[发明专利]锰酸锂系列吸附剂前驱体的解析方法

说明书

技术领域：

本发明属于化学、化工领域无机盐的分离与提纯技术领域，尤其是涉及到一种锰酸锂系列吸附剂前驱体的解析方法。

背景技术：

锂及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域，特别是对新能源汽车的推广，锂的需求逐年增加，目前，从矿石提锂出现了锂矿石资源品位低，供给不足，生产成本居高不下等因素的制约。在我国的青海、西藏、新疆的盐湖卤水中蕴藏丰富的锂资源，占总储量的87%，但由于盐湖卤水存在镁锂比高，开采成本高难以规模化开发利用，因而探索一条经济高效的盐湖卤水提锂方法具有重要的战略意义和积极指导意义。

目前，从盐湖卤水中提取锂的方法有二种：一种是吸附法，青海盐湖集团引进俄罗斯技术采用铝系吸附剂来提取锂，通过近4年的运行主要存在着吸附剂吸附容量低（1-3mg/g），解析液中锂离子浓度低(30-80mg/L)，洗涤、浓缩成本高，很难有好的经济效益。二是青海锂业和青海中信国安公司采用膜分离或纳滤方法分离镁锂，运行以来存在膜使用寿命短，锂离子浓度低(50-100mg/L)等弊端无法长期使用，效益欠佳。从我国盐湖卤水的特点来分析，吸附法是最佳方案，其中锰系离子筛型吸附剂具有吸附容量大（15-40mg/g）备受研究人员的关注，采用不同的方法合成了一系列的尖晶石型吸附剂。中南大学采用一步或二步固相法合成出了锰或钛系吸附剂前驱体，Li₄Mn₅O₁₂(CN 101985098 A), Li₂TiO₃(CN 101944600 A)，Li_1.66Mn_1.66O₄(CN 101961634 A)；华东理工大学采用液相与固相结合的方法合成了Li_1.6Mn_1.6O₄吸附剂前驱体（CN103121724 A），为便于利用还进行了成型处理（CN103316623 A）；长沙矿冶研究院也用不同的方法合成出了Li_1.6Mn_1.6O₄；中科院盐湖所对锰系吸附剂应用进行了详细研究（CN 1511963 A）。但他们主要精力放在了吸附剂前驱体的合成上，对前驱体的解析停留在单纯的时间长短上，其解析时的溶解损失，解析液中的锂离子浓度未做深入的探索，因而吸附剂使用寿命、浓缩成本受到了限制。北京师范大学杨晓娟曾对前驱体的解析溶解损失进行了对比，直接采用一定浓度的盐酸作解析液时，锰的单次溶出率高达26%，采用过硫酸酸铵溶液（0.5 mol/L）作解析液，温度保持60度达6小时，锰的单次溶出率仅0.045%（ 北京师范大学学报，46（2010）：49－51），过硫酸铵能很好地抑制吸附剂的损失，但过硫酸铵消耗大，解析温度高、时间长。国外报道了Li_1.33Mn_1.67O₄的单次溶损率为3.5%左右（Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 4281-4287），所有这些报道，解析出的锂离子浓度均在1g/L以下，不利于后续的浓缩沉锂。

为充分利用锰系吸附剂的高吸附容量，减少吸附剂前驱体解析时的溶解损失，有必要进行详细研究，探索一个有效可行的抑制剂以减少溶解损失，同时又提高解析液中的锂离子浓度。

发明内容：

本发明的目的为工业上采用锰系吸附剂提锂减少吸附剂前驱体解析时的溶解损失、延长吸附剂的使用寿命、提高解析液中锂离子的浓度、降低浓缩成本的一种锰酸锂系列吸附剂前驱体的解析方法。

本发明的技术方案是：在锰酸锂系列吸附剂前驱体里加入抑制剂，控制吸附剂损失，延长吸附剂使用寿命，采用酸溶液进行两次解析，通过控制解析液的量来提高锂离子浓度，减少浓缩成本；具体步骤如下：

（1）吸附剂前驱体与抑制剂的混合与解析：将吸附剂前驱体与副反应抑制剂二氧化铅按照质量比为100：25～30的比例进行充分混合均匀，加足量酸解析，过滤，得吸附剂和抑制剂的混合物。

（2）吸附剂前驱体的第一次解析：原料卤水通过管道进入放有吸附剂和抑制剂的吸附解析池中，待吸附剂吸附锂完成得吸附剂前驱体，过滤、洗涤吸附剂前驱体，第一次解析通过贮备液池加入前一轮的第二次解析液，室温搅拌情况下解析10-15min，过滤，所得滤液进入中和浓缩沉锂池，未解析完全的吸附剂前驱体用于第二次解析。