一種用于選擇性提取鋰的釩氧化物及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于鹵水中鎂鋰分離及提取鋰的釩氧化物，所述釩氧化物為VO2、LiV2O5、LiV3O8中的一種或幾種。本發(fā)明還提出所述釩氧化物在鎂鋰分離中的應(yīng)用，使所述釩氧化物與含鋰溶液接觸，通過(guò)改變體系電勢(shì)使正高價(jià)釩被還原，同時(shí)鋰離子作為配衡離子進(jìn)入釩氧化物的晶格，而鎂離子仍留存于溶液中。本發(fā)明提出的釩氧化物，能處理不同鎂鋰比的鹵水，特別適合高鎂鋰比的鹵水。利用Li+在釩氧化物中優(yōu)良的嵌入和脫嵌性能實(shí)現(xiàn)鋰的提取，進(jìn)而生產(chǎn)碳酸鋰或其他鋰鹽。本發(fā)明提出的釩氧化物對(duì)Li+具有很好的選擇性，且吸附量大，Li+吸附量能達(dá)到60mg/g釩氧化物以上，穩(wěn)定性好，能有效從鹵水中提取鋰。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于選擇性提取鋰的釩氧化物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)電化學(xué)方法使鹵水中鎂鋰分離的氧化物及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鋰是目前人們發(fā)現(xiàn)的最輕的金屬，它被廣泛應(yīng)用于能源、化工、冶金等領(lǐng)域。隨著能源問(wèn)題的日益突出，鋰離子電池得以快速發(fā)展，鋰及其化合物占據(jù)著不可替代的地位。鹵水中蘊(yùn)藏著非常豐富的鋰資源，如鹽湖、地下鹵水等中都含有大量的鋰資源，目前世界上鹵水中的鋰多以碳酸鋰或者氯化鋰的形式提取出來(lái)，采用的方法主要有溶劑萃取法、沉淀法、碳化法、離子交換吸附等技術(shù)。但目前大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)采用的都是低鎂鋰比的鹵水，如智利阿塔卡瑪鹽湖鹵水的鎂鋰比約為6:1，尚能夠滿足碳酸鋰生產(chǎn)的要求；而我國(guó)大多數(shù)鹽湖的特征是鎂鋰比高，如西臺(tái)吉乃爾鹽湖鹵水的鎂鋰比高達(dá)40以上，少量Li+與大量的Mg2+、S042_共存，鋰的提取十分困難。從高鎂低鋰的鹵水中提取鋰資源是目前公認(rèn)的一個(gè)技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的研究，但至今仍未形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0003]由于鹽湖鹵水中存在著性質(zhì)相近的堿金屬離子和堿土金屬離子，尤其是Li+、Mg2+的化學(xué)性質(zhì)比較接近，實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離的過(guò)程變得非常困難。特別是如何突破高鎂鋰比的鹽湖鹵水的鎂鋰分離，實(shí)現(xiàn)鋰的高效提取是開(kāi)發(fā)鹽湖資源所面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。研究者們通過(guò)廣泛的研究，提出采用離子吸附從鹽湖鹵水提取鋰的方法。傳統(tǒng)的離子吸附法通過(guò)離子篩型氧化物如二氧化錳、氧化鈦等與鹵水接觸來(lái)選擇吸附鋰。吸附結(jié)束后，再用酸將所吸附的Li+溶出。整個(gè)過(guò)程本質(zhì)上是通過(guò)調(diào)整溶液體系的pH值實(shí)現(xiàn)鋰的吸附和解吸。但是眾所周知，離子篩型氧化物在酸洗脫鋰過(guò)程中的溶損較大，導(dǎo)致吸附劑壽命短，不利于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種高效的從鹵水直接提取鋰的釩氧化物，在使用時(shí)通過(guò)調(diào)整體系的電勢(shì)實(shí)現(xiàn)鋰的選擇性吸附/脫附，而不再是依賴(lài)調(diào)整體系的pH，從而克服了傳統(tǒng)過(guò)程中離子篩型氧化物溶損大的缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提出所述釩氧化物復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術(shù)方案為:
