吸附法從鹽湖鹵水中提鋰的研究進(jìn)展*

郭 敏, 封志芳,周 園,李 權(quán),張慧芳, 吳志堅(jiān)

(1 中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，中國(guó)科學(xué)院鹽湖資源綜合高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008;2 青海省鹽湖資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008；3 江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司博士后科研工作站，江西 新余 338004；4 江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司，江西 新余 338004)

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吸附法從鹽湖鹵水中提鋰的研究進(jìn)展*

郭 敏1,2,3, 封志芳4,周 園1,2,李 權(quán)1,2,張慧芳1,2, 吳志堅(jiān)1,2

(1 中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，中國(guó)科學(xué)院鹽湖資源綜合高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008;2 青海省鹽湖資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008；3 江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司博士后科研工作站，江西 新余 338004；4 江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司，江西 新余 338004)

綜述了有機(jī)、無(wú)機(jī)兩大類吸附劑從鹽湖鹵水中吸附提鋰的研究現(xiàn)狀，特別綜述了層狀吸附劑、無(wú)定形氫氧化物吸附劑、銻酸鹽吸附劑、鋁鹽吸附劑和離子篩型吸附劑等的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)對(duì)比了國(guó)內(nèi)外吸附法提鋰的工藝技術(shù)及各類吸附劑的優(yōu)、缺點(diǎn)，分析了現(xiàn)存吸附法提鋰工藝中存在的一些問(wèn)題，并從離子篩吸附劑合成條件、粉末狀吸附劑造粒方式和吸附劑再生等方面建議了吸附法鹵水提鋰的改進(jìn)方向。

鋰；鹽湖鹵水；吸附法；吸附劑

自然界中鋰資源主要存在于鋰輝石和鋰云母等礦石、鹽湖鹵水、海水等中。鋰礦石隨其開(kāi)發(fā)利用，資源量日益減少。鋰資源開(kāi)采已逐漸從傳統(tǒng)礦石提鋰轉(zhuǎn)向鹽湖鹵水、海水和地?zé)崴纫簯B(tài)鋰資源的開(kāi)發(fā)利用上。鋰作為一種新型能源和戰(zhàn)略能源，在21世紀(jì)成為大家關(guān)注和開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)[1]。我國(guó)鋰資源豐富，其中鹵水鋰資源占80%左右，主要分布在青海、新疆、西藏、內(nèi)蒙古等四省內(nèi)，但含鋰量高的鹽湖多集中在青海省的柴達(dá)木盆地[2]。

目前鹽湖提鋰工藝主要有沉淀法、溶劑萃取法、吸附法、煅燒浸取法、碳化法、泵吸法和電滲析法等[3-4]。沉淀法提鋰工藝成熟，但不適合處理含大量堿土金屬的鹵水及低鋰鹵水；溶劑萃取法選擇性好，但萃取劑為有機(jī)物，成本較高且對(duì)鹽湖湖區(qū)生態(tài)存在一定程度的污染與破壞；煅燒浸取法較好解決了鎂鋰分離，但能耗高，經(jīng)濟(jì)效益并不理想；碳化法原理是往碳酸鋰、碳酸鎂混合體系中通入二氧化碳，碳酸氫鋰溶解度更大，從而進(jìn)入水相與鎂分離，只有碳酸鹽型鹽湖適合該方法；泵吸法實(shí)效高產(chǎn)且成本低，但僅適用于干旱少雨、年日照時(shí)間長(zhǎng)的干旱、半干旱地區(qū)[3]；電滲析法從鹽湖鹵水中分離鎂和濃縮鋰的效果較好，但膜屬于易耗品，成本高，目前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；吸附法工藝簡(jiǎn)單、選擇性好、回收率高且綠色環(huán)保，與其他方法比有一定優(yōu)勢(shì)，本文主要介紹吸附法提鋰。

