[发明专利]一种钛系锂离子交换剂、其前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛系锂离子交换剂其前驱体的制备方法，包括以下步骤：将硫酸法钛白粉生产工艺中的二洗偏钛酸用去离子水制成浆料后调节pH至7～12，熟化；用酸性溶液调节pH至4～7，熟化，然后压滤并水洗得到滤饼；滤饼用饱和碳酸锂溶液打浆制成浆料；制备Li₂CO₃浓度300～600g/L的浆料，砂磨后与步骤(3)的浆料混合；压滤，滤液回用于步骤(3)，滤饼送入回转窑进煅烧，粉碎，得到前驱体Li_XTiO_2+0.5X粉末。本发明中的偏钛酸具有高比表面积，煅烧时锂元素可以快速地迁移进入钛源，可以在低锂源消耗和较短的煅烧时间制得前驱体，并且可以连续生产，生产出的产品批量大，批次稳定性好，并且产能大。

技术领域

本发明涉及一种钛系锂离子交换剂、其前驱体的制备方法，属于无机非金属领域，特别涉及钛系锂离子交换剂的制备领域。

背景技术

锂及其化合物是国民经济和国防建设的重要战略物资,被广泛应用于玻璃、陶瓷、航空、核能和新能源等众多领域。据美国地质勘探局(United States Geological Survey,简称USGS)2016年1月出版的年报报道,全球探明的陆上锂资源储量以金属锂计约为1400万t,其中盐湖卤水中的储量占70％～80％；而海水中蕴藏的量达2600亿t左右。因此,为了满足可持续发展的需求,各国学者都在积极找寻从盐湖卤水及(浓)海水中提锂的新技术。

传统的提锂技术主要包括沉淀法、盐析法、溶剂萃取法等。因盐湖卤水及(浓)海水的组分复杂,传统的提取方法存在工艺流程复杂、能耗高等不足；而离子交换与吸附法提锂具有选择吸附性好、工艺简单、回收率高等优点,尤其适用于我国高镁锂比的盐湖卤水,已发展成一种极具前景的提锂方法。目前无机锂离子交换剂研究主要集中在锰系和钛系，由于TiO₂在酸性介质下具有比MnO₂更稳定的化学性质，在酸洗脱过程中溶损率极低，克服了MnO₂离子筛溶损大的缺点，为从低锂液态矿锂资源中直接提锂提供了具有极大开发价值的锂分离材料。常规钛系锂离子交换剂前驱体合成方法有溶胶凝胶法、水热合成法和高温固相法。前两种方法存在工艺复杂，原料昂贵，工艺控制难等问题，不利于产业化。常规煅烧工艺多选用高温固相法，合成方法简单，易于实现量产。

高温固相法通常钛源选市场上能够大批量购买到金红石型或锐钛型的二氧化钛，这些钛源本身经过高温煅烧处理，本身成本较高之外，由于比表面低，结晶度高，粒径一般在150～500nm之间，受锂元素在晶体中迁移速度限制，烧结过程漫长往往需过量10％以上来弥补烧结过程中锂的损失部分，存在锂源消耗高和粒子易烧结的问题。专利CN105238927A一种钛系锂离子筛吸附剂、其前驱体、制备方法及应用其中采用纳米级二氧化钛粒子与氢氧化锂溶液预先水热处理后进行煅烧，从而降低了煅烧温度，缩短了煅烧时间.但其所需纳米二氧化钛粒子不仅价格昂贵，更无法大批量购买获得，不适合作为主要原料；其使用的水热法需要160℃～200℃，在聚四氟乙烯水热釜中进行。维持160～200℃反应釜需要承受至少0.6174MPa以的压力，不仅设备要求太高，且用大型反应釜生产有交大的安全隐患。反应结束后的反应液，冷却，干燥，其中反应液组成物为固相物及未完全反应的氢氧化锂溶液，其干燥方式为低温烘干，工业化过程中很难找到相关设备，且蒸发大量水分需要大量能耗。