[0007]一種用于鹵水中鎂鋰分離及提取鋰的釩氧化物，所述釩氧化物為V02、LiV2O5,LiV3O8中的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明所述的釩氧化物在鎂鋰分離中的應(yīng)用，其是使所述釩氧化物與含鋰溶液接觸，通過(guò)調(diào)整外電壓改變體系電勢(shì)，使正高價(jià)釩被還原，同時(shí)鋰離子作為配衡離子進(jìn)入釩氧化物的晶格，而鎂離子仍留存于溶液中；將嵌入鋰離子的釩氧化物置于支持電解質(zhì)溶液中，改變體系電勢(shì)再使結(jié)構(gòu)中的低價(jià)釩氧化為高價(jià)態(tài)，迫使鋰離子進(jìn)入溶液以維持固相的電中性，通過(guò)這一過(guò)程的循環(huán)實(shí)現(xiàn)Li+與其他元素的分離，而高價(jià)態(tài)釩氧化物重新用于鋰離子的嵌入過(guò)程。
[0009]所述含鋰溶液可為鹽湖鹵水，所述外電壓的調(diào)整范圍為0.1-1V。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:[0011]本發(fā)明提出的釩氧化物，能處理不同鎂鋰比的鹵水，特別適合高鎂鋰比的鹵水。利用Li+在釩氧化物中優(yōu)良的嵌入和脫嵌性能實(shí)現(xiàn)鋰的提取，進(jìn)而生產(chǎn)碳酸鋰或其他鋰鹽。
[0012]本發(fā)明提出的釩氧化物對(duì)Li+具有很好的選擇性，且吸附量大，Li+吸附量能達(dá)到60mg/g釩氧化物以上，穩(wěn)定性好，能有效從鹵水中尤其是高鎂鋰比的鹵水中提取鋰。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1.釩氧化物價(jià)格低廉，鋰容量高；
[0015]2.釩氧化物適合于從不同鎂鋰比的鹵水提鋰，特別是能高效解決高鎂鋰比鹵水中鎂鋰分離的技術(shù)難題；
[0016]3.提鋰成本低，操作簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]按90:5:5的重量比將9gV02、0.5g乙炔黑和0.5g PVDF混合均勻，將混合好的粉末加入到NMP有機(jī)溶劑中研磨調(diào)成漿狀流體，將漿狀物噴涂或刷在涂釕鈦網(wǎng)上，在真空條件下，升溫至110°C保溫12小時(shí)，冷卻后得到VO2復(fù)合膜；以石墨為陽(yáng)極、VO2復(fù)合膜為陰極置于電解槽中，加入IL鹽湖鹵水，鹵水的成分及含量如下表1所示:
[0020]表1:鹵水成分
[0021]
成分濃度(mg/L)
L?1500
N/2500

M^t18000
F500
~+ 100
[0022]在電極兩端施加0.8V的電壓，維持IOh后，齒水中的Li+濃度降低至969mg/L，Mg2+的濃度為17995mg/L，VO2對(duì)Li+的吸附量為59mg/g，對(duì)Mg2+的吸附量約為0.56mg/g。
[0023]以嵌鋰后的VO2復(fù)合膜為陽(yáng)極，以鐵絲網(wǎng)為陰極，置于500mL120g/L的NaCl溶液中，在電極兩端施加0.4V的電壓，維持12h后，溶液中的Li+濃度為1050mg/L，V02的脫出量為58.3mg/g，Li+脫出量占嵌入量的98.9%。
[0024]實(shí)施例2:[0025]按90:5:5的重量比將981^308、0.5g乙炔黑和0.5gPVDF混合均勻，將混合好的粉末加入到NMP有機(jī)溶劑中研磨調(diào)成漿狀流體，將漿狀物噴涂或刷在涂釕鈦網(wǎng)上，在真空條件下，升溫至110°C保溫12小時(shí)，冷卻后得到LiV3O8復(fù)合膜；以石墨為陽(yáng)極、LiV3O8復(fù)合膜為陰極置于電解槽中，加入IL鹽湖鹵水，鹵水的成分及含量如下表2所示:
[0026]表2:齒水成分
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種用于鹵水中鎂鋰分離及提取鋰的釩氧化物，其特征在于，所述釩氧化物為W2'LiV2O5^LiV3O8中的一種或幾種。
2.權(quán)利要求1所述的釩氧化物在鎂鋰分離中的應(yīng)用，其特征在于，使所述釩氧化物與含鋰溶液接觸，通過(guò)調(diào)整外電壓來(lái)改變體系電勢(shì)，使正高價(jià)釩被還原，同時(shí)鋰離子作為配衡離子進(jìn)入釩氧化物的晶格，而鎂離子仍留存于溶液中；將嵌入鋰離子的釩氧化物置于支持電解質(zhì)溶液中，改變體系電勢(shì)再使結(jié)構(gòu)中的低價(jià)釩氧化為高價(jià)態(tài)，迫使鋰離子進(jìn)入溶液以維持固相的電中性，通過(guò)這一過(guò)程的循環(huán)實(shí)現(xiàn)Li+與其他元素的分離，而高價(jià)態(tài)釩氧化物重新用于鋰離子的嵌入過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的應(yīng)用，所述外電壓范圍為0.1-1V。
【文檔編號(hào)】C25C3/02GK103498172SQ201310450313
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】趙中偉, 劉旭恒 申請(qǐng)人:中南大學(xué)