1 無(wú)機(jī)鋰吸附劑種類及研究現(xiàn)狀

吸附法是吸附劑通過(guò)選擇性吸附鋰離子達(dá)到和其他離子分離的目的。吸附法關(guān)鍵是性能優(yōu)異吸附劑的制備。在要求吸附劑具有良好的特效定向選擇性和循環(huán)使用穩(wěn)定性的同時(shí)，還要求制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適合工業(yè)化應(yīng)用，且環(huán)境友好。

鋰吸附劑可分有機(jī)吸附劑和無(wú)機(jī)吸附劑兩種。無(wú)機(jī)吸附劑主要依靠材料對(duì)鋰離子的記憶效應(yīng)和選擇性進(jìn)行吸附，主要包括層狀吸附劑、無(wú)定型氫氧化物吸附劑、銻酸鹽吸附劑、鋁鹽鋰吸附劑和離子篩型吸附劑等[5]。

1.1 層狀吸附劑

層狀吸附劑一般多為層狀結(jié)構(gòu)的多價(jià)金屬酸性鹽，比如磷酸鹽和砷酸鹽[6-7]。該類吸附劑對(duì)鋰離子的選擇性與層間距大小成反比，層間距越小，對(duì)鋰離子的親和性越大，對(duì)鋰離子的選擇性越好。

砷酸釷是一種晶體結(jié)構(gòu)緊密的新型離子交換劑，其層間距與鋰離子半徑最接近。鋰離子能自由進(jìn)入其內(nèi)部進(jìn)行置換反應(yīng)，其他離子則因空間位阻效應(yīng)而被阻隔在晶體外部，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子和其他離子的分離。在堿性環(huán)境中(pH 9.6以上)，砷酸釷能全部轉(zhuǎn)化成鋰型，在酸性環(huán)境中全部保持原來(lái)的氫型，鋰離子被洗脫下來(lái)[8]。洗脫同時(shí)吸附劑得到再生。但砷酸釷有毒，制約了其應(yīng)用范圍。鋰對(duì)砷酸釷的置換反應(yīng)為：

Th(HAsO4)2+2Li+=Th(LiAsO4)2+2H+

(1)

日本專利 (JP588156530) 報(bào)道，層狀無(wú)定型磷酸鹽中的磷酸鈦、磷酸錫和磷酸鋯等適合從中性或酸性溶液中吸附鋰，吸附容量分別為0.3、0.15和0.09 mg/g。

鈉水錳礦型錳氧化物別稱7 ?水錳礦，呈層間隔為7 ?的層狀結(jié)構(gòu)，層間的水合氫離子可進(jìn)行離子交換。采用鈉水錳礦進(jìn)行吸附時(shí)，由于離子交換容量大，在吸附的金屬離子間產(chǎn)生立體相互作用，對(duì)離子半徑小的鋰進(jìn)行選擇性吸附。

層狀吸附劑層間隔越小，對(duì)鋰選擇性越強(qiáng)。但是該類吸附劑存在的缺陷是隨著脫附進(jìn)行，化合物結(jié)構(gòu)和層間距都會(huì)受到破壞。目前該類吸附劑的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

1.2 無(wú)定型氫氧化物吸附劑

該類吸附劑吸附性能與其表面自由羥基有關(guān)，表面羥基易與溶液中陽(yáng)離子形成配合物。這類吸附劑中研究最多的是鋁型吸附劑[5]，因其生成難溶LiH(AlO2)2·5H2O而將鋰離子分離出來(lái)，且吸附劑可循環(huán)利用，共存元素影響小，選擇性高。其吸附機(jī)理如下[9]：

Al2O3·nH2O+OH-+Li++(5-n)H2O=LiH(AlO2)2·5H2O

(2)

黃師強(qiáng)等[10]用鋁酸鈉碳化焙燒法研究了從鹽湖飽和氯化鎂鹵水脫硼母液中提取制備碳酸鋰，發(fā)現(xiàn)無(wú)定形氫氧化鋁溶液對(duì)鋰具有高效選擇性且與制備方法無(wú)關(guān)。

