[发明专利]一种流动式电化学提锂体系

说明书

本发明是一种流动式电化学提锂体系。该方法以聚苯胺(PANI)作为提锂电池体系负极，高Li⁺选择性的λ‑MnO₂材料作为电池正极，通过两步流动体系实现锂的提取。首先使含锂溶液流过该体系，在放电过程中，阴离子嵌入到PANI中，Li⁺被高Li⁺选择性的λ‑MnO₂电极捕获。放电完成后，加入回收液进行充电，阴离子从负极PANI中脱出，而Li⁺从正极释放出来。多次反复循环，可实现含锂溶液中锂离子与其他阳离子分离以及锂离子在回收液中富集的目的。这是一种高效、低耗、高选择性、工艺简单、易控和无污染的电化学提锂方法。

技术领域

本发明涉及一种从含锂的溶液中，分离并富集锂离子的方法，具体是根据电化学方法从含锂溶液中回收锂。

背景技术

锂是世界上最轻、最活泼的金属元素。在自然界中，锂主要存储于矿石和液体矿床中，其中具有代表性的两种分别是花岗伟晶岩和盐湖卤水锂矿床，资源占比分别为21.6％和78.3％。其中作为制取锂的矿石原料主要有锂辉石、锂云母和透锂长石；液态锂资源主要存在于盐湖卤水、海水、地热水和井卤水中，多以碳酸盐、硫酸盐以及氯化物的形式存在。锂金属及其化合物广泛应用于玻璃、陶瓷、冶金、润滑剂和电极材料等领域。近年来，随着新能源汽车、3C电子产品以及传统工业领域对锂资源使用量的持续增加，传统的矿石提锂已远远满足不了实际的生产需要。目前，锂资源的提取已从矿石提锂转向盐湖或海水提锂，因此，如何寻找一种高效、低耗以及环境友好型的提锂方法将成为研究的热点。

锂资源回收技术主要方法有：沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、焙烧浸取法、碳化法、电渗析法和纳滤膜分离技术等。其中碳酸盐沉淀法、溶剂萃取法和离子交换吸附法是目前工业上较为成熟的提锂方法。碳酸盐沉淀法是在自然蒸发、浓缩后的含锂卤水中加入碳酸钠，使锂以碳酸锂沉淀的形式析出。这种方法在前期蒸发浓缩的过程中需耗费大量的时间，在蒸发过程中容易受到降雨、温度、以及太阳辐射等自然因素的影响。此外，沉淀碳酸锂过程中由于引入了大量的碳酸钠，因此会产生大量工业废物，污染环境。溶剂萃取法是国内外研究较多的提锂技术，较适合于高镁锂比条件下的镁锂分离，相关萃取剂包括β-双酮类和冠醚类。由于锂离子半径小，可以通过sp³杂化轨道与β-双酮类的烯醇式互变异构体形成较为稳定的螯合结构，再与协萃剂形成相应的萃合物，从而实现锂的提取。但萃取剂及所用协萃剂的价格较贵，且在碱性条件下溶损较为严重，难以循环再生，使其工业化应用受到限制。冠醚是一类含有多醚结构的大环有机化合物，具有纳米级孔穴结构，因醚环上带负电的氧原子可以与金属离子通过偶极-电荷静电引力作用形成稳定的络合物，从而将锂从溶液中萃取出来。虽然冠醚类化合物对锂具有较高的萃取选择性，但合成复杂、价格昂贵，难以工业化生产。离子筛型吸附剂是通过一定方式合成出含有目标离子的前驱体化合物，然后采用洗脱剂将目标离子抽取出来，在不改变前驱体晶体结构的前提下得到与目标离子相匹配的孔隙结构，因而具有高度的选择性，是目前吸附法提取低品位、高镁锂比锂资源的研究热点。离子筛型吸附剂主要以锰系为主。二氧化锰离子筛无毒、成本低、对锂离子选择性高，但锂离子在进行洗脱过程中需要酸溶，部分锰离子会溶出，且酸溶液会腐蚀设备并对环境造成危害。