[发明专利]包括碱性混合步骤的制备吸附性材料的方法以及利用该材料从盐溶液中提取锂的方法

说明书

本发明涉及用于吸附锂的固体材料领域。具体而言，本发明涉及一种制备优选呈挤出物形式的式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O的结晶、成型固体材料的新方法，在式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O中，n介于0.01和10之间，当X是选自氯离子、氢氧根和硝酸根的阴离子时，x等于1，并且当X是选自硫酸根和碳酸根的阴离子时，x等于0.5；该方法包括：在特定的温度和pH条件下，使勃姆石沉淀的步骤a)；至少一个通过碱性混合来成型的步骤，该方法还包括最终的水热处理步骤。当用于从盐溶液中提取锂时，与现有技术的材料相比，该方法整体使得提高所得到的材料的锂吸附容量以及吸附动力学。

技术领域

本发明涉及用于吸附锂的固体材料领域。具体而言，本发明涉及一种制备式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O的结晶且成型的固体材料的新方法，所述结晶且成型的固体材料优选为挤出的形式，在式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O中，n介于0.01和10之间，当X是选自氯离子、氢氧根和硝酸根的阴离子时，x等于1；当X是选自硫酸根和碳酸根的阴离子时，x等于0.5。该方法包括：步骤a)，在特定温度和pH条件下使勃姆石沉淀；至少一个基本的挤出成型步骤；其中该方法还包括最终的水热处理步骤，与现有技术的材料相比，当在用于从盐溶液中提取锂的方法中使用时，该方法的整体特征使得提高所得材料的机械强度和对锂的吸附容量以及吸附动力学。

本发明还涉及利用式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O的结晶固体材料从盐溶液中提取锂的方法，其中式LiX_x·2Al(OH)₃·nH₂O的结晶固体材料按照本发明的新制备方法制备，n、x和X具有上述定义。

背景技术

锂离子与大量金属(例如碱金属、碱土金属)、硼和硫酸盐共存，特别是在盐溶液例如卤水中共存。因此，必须从这些盐溶液中经济地且选择性地提取锂离子。事实上，锂与优选地为钠(Na)和钾(K)的碱金属及优选地为镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)的碱土金属的化学性质致使难以分离这些元素。

已知的是，式LiCl·2Al(OH)₃·nH₂O(其中n介于0.01和10之间)的固体材料用于锂离子的吸附/解吸现象，特别是用于从盐溶液中提取锂的方法中。这些不是非常稳定的结构允许该结构中嵌入锂原子并因而允许锂的提取。

在现有技术中已经证明了得到能够选择性地吸附锂的固体的几种操作规程。在所有情况下，使制备的或市售的氢氧化铝Al(OH)₃与锂前体接触。使用了三种主要前体：其中最常用的是氯化锂(LiCl)。也可以使用氢氧化铝(LiOH)或碳酸锂(Li₂CO₃)。

US 6,280,693描述了一种用于制备固体LiCl/Al(OH)₃的方法，该方法通过向多晶氧化铝水合物中加入LiOH水溶液以形成LiOH/Al(OH)₃，并由此在氧化铝的结晶层中产生活化锂位点而不改变氧化铝的结构。然后通过加入稀释的盐酸使LiOH/Al(OH)₃转化为LiCl/Al(OH)₃。随后，在高温下，将由此制备的氧化铝粒料用于从卤水中提取锂的方法中。US 6,280,693中描述的锂提取方法使用上文详述的固体并且包括以下步骤：

a)用含有锂盐LiX的卤水使固体床饱和，其中X选自卤化物、硝酸根、硫酸根和碳酸氢根；

b)用浓缩的NaX溶液置换浸渍的卤水；

c)通过使LiX的不饱和溶液流过来洗脱被固体捕获的LiX盐；