鋁酸鈣沉淀法提鋰是將氫氧化鋁與碳酸鈣焙燒形成鋁酸鈣，鋁酸鈣在酸化條件下轉(zhuǎn)化為活性氫氧化鋁，作為鹵水中鋰沉淀劑，再將含鋰沉淀物加壓、高溫壓煮分解出鋰鹽，其純度在98.5%～99%，工序較多，周期較長(zhǎng)[4]。該吸附劑適合從高鎂鋰比鹵水中提鋰，但受淡水消耗量大、蒸發(fā)能耗高，生產(chǎn)成本高的限制，該方法至今尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

1.3 單斜晶系銻酸及復(fù)合銻酸鹽吸附劑

銻酸型吸附劑是由具有斜方對(duì)稱骨架結(jié)構(gòu)的富LiSbO3相鋰銻復(fù)合氧化物經(jīng)過(guò)酸處理制得，表示為L(zhǎng)i1-aHaSbO3，其中0

1.4 鋁鹽吸附劑

鋁鹽吸附劑是受沉淀法提鋰啟示而研制出的一類含無(wú)定形氫氧化鋁的吸附劑。在初期，研究十分活躍。它是鋰鹽插入無(wú)定型Al(OH)3結(jié)構(gòu)后的化合物，為缺欠型無(wú)序結(jié)構(gòu)，用水或酸洗脫除部分Li+，產(chǎn)生的空位可選擇性吸附Li+[15]。多離子共存情況下，陰離子空穴起到離子篩分效應(yīng)，較大堿金屬及堿土金屬離子因空間位阻效應(yīng)不能進(jìn)入，因此對(duì)半徑較小的Li+有選擇性吸附，實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離，適合從低品位以及高鎂鋰比鹽湖鹵水中分離提取Li+。這種吸附劑表達(dá)式一般表示為L(zhǎng)iCl·2Al(OH)3·H2O，其吸附和洗脫原理為[16]：

LiCl·mAl(OH)3·nH2O+nH2O→xLiCl+

(1-x)LiCl·mAl(OH)3·(n+1)H2O

20世紀(jì)70年代初，中科院青海鹽湖研究所對(duì)鋁酸鹽沉淀法提鋰進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間研究，為該類吸附劑的研究提供了啟示和參考。后來(lái)日本有人將Al(OH)3沉淀到粒狀活性炭?jī)?nèi)制成吸附劑。美國(guó)道化學(xué)公司Lee等[17]將制備的LiCl·2Al(OH)3·nH2O分散于樹(shù)脂空隙后從鹵水中提鋰，循環(huán)使用140個(gè)周期后，交換能力衰減很小。但該法成本較高，且易被鹵水中其它離子污染，再生難。20世紀(jì)90年代后，Bauma等[18]研究了另一種制備鋁鹽吸附劑的方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)試驗(yàn)裝柱證明，從含鋰1～2.5 g/L的鹵水中吸附鋰，靜態(tài)吸附容量為6～7 mg/g，動(dòng)態(tài)吸附容量4～6 mg/g，工作吸附容量為2～3 mg/g，僅為粉末狀鋁鹽吸附劑吸附容量的40%左右，且吸附劑再生時(shí)溶損率較大，無(wú)法達(dá)到工業(yè)應(yīng)用條件。吳志堅(jiān)等[19]對(duì)上述兩種方法進(jìn)行改進(jìn)，將LiOH緩慢滴加至回收含鋁廢液中，得到LiCl·2Al(OH)3·H2O，造粒脫鋰后用于礦化度300～330 g/L鹵水溶液中吸附鋰，靜態(tài)吸附容量13～15 mg/g，動(dòng)態(tài)吸附容量11～12 mg/g，吸附3 h，鋰提取率接近99%，鎂鋰分離效果較好。董茜等[20]制備的鋁鹽吸附劑雖然對(duì)鹵水中Li+選擇性較高，對(duì)Mg2+、Na+、K+等基本不吸附，但對(duì)只含Li+溶液的吸附量只有0.6～0.9 mg/g。

