[发明专利]一种掺杂钛酸锂吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及从卤水中分离提取锂的吸附材料，具体涉及一种掺杂钛酸锂吸附剂及其制备方法。该掺杂钛酸锂吸附剂H_xLi_4‑xM_yTi_5‑yO₁₂是由M掺入到Li₄Ti₅O₁₂的晶格中形成前驱体Li₄M_yTi_5‑yO₁₂，再经酸洗脱锂得到的，其中M为Ce、Sn、Hf的一种或几种的混合，x取值范围0.0~4.0，且x不为0，y取值范围0.05~2.0。通过将钛源、锂源和M盐混合均匀，干燥，煅烧，冷却，酸洗，得到掺杂钛酸锂吸附剂。以本发明方法制备的掺杂钛酸锂吸附剂对镁锂比大于100的卤水进行吸附提锂，其锂吸附率大于75%，镁脱除率大于99%；解吸液酸度高，锂富集倍数约1~7倍，钛溶损率低，具有工业应用前景。

技术领域

本发明涉及从卤水中分离提取锂的吸附材料，具体涉及一种掺杂钛酸锂吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着锂电池在汽车、风电、IT等领域应用的广泛，其关键原料——锂及化合物需求量剧增。目前国际市场对锂产品的需求量以平均每年10%以上的速度持续增长，导致锂产品市场价格成倍暴涨。盐湖中蕴藏有全球60%以上的锂资源，从盐湖卤水中提锂已经成为国内外生产锂盐的主要途径。我国盐湖卤水资源丰富，在世界已探明的锂资源储量中居第二位，其中液态矿锂资源占我国锂资源的80%左右。但是我国的大部分盐湖卤水存在高镁低锂的特点，镁锂比大于30（质量比），少量锂离子与大量镁离子共存，且镁离子和锂离子的性质相似，这使从高镁锂比盐湖卤水中提锂成为公认的技术难题，严重制约了我国锂资源的开发利用。

盐湖提锂工艺主要有沉淀法、溶剂萃取法、煅烧浸取法、膜法和吸附法等。沉淀法技术成熟，但不适合处理含大量镁离子的卤水及低锂卤水；溶剂萃取法选择性好，但萃取剂挥发性大、易于发生乳化、泡沫现象，工程实施效果较差；煅烧浸取法可较好分离镁锂，但能耗高，锂回收率低（＜40%）、经济效益不好；膜法从盐湖卤水中分离镁和浓缩锂的效果较好，但膜属于易耗品，成本高，目前技术还有待完善。吸附法因工艺简单，选择性好，锂回收率高，污染小等优势，被广泛研究，是目前公认的最具工业前景的方法之一。

目前，吸附法研究的无机吸附材料主要有锰锂氧化物（LiMn₂O₄、Li_1.33Mn_1.67O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、Li₄Mn₅O₁₂）和钛锂氧化物（Li₂TiO₃、Li₄Ti₅O₁₂）等。锰锂氧化物具有吸附容量大，吸附效率高等优点，但该类吸附材料耐酸碱性能较差，不适宜用于碱性卤水或碳酸锂沉锂母液提锂。钛锂氧化物吸附剂耐酸碱能力好，但锂离子在吸附剂内部的迁移速度慢，吸附效率低。专利CN102049238A在Li₄Ti₅O₁₂中掺杂其他金属，如V、Fe、Co、Mn、Al等，提高吸附剂对锂离子的吸附容量；在吸附提锂过程中，通过外加氧化剂或由外电路电压来调节体系电势使Li⁺嵌入或脱出吸附剂，避免酸碱条件造成的吸附剂溶损。该法存在的问题是外加氧化剂成本较高，而由外电路调节系统电势工艺复杂。专利CN108212074A在偏钛酸锂中掺入磁性元素（铁、钴、镍）取代部分钛的位置，再进酸洗脱锂得到一种可磁性分离的钛系吸附剂，该吸附剂在吸附锂后可通过外加磁场的作用快速分离出来，但存在解吸时溶损率大、性能衰减快、吸附时间长等问题。

发明内容