一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法技术

本公开提供了一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法，所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法


[0001]本公开属于盐湖提锂
，涉及一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法
。

技术介绍

[0002]近年来，锂及其化合物被广泛应用于航天航空
、
电子机械
、
高能电池
、
核能发电等诸多领域，特别是电动汽车领域，是国家非常宝贵的绿色资源和战略性矿产资源之一，锂资源的开采难度高，技术复杂，限制了锂资源的充分利用
。
[0003]锂资源主要存在于锂矿石和盐湖中，其中盐湖的占比远大于锂矿石，随着易于开采的锂矿石的储量逐渐下降，盐湖提锂逐渐受到人们的关注
。
盐湖提锂的成本相对于矿石提锂低，是锂资源供应的重要来源
。
目前比较成熟的盐湖提锂方法有沉淀法
、
吸附法
、
膜法
、
电脱嵌法
、
萃取法等，其中沉淀法最为成熟，历史悠久，工艺流程一般为：卤水
→
蒸发浓缩
→
除硼
→
除钙镁
→
碳酸钠沉锂
。
虽然这种方法生产成本低，但是只能用于处理镁锂比低
、
锂浓度较高的卤水，且锂回收率较低，而且会耗费大量水资源并产生大量废水
。
[0004]电脱嵌法通过磷酸铁
(
富锂态电极
)
在卤水中发生还原反应从而吸附到锂离子嵌入其晶格结构中从而形成磷酸铁锂
(r/>嵌锂态电极
)
，然后将嵌锂态电极置于电解液中进行氧化，使得磷酸铁锂中的锂脱附到电解液中，从而完成对锂的提取
。
但是上述吸附锂离子的过程中，因为
Mg
2+
、Na
+
、K
+
等的离子大小与
Li
+
接近，且浓度远高于
Li
+
，因此吸附过程中这些杂质阳离子也会进入到磷酸铁中，并且在脱附过程中，由磷酸铁锂脱附到电解液中，如此需要对电解液进行处理才能得到纯净的锂盐溶液
。
[0005]现阶段，还没有简单可行的直接得到纯净锂盐溶液的电脱嵌提锂方法
。