該類吸附劑優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鋰離子選擇性較好，能有效分離鋰離子和共存的堿金屬、堿土金屬離子，但是該類吸附劑為粉末狀，其流動(dòng)性和滲透性較差，在吸附-洗脫過(guò)程中溶損率較高，在酸洗時(shí)，核心骨架會(huì)少量溶解，造成吸附劑損失，因此研究合適造粒方法、如何降低吸附劑溶損率及有效降低造粒過(guò)程對(duì)吸附劑吸附容量的影響，對(duì)該類吸附劑的工業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。

1.5 離子篩型吸附劑

離子篩型鋰吸附劑是20世紀(jì)70年代初由原蘇聯(lián)人發(fā)現(xiàn)并合成。離子篩根據(jù)尺寸效應(yīng)和篩分效應(yīng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子同其他離子的分離。目前研究最多的離子篩主要有錳系離子篩、鈦系離子篩和摻雜系離子篩等 。

1.5.1錳系離子篩型吸附劑

立方尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4經(jīng)過(guò)酸洗，脫除晶格中的Li+后轉(zhuǎn)變成的尖晶石結(jié)構(gòu)λ-MnO2對(duì)鹽湖鹵水中Li+選擇性吸附，達(dá)到提Li+目的。吸附同時(shí)，吸附劑可還原為正尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化合物。常見(jiàn)二氧化錳離子篩吸附劑前驅(qū)體有LiMn2O4、Li1.6Mn1.6O4、Li1.33Mn1.67O4、Li4Mn5O12、LiMnO、LiMnO2等[21-22]。

1973年，前蘇聯(lián)科學(xué)家V V Volkhin首次以雙氧水溶液還原KMnO4制得水合氧化錳，再將其與氫氧化鋰溶液混合，使之達(dá)到鋰飽和，經(jīng)熱處理得到尖晶石型LiMn2O4，用酸脫鋰后形成具有特效選擇性的鋰離子篩。1981年，J.C.Hunter首次將這種具有尖晶石結(jié)構(gòu)MnO2命名為λ-MnO2。國(guó)內(nèi)研究人員也對(duì)此類吸附劑進(jìn)行了大量研究。于建國(guó)等[23]采用固相法和水熱合成法制備出低維形貌的LiMn2O4及相應(yīng)的納米棒離子篩，吸附容量高達(dá)46.9 mg/g，該研究對(duì)鋰離子濃度極低的海水和鹽湖鹵水提鋰有重要的參考價(jià)值。王祿等[24]將制得的前驅(qū)體Li1.6Mn1.6O4加稀鹽酸后得到鋰離子篩MnO2·0.5H2O，在富鋰海水中鋰平衡吸附量達(dá)34.17 mg/g，溶損率小于5%，該吸附劑適用于富鋰海水以及鹵水中鋰的吸附，有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。石西昌等[25]先后制備了LiMn2O4和Li1.6Mn1.6O4離子篩前軀體，實(shí)驗(yàn)表明Li+遷出率較高，分別為97%和96.28%，但前者溶損率為15%，后者相比前者溶損率有所降低，為7.46%，平衡吸附量分別為23.75 mg/g和20 mg/g，Li1.6Mn1.6O4比LiMn2O4在降低溶損率方面有所改進(jìn)，而對(duì)Li+的遷出率影響不大，可見(jiàn)，不同Li/Mn比對(duì)吸附劑的溶損率以及吸附量都有一定影響。

二氧化錳離子篩吸附法從鹵水中直接吸附提鋰是一種新的鎂鋰分離技術(shù)途徑，但該類吸附劑在合成過(guò)程中需要加入鋰鹽以提供目標(biāo)離子，增加了成本；合成過(guò)程中工藝參數(shù)(如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等)對(duì)性能影響較大，制備相對(duì)繁雜；其致命弱點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，在鹵水中溶損率較大，循環(huán)使用導(dǎo)致其交換容量急劇衰減，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。二氧化錳離子篩在吸附Li+過(guò)程中由于離子交換，會(huì)導(dǎo)致溶液pH變化，通過(guò)緩沖溶液如何有效控制吸附過(guò)程pH也是該吸附劑應(yīng)用過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。

