[发明专利]一种纳米单晶锰系锂吸附剂的合成方法

说明书

本发明公开了一种纳米单晶锰系锂吸附剂的合成方法，属于锂提取技术领域，包括以下步骤：S1.将锰源、锂源均匀混合得到原料混合物，然后进行干燥；S2.将干燥后的原料混合物进行两段焙烧，焙烧完成后冷却得到吸附剂前驱体Li₄Mn₅O₁₂或Li_1.6Mn_1.6O₄。采用的锰源为纳米金属Mn粉体，其简单易得、反应活性高，氧化后，极易与Li⁺和O^2‑形成结构完善、高结晶度、高稳定性的尖晶石结构的Li₄Mn₅O₁₂吸附剂。

技术领域

本发明属于锂提取技术领域，具体涉及一种纳米单晶锰系锂吸附剂的合成方法。

背景技术

锂是最轻的金属，在新能源、玻璃、润滑油和电子等高科技领域应用广泛，尤其随着新能源、锂动力电池的迅猛发展，使全球对新能源的关键原料——锂及其化合物需求大幅度增加，成为全球战略性紧缺资源。盐湖卤水和地下卤水中蕴藏有全球最大的锂资源，是目前全球锂资源开发的热点。但由于盐湖卤水和地下卤水锂含量较低，且与大量化学性质相似的碱金属或碱土金属离子共存，其中尤其由于镁、锂离子化学性质最为接近、分离最为困难，因此，如何分离、提取盐湖卤水和地下卤水锂是目前全球技术攻关的难点。

从盐湖卤水和地下卤水提锂，目前虽然开发有有沉淀法、萃取法、煅烧法等，但由于其锂利用率低(≤50％)、成本高、环境影响大而受到极大的限制。吸附法对锂离子具有良好的选择性、绿色无污染、锂资源利用率高、吸附容量高、经济、可循环使用，是目前盐湖卤水和地下卤水提锂技术发展的新趋势。

锰系吸附剂，尤其以Li₄Mn₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄等为代表，由于其对锂容量大、选择性高，是目前公认的最有发展前景的一种新型锂吸附材料，目前研究较多。但锰系吸附剂目前存在的最大缺点是由于锰存在Mn³⁺、Mn⁴⁺、Mn⁵⁺、Mn⁷⁺等多种价态，难以合成出具有单一Mn⁴⁺价态的理想尖晶石结构的Li₄Mn₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄，同时，不同的形貌、晶型的细微差距都对吸附剂的性能有重要影响，因而在高盐度卤水中吸附锂和酸解吸锂过程中，稳定性较差，溶损率较大(每吸附——解吸周期溶损率一般在0.1-0.5％)，在长周期循环使用(200次以上)时，其锂吸附容量急剧衰减(容量衰减可达50％以上)，且合成工艺较复杂，吸附锂时间较长(一般大10-24h)，难以满足工业应用提锂要求吸附时间不能太长的需求，这是目前锰系吸附剂亟待解决的重要技术问题。

为克服上述问题，国内外从锰系吸附剂的合成方法、产物的形貌等方面进行了深入研究。发明专利CN112591798A公开了以高锰酸钾、氯化锂为原料，通过水热法制备出柱状Li_1.6Mn_1.6O₄锰系吸附剂方法，但其制备的吸附剂溶损率高达4.5％(说明书第二页[0020]),表明其稳定性较差；发明专利CN109078601B公开了一种4步法制备纳米管状Li₄Mn₅O₁₂的方法，其对锂的容量为14-37mg/g，比表面积高(达90m²/g)，但酸洗转型时间达40-50h，吸附锂时间为24h，表明吸附剂内部结构位阻效应大，Li⁺传质速度慢，离工业要求还很远。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米单晶锰系锂吸附剂的合成方法，解决现有技术中制备的锰系锂吸附剂溶损率高，吸附时间长，其稳定性较差，无法工业应用等技术问题。