磷酸改性铝系锂吸附剂和制备及由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法技术

本发明专利技术公开一种磷酸改性铝系锂吸附剂和制备及由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法。本发明专利技术将含有苯乙烯链段的聚合物溶解于有机溶剂中，加入磷化催化剂、三氯化磷进行磷化反应制得磷酸改性聚合物，再与铝系锂吸附剂共混造粒，得到磷酸改性铝系锂吸附剂。本发明专利技术的磷酸改性改性铝系锂吸附剂解决了传统铝系锂吸附剂在碳酸盐型盐湖中易中毒失活的问题，可直接应用于碳酸盐型盐湖提锂工艺，具有使用寿命长、长周期性能稳定的特点；本发明专利技术的提锂工艺通过铝系锂吸附剂、分离膜和离子交换树脂的耦合，可直接生产电池级碳酸锂同时联产工业级氯化钾，具有自动化程度高、建设和生产成本低的优势，特别适用于西藏等地区碳酸盐型盐湖卤水提锂。酸盐型盐湖卤水提锂。

【技术实现步骤摘要】
磷酸改性铝系锂吸附剂和制备及由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法


[0001]本专利技术属于盐湖提锂
，具体涉及一种磷酸改性铝系锂吸附剂及其制备方法，以及应用其由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法。