1.5.2 鈦系離子篩型吸附劑

二氧化鈦離子篩的研究在1988年首次被報(bào)道。日本學(xué)者Onodera等[26]首次合成了鈦離子篩前驅(qū)體Li2TiO3，該研究啟發(fā)了研究者們對(duì)鈦離子篩的進(jìn)一步研究。目前對(duì)二氧化鈦的研究主要集中在低維形貌的可控合成、多相催化、電磁轉(zhuǎn)換和光伏轉(zhuǎn)換等方面，對(duì)其吸附性能的研究相對(duì)較晚。

K Kawazu等[27]用二氧化鈦?zhàn)髟现苽涑鯰iO2離子篩，并對(duì)金紅石型、銳鈦型、無(wú)定型三種形態(tài)的二氧化鈦進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)用金紅石型制得的離子篩對(duì)Li+選擇性較好。1991年日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院東北工業(yè)試驗(yàn)所將Li2CO3與銳鈦型TiO2充分磨細(xì)焙燒后放入一定濃度鹽酸溶液中脫鋰得到鋰吸附劑。該材料對(duì)鋰有很好的選擇性[28]。鐘輝等[29]制備的偏鈦酸鋰，酸洗脫鋰后，鈦溶損率僅0.025%，靜態(tài)飽和吸附容量為28.76 mg/g，6次循環(huán)后，交換容量保持在90%以上。董殿權(quán)等[30]合成了三維有序大孔鋰離子篩前驅(qū)體Li4Ti5O12，該離子篩活性強(qiáng)，鋰抽出率高達(dá) 96%，鈦溶損小于0.26%，吸附量達(dá)56.7 mg/g，該結(jié)果為目前研究結(jié)果中最高吸附容量。

雖然二氧化鈦氧化物離子篩對(duì)鋰保持較高的吸附容量，但是其合成過(guò)程對(duì)溫度要求高，相對(duì)比較苛刻，且在吸附過(guò)程中普遍存在溶損較高的問(wèn)題，這些都限制了其在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用，目前該類吸附劑的研究還只限于實(shí)驗(yàn)室的階段。

1.5.3 摻雜型離子篩吸附劑

錳系離子篩存在易溶損、循環(huán)穩(wěn)定性差，易發(fā)生尖晶石的Jahn-Teller效應(yīng)而不能保持尖晶石結(jié)構(gòu)完整性等缺點(diǎn)，阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用[31]。LiMn2O4在酸浸抽L(zhǎng)i+過(guò)程中，尖晶石結(jié)構(gòu)保持不變，但是晶胞常數(shù)會(huì)減小，其原因是Li+從固相向表面遷移，并擴(kuò)散至溶液中，通過(guò)離子遷移，表面的Mn3+會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，生成 Mn2+和Mn4+，Mn4+留在尖晶石骨架中形成λ-MnO2，Mn2+則溶解于溶液中使錳的有效離子半徑減小，引起晶胞參數(shù)的減小[32]。

通過(guò)摻雜Co3+、Ni2+、Cr3+、Fe2+、Al3+等，可降低Mn3+離子在尖晶石中含量，提高錳的價(jià)態(tài)，從而有效減少M(fèi)n3+溶損，增加離子篩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善尖晶石鋰離子篩的循環(huán)壽命[33]。常見(jiàn)的摻雜形式有金屬陽(yáng)離子(如(Al、Ni、Ti、Cu、Fe、Co等)摻雜、非金屬離子(S2-、F-等)摻雜、稀土元素?fù)诫s及金屬和非金屬離子共同摻雜等[34]。其中陽(yáng)離子摻雜被認(rèn)為是減少錳溶損和抑制Jahn-Teller效應(yīng)最有效的方法。摻雜離子半徑應(yīng)與Mn3+相差不大，否則容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變化或相轉(zhuǎn)變。

