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从盐湖卤水中提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)嵌锂过程：采用电渗析装置，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，采用阴离子交换膜将电解槽垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室内加入硫酸盐和氯化物的混合溶液，阴极室内加入盐湖卤水；通电后，阴极室盐湖卤水中的Li
+
嵌入到所述离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时，作为阳极的铅生成硫酸铅；(2)脱锂过程：将步骤(1)反应完成后，调转电源的正负极，以步骤(1)生成的所述硫酸铅为阴极，以步骤(1)生成的所述嵌锂态离子筛为阳极；保持阴极室中的硫酸盐和氯化物的混合溶液不变，阳极室中的溶液换成支持电解质溶液，通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅，阳极的嵌锂态离子筛脱锂后恢复为离子筛，同时锂在阳极室中富集，得到富锂液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液；除杂后的氯化锂溶液浓缩到锂浓度为20克/升后进行沉淀过程：采用碳酸钠溶液进行沉淀所述氯化锂溶液，得到碳酸锂沉淀；所述碳酸钠溶液的浓度为200g/L
‑
350g/L，所述沉淀过程中的反应温度为60
‑
95℃。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述除杂具体包括：将所述富锂液经氯化钡脱硫，经碳酸钠除钙离子和镁离子，再采用氢氧化钠深度除镁，采用树脂除硼。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，作为阳极的所述铅为含铅物质，包括铅板、铅网或铅粉。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何利华，徐文华，赵中伟，刘旭恒，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：