技术介绍

[0002]锂是以锂电池为核心的新能源产业的关键原材料之一，其来源主要为盐湖卤水和矿石，我国近80％的锂资源分布在青海、西藏地区的盐湖中。其中，西藏地区的扎布耶、结则茶卡、班戈错、当雄错、郭加林错等属碳酸盐型盐湖，卤水中富含碳酸根离子使得钙、镁含量极低，降低了镁锂分离的难度，是盐湖卤水提锂的优质资源。
[0003]目前，碳酸盐型盐湖提锂工艺主要包括太阳池法、兑卤法、吸附
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膜法等。吸附
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膜法具有生产效率高、适用范围广、提取成本低的优势，有望成为碳酸盐型盐湖提锂的主流工艺。CN 114134327A公开了一种通过吸附
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双极膜法从碳酸盐型盐湖卤水中提取碳酸锂的工艺及装置，利用锰系或钛系吸附剂吸附尾卤中的碳酸根作为碳酸锂制备过程中的碳源，并利用双极膜技术处理沉锂母液得到的酸、碱用于前端工序，节省原料成本，提高了锂回收率。但是，该工艺使用的锰系或钛系吸附剂在酸洗脱附过程中的溶损问题无法完全克服，加之吸附尾卤未进行精制除杂，造成沉锂反应中杂离子干扰较多，可能导致碳酸锂产品中钙、硅、镁、硼等杂质含量超标，无法达到电池级；此外，双极膜装置建设成本高的问题短期内也无法有效解决。CN 112624160 A公开了一种铝系锂吸附剂<br/>‑
纳滤膜
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反渗透膜联用，同时利用卤水冷冻脱硝制备碳酸钠，生产碳酸锂的方法。但是碳酸盐型卤水经纳滤膜处理后，仍会有少量碳酸根残留，长周期运转时容易导致铝系锂吸附剂失活、丧失吸附效果，该方法未对卤水进行精制除杂，碳酸锂产品纯度难以保证，且只能生产碳酸锂产品，生产成本偏高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的存在的上述不足，本专利技术的目的之一在于提供一种磷酸改性铝系锂吸附剂及其制备方法，该磷酸改性铝系锂吸附剂解决了传统铝系锂吸附剂在碳酸盐型盐湖中易中毒失活的问题，可直接应用于碳酸盐型盐湖提锂工艺，解决了现有吸附剂溶损、杂质含量超标、碳酸根残留等问题，具有使用寿命长、长周期性能稳定的特点。
[0005]本专利技术的目的之一还在于提供一种由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法，该方法通过上述磷酸改性铝系锂吸附剂、分离膜和离子交换树脂的耦合，可直接生产电池级碳酸锂同时联产工业级氯化钾，具有自动化程度高、建设和生产成本低的优势，特别适用于西藏等地区碳酸盐型盐湖卤水提锂。
[0006]为达到以上目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种磷酸改性铝系锂吸附剂的制备方法，步骤包括：
[0008](1)将含有苯乙烯链段的聚合物溶解于有机溶剂中，加入磷化催化剂、三氯化磷进行磷化反应，反应结束后经碱洗、酸洗，得到磷酸改性聚合物；
[0009](2)将步骤(1)的磷酸改性聚合物与铝系锂吸附剂共混造粒，得到磷酸改性铝系锂吸附剂。
[0010]本专利技术步骤(1)中，所述含有苯乙烯链段的聚合物选自聚苯乙烯、聚苯乙烯卤化物、苯乙烯与丙烯酸酯类单体的共聚物、苯乙烯与烯烃类单体的共聚物中的一种或多种，优选为聚苯乙烯、氯化聚苯乙烯、溴化聚苯乙烯、苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯
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异戊二烯共聚物、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物中的一种或多种；
[0011]所述含有苯乙烯链段的聚合物中苯乙烯链段的摩尔含量为50～100％，优选为70～100％；
[0012]所述含有苯乙烯链段的聚合物数均分子量为50000～300000道尔顿，优选100000～250000。
[0013]本专利技术步骤(1)中，所述有机溶剂选自二氯乙烷、硝基苯、二氯丙烷中的一种或多种；
[0014]所述含有苯乙烯链段的聚合物与有机溶剂的质量比为1:10～1:100，优选1:20～1:80。
[0015]本专利技术步骤(1)中，所述磷化催化剂选自氯化铝、氯化铁、氯化锌中的一种或多种；
[0016]所述磷化催化剂与有机溶剂的质量比为1:100～1:1000，优选1:200～1:800。
[0017]本专利技术步骤(1)中，所述三氯化磷与含有苯乙烯链段的聚合物的质量比为1:1～1:20，优选1:5～1:15。
[0018]本专利技术步骤1)中，所述磷化反应，温度为15～45℃，优选25～40℃，时间为1～8h，优选2～6h。
[0019]本专利技术步骤(1)中，所述反应结束后优选采用乙醇置换溶剂，然后再经碱洗、酸洗，之后水洗、干燥得磷酸改性聚合物，所述乙醇置换溶剂、碱洗、酸洗、水洗、干燥可采用本领域的常规手段进行，本专利技术没有特别要求。例如在本专利技术一些示例中具体采用的方法为加入乙醇置换体系中的有机溶剂，再依次加入4wt％的氢氧化钠水溶液、4wt％的盐酸、水清洗，烘干后得到磷酸改性聚合物。
[0020]本专利技术步骤(1)中，所述磷酸改性聚合物中磷酸取代聚苯乙烯链段的摩尔比例为25～50％。
[0021]本专利技术步骤(2)中，所述铝系锂吸附剂选自通式为LiCl
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mAl(OH)3·
nH2O的吸附剂，其中m＝2～3，n＝2～4；
[0022]所述铝系锂吸附剂为无机粉末，粒径为0.5～50μm，优选为1～30μm。