董殿權(quán)[35]對(duì)制得的LiNi0.05Mn1.95O4改型處理后，得到尖晶石結(jié)構(gòu)鋰離子篩吸附劑LiNiMn-H，其對(duì)鋰飽和吸附容量為36.1 mg/g，錳溶損率得到有效改善和控制，僅0.31%。石西昌等[36]摻雜Ni、Al、Ti等金屬元素分別合成出LiNi0.5Mn1.5O4、LiAl0.5Mn1.5O4和LiTi0.5Mn1.5O4，實(shí)驗(yàn)表明，摻銻離子篩晶相轉(zhuǎn)換與Sb/Mn比有關(guān)，Al摻雜效果最好。

非金屬元素S和F摻雜原理與金屬元素的摻雜機(jī)理不同，是利用陰離子S2-和F-部分取代離子篩結(jié)構(gòu)中的O2-，利用S2-和F-的吸引作用提高晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[37]，屬陰離子摻雜。陳召勇等[38]進(jìn)行了摻氟合成實(shí)驗(yàn)，證明摻氟后的化合物具有更完好尖晶石結(jié)構(gòu)，可供更多鋰參與嵌入-脫除反應(yīng)，能夠增加離子篩在吸附過(guò)程中循環(huán)利用率。由于F電負(fù)性比O大，因此摻雜F可提高立體骨架穩(wěn)定性，但是F摻入量較大時(shí)，會(huì)加劇Jahn-Teller畸變和錳溶損。

錳系離子篩吸附劑同其他提鋰材料相比，雖然存在錳溶損和Jahn-Teller效應(yīng)的發(fā)生等缺點(diǎn)，但是通過(guò)摻雜可以提高晶格的無(wú)序化程度，有效減少錳溶損和Jahn-Teller效應(yīng)，增加離子篩的穩(wěn)定性。如何獲得結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的離子篩是研究離子篩型氧化物鋰吸附劑的關(guān)鍵。

2 有機(jī)吸附劑提鋰研究現(xiàn)狀

有機(jī)吸附劑一般為有機(jī)離子交換樹(shù)脂，鋰離子吸附樹(shù)脂基本是強(qiáng)酸性吸附樹(shù)脂，其根據(jù)電荷差異，依靠庫(kù)倫力吸附離子，有機(jī)離子交換樹(shù)脂對(duì)價(jià)態(tài)高的離子吸附較好，對(duì)價(jià)態(tài)較低離子吸附困難，如對(duì)一價(jià)鋰的選擇性較差[39]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于有機(jī)離子交換樹(shù)脂吸附法提鋰的報(bào)道相對(duì)較少。黃丹楓[40]針對(duì)鎂鋰比高的鹵水，利用多級(jí)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，通過(guò)分步回收方法，可吸附除去大量鎂得到鎂鋰比小于1的流出液，但多級(jí)陽(yáng)離子樹(shù)脂柱的成本相對(duì)較高。黃佩佩[52]通過(guò)研究離子交換樹(shù)脂對(duì)鹽湖鹵水的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附行為，得出該樹(shù)脂對(duì)鋰吸附的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型及吸附控制步驟。青海鉀肥廠曾經(jīng)采用何氏樹(shù)脂對(duì)產(chǎn)鉀后老鹵進(jìn)行小型實(shí)驗(yàn)，但因有機(jī)離子交換樹(shù)脂親水性差、交換速度慢、溶損度大、對(duì)鋰的選擇性差，用該方法提鋰需要處理大量鹵水，動(dòng)力消耗大，不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

3 發(fā)展方向

吸附法提鋰具有綠色、高效、低成本等優(yōu)點(diǎn)，更適合于從高鎂鋰比的鹵水中提取鋰，因而其具有更廣泛的發(fā)展前景。無(wú)機(jī)鋰吸附劑與有機(jī)離子交換樹(shù)脂相比，克服了有機(jī)樹(shù)脂脫附困難、生產(chǎn)成本高、親水性差、有機(jī)載體抗Cl-腐蝕性差的特點(diǎn)，但是在鹵水提鋰應(yīng)用過(guò)程中仍存在尚需解決的問(wèn)題。對(duì)此，筆者有如下認(rèn)識(shí)及建議。