技术实现思路

[0006]以下是对本文详细描述的主题的概述
。
本概述并非是为了限制权利要求的保护范围
。
[0007]本公开的目的在于提供一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法，本公开所述方法在获得低杂质的锂盐溶液的同时，还能够获得氨气，提高了盐湖提锂工艺的生产价值
。
[0008]为达到此公开目的，本公开采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本公开实施例提供了一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)
以富锂态电极作为阳极，第一碳电极作为阴极，注入电解液进行放电处理，得到贫锂态电极；
[0011](2)
将贫锂态电极作为阴极，第二碳电极作为阳极，置于盐湖卤水中进行一步恒电压电解，得到嵌锂态电极；
[0012](3)
将嵌锂态电极置于阳极槽作为阳极，将多孔碳电极置于阴极槽作为阴极，用隔膜隔开所述阴极槽和阳极槽，阳极槽和阴极槽中均注入有机净化液，在阴极槽的有机净化
液中持续通入氮气，进行二步恒电压电解；
[0013](4)
取出多孔碳电极置于水中，反应得到富锂溶液，收集产生的气体，得到氨气
。
[0014]本公开实施例预先制备贫锂态电极，再以之作为阴极进行盐湖提锂，得到嵌锂态电极，在后续电解过程中，嵌锂态电极晶格中的锂进入有机净化液中并向阴极移动，而阴极附近的氮气被还原与锂离子形成氮化锂附着在多孔碳极上，而其它杂质阳离子在此条件下不能够与氮气反应产生稳定的氮化物，从而实现锂元素与其它杂质阳离子的分离，同时又不会引入其它阴离子，多孔碳极置于水中，氮化锂与水反应可以直接得到氢氧化锂和氨气，对产生的氨气进行收集，从而提高生产价值
。
[0015]以磷酸铁锂作为嵌锂态电极为例，电解过程涉及的方程式如下：
[0016]阳极：
LiFePO4＝
FePO4+Li
+
+e
‑
[0017]阴极：
6Li
+
+6e
‑
+N2＝
2Li3N
[0018]总反应式：
6LiFePO4+N2＝
6FePO4+2Li3N
；
[0019]Li3N
与水反应方程式如下：
[0020]Li3N+3H2O
＝
3LiOH+NH3↑
。
[0021]在一个实施例中，步骤
(1)
所述富锂态电极包括磷酸铁锂电极
、
镍钴锰酸锂电极或锰酸锂电极中的任意一种
。
[0022]在一个实施例中，所述电解液包括氯化钾溶液
。
[0023]在一个实施例中，所述氯化钾溶液的浓度为
0.03
～
0.08mol/L
，例如：
0.03mol/L、0.04mol/L、0.05mol/L、0.06mol/L
或
0.08mol/L
等
。
[0024]在一个实施例中，步骤
(1)
所述放电处理的电压为1～
1.5V
，例如：
1V、1.1V、1.2V、1.4V
或
1.5V
等
。
[0025]在一个实施例中，步骤
(2)
所述一步恒电压电解的电压为
0.5
～
1V
，例如：
0.5V、0.6V、0.7V、0.8V
或
1V
等
。
[0026]在一个实施例中，所述一步恒电压电解的时间为4～
8h
，例如：
4h、5h、6h、7h
或
8h
等
。
[0027]本公开实施例将贫锂态电极作为阴极，第二碳电极作为阳极进行盐湖提锂，即得到所述嵌锂态电极
。
得到的嵌锂态电极中包含较高的杂质阳离子，而使用本公开实施例所述的方法，通过后续的电解过程，可以很好的将嵌锂态电极吸附的杂质阳离子与锂进行分离
。
[0028]在一个实施例中，步骤
(3)
所述多孔碳电极的形貌包括网状
。
[0029]在一个实施例中，所述多孔碳电极的孔隙直径为2～
50nm
，例如：
2nm、5nm、10nm、20nm
或
50nm
等，优选为
10
～
30nm。
[0030]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种全链条一体化盐湖提锂联合产氨的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)
以富锂态电极作为阳极，第一碳电极作为阴极，注入电解液进行放电处理，得到贫锂态电极；
(2)
将所述贫锂态电极作为阴极，第二碳电极作为阳极，置于盐湖卤水中进行一步恒电压电解，得到嵌锂态电极；
(3)
将所述嵌锂态电极置于阳极槽作为阳极，将多孔碳电极置于阴极槽作为阴极，用隔膜隔开所述阴极槽和阳极槽，所述阳极槽和阴极槽中均注入有机净化液，在所述阴极槽的有机净化液中持续通入氮气，进行二步恒电压电解；
(4)
取出所述多孔碳电极置于水中，反应得到富锂溶液，收集产生的气体，得到氨气
。2.
如权利要求1所述的方法，其中，步骤
(1)
所述富锂态电极包括磷酸铁锂电极
、
镍钴锰酸锂电极或锰酸锂电极中的任意一种
。3.
如权利要求1或2所述的方法，其中，所述电解液包括氯化钾溶液
。4.
如权利要求3所述的方法，其中，所述氯化钾溶液的浓度为
0.03
～
0.08mol/L。5.
如权利要求1‑4任一项所述的方法，其中，步骤
(1)
所述放电处理的电压为1～
1.5V。6.
如权利要求1‑5任一项所述的方法，其中，步骤
(2)
所述一步恒电压电解的电压为
0.5
～
1V
；可选地，所述一步恒电压电解的时间为4～
8h。7.
如权利要求1‑6任一项所述的方法，其中，步骤
(3)
所述多孔碳电极的形貌包括网状
。8.
如权利要求1‑7任一项所述的方法，其中，所述多孔碳电极的孔隙直径为2～
50nm。9.
如权利要求8所述的方法，其中，所述多孔碳电极的孔隙直径为
10
～
30nm。10.
如权利要求1‑9任一项所述的方法，其中，所述多孔碳电极包括碳纤维毡
。11.
如权利要求1‑
10
任一项所述的方法，其中，步骤
(3)
所述隔膜包括
PTFE
隔膜
。12.
如权利要求1‑
11
任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱霞，余海军，谢英豪，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：