[0023]本专利技术上述通式为LiCl
·
mAl(OH)3·
nH2O的铝系锂吸附剂为现有产品，可以通过市场购买或者自行制备得到，本专利技术没有特别要求，例如制备方法可按本领域常规使用的共沉淀法制备，通过锂盐(如LiCl)、铝盐(如AlCl3)与碱性物质(如NaOH)共沉淀反应得到
(吴志坚等，氢氧化铝基锂吸附剂从卤水中吸附锂的机理，盐湖研究，2018，26(3))，或者参照专利CN106076243A中公开的方法来制备，具体制备过程本专利技术不再赘述。
[0024]本专利技术步骤(2)中，所述磷酸改性聚合物与铝系锂吸附剂的质量比为1:5～2:1，优选1:4～1:1；
[0025]所述磷酸改性聚合物与铝系锂吸附剂无机粉末共混造粒，可使用本领域常规的设备如行星挤出
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滚圆机、螺杆挤出
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切粒机、喷雾造粒机等进行，所述共混造粒过程采用本领域的常规手段进行，本专利技术没有特别要求。
[0026]本专利技术同时提供一种由上述方法制备步骤(2)中，制得的磷酸改性铝系锂吸附剂，所述磷酸改性铝系锂吸附剂为球形、椭球形、棒状颗粒中的一种或多种，粒径为0.3～5mm，优选0.4～2mm，比表面积为5～50m2/g，平均孔径为1～30μm，孔隙率为25～75％。
[0027]制得的所述磷酸改性铝系锂吸附剂以锂元素计吸附量为5～15g/L，连续运行6个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸改性铝系锂吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)将含有苯乙烯链段的聚合物溶解于有机溶剂中，加入磷化催化剂、三氯化磷进行磷化反应，反应结束后经碱洗、酸洗，得到磷酸改性聚合物；(2)将步骤(1)的磷酸改性聚合物与铝系锂吸附剂共混造粒，得到磷酸改性铝系锂吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有苯乙烯链段的聚合物选自聚苯乙烯、聚苯乙烯卤化物、苯乙烯与丙烯酸酯类单体的共聚物、苯乙烯与烯烃类单体的共聚物中的一种或多种，优选为聚苯乙烯、氯化聚苯乙烯、溴化聚苯乙烯、苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯
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异戊二烯共聚物、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物中的一种或多种；所述含有苯乙烯链段的聚合物中苯乙烯链段的摩尔含量为50～100％，优选为70～100％；所述含有苯乙烯链段的聚合物数均分子量为50000～300000，优选100000～250000。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂选自二氯乙烷、硝基苯、二氯丙烷中的一种或多种；所述含有苯乙烯链段的聚合物与有机溶剂的质量比为1:10～1:100，优选1:20～1:80；和/或步骤(1)中，所述磷化催化剂选自氯化铝、氯化铁、氯化锌中的一种或多种；所述磷化催化剂与有机溶剂的质量比为1:100～1:1000，优选1:200～1:800；和/或步骤(1)中，所述三氯化磷与含有苯乙烯链段的聚合物的质量比为1:1～1:20，优选1:5～1:15；和/或步骤1)中，所述磷化反应，温度为15～45℃，优选25～40℃，时间为1～8h，优选2～6h；和/或步骤(1)中，所述磷酸改性聚合物中磷酸取代聚苯乙烯链段的摩尔比例为25～50％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述铝系锂吸附剂选自通式为LiCl
·
mAl(OH)3·
nH2O的吸附剂，其中m＝2～3，n＝2～4；所述铝系锂吸附剂为无机粉末，粒径为0.5～50μm，优选为1～30μm；和/或步骤(2)中，所述磷酸改性聚合物与铝系锂吸附剂的质量比为1:5～2:1，优选1:4～1:1。5.一种由权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法制备的磷酸改性铝系锂吸附剂，其特征在于，形状为球形、椭球形、棒状颗粒中的一种或多种；粒径为0.3～5mm，优选0.4～2mm，比表面积为5～50m2/g，平均孔径为1～30μm，孔隙率为25～75％。6.一种采用由权利要求1
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4任一项所述的制备方法制备的磷酸改性铝系锂吸附剂或者权利要求5所述的磷酸改性铝系锂吸附剂，由碳酸盐型盐湖卤水制备电池级碳酸锂联产氯化钾的方法，其特征在于，步骤包括：1)将碳酸盐型盐湖卤水通入磷酸改性铝系锂吸附剂，流出液为吸附尾液，磷酸改性铝系锂吸附剂吸附饱和后进行脱附，得到吸附剂脱附液；2)步骤1)的吸附剂脱附液依次经除镁精制、脱硼精制、除硅精制，得到精制吸附剂脱附液，再依次经反渗透浓缩、蒸发浓缩，得到沉锂液；
3)将步骤2)的沉锂液与碳酸钠溶液混合沉锂，再经洗涤、干燥，得到电池级碳酸锂；4)将步骤1)的吸附尾液经纳滤膜处理，得到纳滤产水，再经蒸发浓缩、冷却结晶，得到氯化钾。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述碳酸盐型盐湖卤水，其组成包括：锂离子0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧洋，赵伟国，牛艳丽，范琳，孙乔乔，袁雪，孙家宽，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：