(1)離子篩型吸附劑合成條件的改進(jìn)及嘗試

目前合成離子篩的方法多為高溫固相法、溶膠-凝膠法、水熱法等，在傳統(tǒng)的合成方法中，普遍存在反應(yīng)過(guò)程、反應(yīng)程度及晶體晶型不易控制的問(wèn)題，而反應(yīng)過(guò)程、反應(yīng)程度和晶體的晶型直接影響到離子篩吸附劑的吸附性能。如何有效改進(jìn)現(xiàn)有合成方法和嘗試新的合成技術(shù)，有效控制離子篩合成過(guò)程及晶體晶型是技術(shù)關(guān)鍵。

(2)粉末狀吸附劑造粒方式的改進(jìn)

目前對(duì)于粉末狀鋰吸附劑多采用的是粒狀造粒和鑄膜。造?；蜩T膜過(guò)程是將粉末狀吸附劑與高聚物混合后加入有機(jī)溶劑造?；蜩T膜。在該過(guò)程中，高聚物在有機(jī)溶劑作用下，除了將粉末粘合之外，還有可能進(jìn)入到吸附劑孔隙內(nèi)部，造成孔道堵塞，降低其與鋰接觸的有效面積，進(jìn)而導(dǎo)致吸附容量下降。造粒后吸附容量下降也是制約吸附劑大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題之一。嘗試新的粘合劑、優(yōu)化造粒過(guò)程中的工藝參數(shù)、尋找其他骨架載體是改進(jìn)方向。

(3)吸附劑再生方法研究及改進(jìn)

吸附劑在對(duì)鹵水或海水進(jìn)行吸附的過(guò)程中，實(shí)際吸附容量有隨循環(huán)次數(shù)增加而降低的情況。吸附劑在脫附后，有效Li+空位減少。一方面，可能是由于吸附劑前軀體骨架結(jié)晶不徹底導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷或坍塌造成有效Li+空位減少；另一方面，在吸附劑使用過(guò)程中鹵水中析出的微晶會(huì)堵塞吸附孔道，造成吸附容量緩慢下降；再之，在循環(huán)使用的過(guò)程中，吸附劑脫附不徹底也是造成吸附劑吸附容量隨循環(huán)次數(shù)衰減的原因。

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Research Progress on Extraction of Lithium from Brine by Lithium Adsorbent*

GUOMin1,2,3,FENGZhi-fang4,ZHOUYuan1,2,LIQuan1,2,ZHANGHui-fang1,2,WUZhi-jian1,2

(1 Qinghai Institute of Salt Lakes, Key Laboratory of Comprehensive and Highly Efficient Utilization of Salt Lake Resources, Chinese Academy of Sciences, Qinghai Xining 810008; 2 Key Laboratory of Salt Lake Resources Chemistry of Qinghai Province, Qinghai Xining 810008; 3 Post-doctoral Scientific Research Workstation of Jiangxi Ganfeng Lithium Co., Ltd., Jiangxi Xinyu 338004; 4 Jiangxi Ganfeng Lithium Co., Ltd., Jiangxi Xinyu 338004, China)

The research progress on extracting lithium from salt lake brines by organic and inorganic adsorbents was introduced, the application of layered adsorbent, amorphous hydroxide adsorbent antimonate adsorbent, aluminum salt adsorbent and ionic-sieve sorbent was reviewed, the adsorption methods were contrasted especially. The problems existed in the adsorption methods at present were analyzed, the recommendations in synthesis condition, granulation method and utilization were suggested.

Lithium; brine; absorption; adsorbent

江西省對(duì)外合作項(xiàng)目(No: 2016ACH80003)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(No:201401209)；青海省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展專項(xiàng)(No:2014-Z-Y04)；青年引導(dǎo)基金(No:Y560281144)。

郭敏(1981-)，女，博士，助理研究員，主要從事鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)與利用的研究。

吳志堅(jiān)，博士，研究員。

TQ131.11

A

1001-9677(2016)020-0010-04