[发明专利]一种利用锰酸锂废料制备锂离子筛的方法及该锂离子筛

说明书

本发明公开了一种利用锰酸锂废料制备锂离子筛的方法及该锂离子筛。本发明对锰酸锂废料先进行除铁除铝等操作后，与锂源进行高温煅烧，得到锂离子筛前驱体，后进行解析得到锂离子筛。锂源的加入能使锂离子筛前驱体中锰的化合价发生变化，使锂离子筛在吸附解析时的结构更加稳定，使得在解析时酸对其结构造成的破坏降低，从而提高离子筛的循环性能。另外，该锂离子筛能够有效回收含锂废水、高盐废水中的低含量的锂，能将溶液中锂浓度富集到吸附前的3～5倍，同时首次锰溶损率在5％左右，循环8次的锰溶损率≤1％，具有较高的循环利用率，并且其锂离子筛的吸附时间短。本发明的制备工艺简单、设备要求及能耗成本低，制备时间较短，环境友好。

技术领域

本发明涉及废料回收技术领域，尤其涉及一种利用锰酸锂废料制备锂离子筛的方法及该锂离子筛。

背景技术

锰酸锂是目前使用较广泛的一种锂离子电池正极材料之一，化学式为LiMn₂O₄，其作为正极材料制备的电池安全性好、成本低，但这种材料稳定性不好，因此锰酸锂电池使用寿命相较于其它锂离子电池一般较短，大多数锂离子电池使用2～3年后性能急剧下降，因此锰酸锂电池极片废料的回收处理问题已经难以忽视。

目前一些大型废旧电池回收企业常采取湿法工艺提取废旧电池中钴、镍等高价值重金属以及锂等有价轻金属来生产前驱体作为正极材料的原料，但由于锰元素的价值较低，而传统的化学工艺提取较为复杂，因而造成成本过高，另外，单纯提取锰酸锂中的锂来制备碳酸锂，收益也不高。

目前报道的LiMn₂O₄废料处理工艺主要通过湿法浸出废料中的锰与锂，后通过其他手段进行分离与提纯，但无论是单独回收锰或锂，工艺流程都十分复杂、成本较高且过程中会产生大量的废水与废渣，对环境造成一定的影响。近年来，锂离子筛作为一种高附加值吸附剂，在含锂废水和盐卤卤水提取过程中具有重要的作用而被广泛关注和研究，CN108199104A公开了一种锰酸锂电池废料制备锂离子筛的方法及其锂离子筛，将锰酸锂废料依次进行高温热处理和活化的预处理，后酸浸，再进行洗涤烘干的工艺，将锰酸锂废料重新制备成锰酸锂离子筛材料，但该工艺制备得到离子筛在解析时锰溶损较高，循环利用率不高且吸附时间较长等因素限制了其在工业上的实际应用。

因此，有必要对利用锰酸锂废料制备锂离筛的方法进行改进，进而得到循环利用率更高更高效的锂离子筛以适应其在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用锰酸锂废料制备锂离子筛的方法及该锂离子筛。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的目的之一在于提供一种利用锰酸锂废料制备锂离子筛的方法，包括如下步骤：

1)将锰酸锂废料破碎筛分后进行磁选除铁，得含铝锰酸锂材料；

2)加入碱溶液进行除铝反应，得锰酸锂材料；

3)加入锂源混合均匀，煅烧，得粗制锂离子筛；

4)水洗烘干后，加入酸溶液进行解析，得锂离子筛。

优选地，步骤1)锰酸锂废料破碎筛分后的粒径为过80～120目筛；更优选为100目。

上述锰酸锂废料可以是废旧锰酸锂电池拆解得到的正极材料或是锰酸锂电池制造过程中产生的废弃正极材料等。

上述磁选除铁的磁场强度没有特别的规定，依据待分离物的磁导率进行合理确定，优选地，磁场强度为60～120T。

优选地，上述碱溶液中碱和含铝锰酸锂材料中锂的摩尔比为(1.2～1.5)：1。

优选地，上述碱溶液和含铝锰酸锂材料的液固比为3～5mL/g，上述碱溶液的质量百分数为15～35％。

更优选地，上述碱溶液和含铝锰酸锂材料的液固比为4mL/g。