[发明专利]制备吸附材料的方法和使用该材料提取锂的方法

说明书

本发明涉及用于吸附锂的固体材料领域。具体地，本发明涉及一种制备优选以挤出物的形式成型的式(LiCl)_x·2Al(OH)₃·nH₂O的固体结晶材料的新方法，其中，n为0.01～10，x为0.4～1，所述方法包括：步骤a)，在特定温度和pH条件下，使勃姆石沉淀；使所得到的沉淀物与特定量的LiCl接触的步骤；至少一个成型步骤，优选通过挤出成型；所述方法还包括最终的水热处理步骤。当所得材料用于从盐溶液中提取锂的方法时，与由现有技术获得的材料相比，该方法整体使得所得材料的锂吸附容量和吸附动力学增加。

技术领域

本发明涉及用于吸附锂的固体材料领域。具体地，本发明涉及一种制备优选以挤出物的形式成型的式(LiCl)_x·2Al(OH)₃·nH₂O的固体结晶材料的新方法，其中，n为0.01～10，x为0.4～1，所述方法包括：步骤a)，在特定温度和pH条件下，使勃姆石沉淀；与低于化学计量的氯化锂接触的步骤；优选通过挤出成型的至少一个成型步骤。当应用于从盐溶液中提取锂的方法时，与现有技术材料相比，所述方法的整体特征使得所得材料的锂吸附容量和吸附动力学增加，并且与现有技术的方法相比，使用更少量的氯化锂，由此改善了固体的生产成本，减少了废液中锂的损失量。

本发明还涉及利用根据本发明的新制备方法制备的式(LiCl)_x·2Al(OH)₃·nH₂O的固体结晶材料从盐水材料中提取锂的方法，其中n和x具有前述限定。

背景技术

锂离子与大量金属(例如碱金属、碱土金属)、硼和硫酸盐尤其以盐溶液(例如卤水)的形式共存。因此必然需要从这些盐溶液中经济且选择性地提取锂离子。锂与碱金属(优选钠(Na)和钾(K))及碱土金属(优选镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr))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的固体材料(其中n为0.01～10)在锂离子的吸附/解吸现象中的应用，并且特别是从盐溶液中提取锂的方法中的应用。这些极不稳定的结构使得锂离子能够插入该结构中并因而能够提取锂。

现有技术已经证明了得到能够选择性地吸附锂的固体的几种操作方案。在所有情况下，使制备的或市售的三氢氧化铝Al(OH)₃与锂前体接触。所使用的三种主要前体：最广泛使用的是氯化锂(LiCl)。也可以使用氢氧化锂(LiOH)或碳酸锂(Li₂CO₃)。

US 6280693描述了用于制备固体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水性溶液以形成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。然后通过加入稀盐酸使LiOH/Al(OH)₃转化为LiCl/Al(OH)₃。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。专利US 6280693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；

d)用浓缩的NaX置换浸渍的卤水，至少重复步骤a)至步骤d)一次。