【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈦系鋰離子篩，尤其涉及鈦系鋰離子篩的制備與成型方法。
技術介紹
1、鋰作為新世紀綠色能源的重要材料之一，其開發(fā)應用備受各國關注。目前，吸附法鹵水提鋰的工業(yè)實用價值最大，但吸附法應用的關鍵是合成出性能優(yōu)良的吸附劑。當前吸附劑主要為鋁鹽吸附劑、錳系離子篩和鈦系離子篩這三種。基于化學性質穩(wěn)定的ti-o鍵，鈦系鋰離子篩在酸解吸條件下，結構穩(wěn)定性較好，能夠實現長周期循環(huán)使用，并且鈦元素無毒且分離容易，對環(huán)境不易產生二次污染，具有良好的工業(yè)應用前景。
2、已有多種離子篩前驅體合成方法被報道，其中包括固相合成法。傳統(tǒng)的固相合成法是通過高溫煅燒碳酸鋰和銳鈦型二氧化鈦混合物制備離子篩前驅體鈦酸鋰。為了降低層狀結構離子篩前驅體鈦酸鋰在酸解吸過程中鈦溶解損失率，最佳固相煅燒反應溫度約為1023-1073k。但是，高溫煅燒將會導致離子篩前驅體鈦酸鋰晶粒聚集，導致偏鈦酸離子篩粉體的鋰吸附速率和吸附量降低。
3、另外，偏鈦酸離子篩粉體自身的流動性和滲透性比較差，在鹵水提鋰時的損耗大，回收率低，且回收成本高。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題和達到本專利技術的至少一個優(yōu)勢，本專利技術提供鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法包括：
2、（s1）工業(yè)級偏鈦酸煅燒脫水而得到銳鈦型二氧化鈦；
3、（s2）在熔鹽介質下進行銳鈦型二氧化鈦和反應物料碳酸鋰的固相反應以得到離子篩前驅體鈦酸鋰；
4、（s3）酸浸離子篩前驅體鈦
5、（s4）偏鈦酸離子篩粉體、粘合劑、制孔劑和有機溶劑混合并于混合后分散至水相以形成含雜的偏鈦酸離子篩復合顆粒，通過酸洗脫雜并中性化處理以得到偏鈦酸離子篩復合顆粒。
6、根據本專利技術一實施例，所述步驟（s1）的煅燒溫度為873.15-923.15k，煅燒時間為3-5小時。
7、根據本專利技術一實施例，所述步驟（s2）包括如下步驟：
8、（s21）銳鈦型二氧化鈦、反應物料碳酸鋰與熔鹽介質研磨并混勻以得到熔鹽混合體系反應物料；
9、（s22）熔鹽混合體系反應物料被煅燒以反應得到離子篩前驅體鈦酸鋰。
10、根據本專利技術一實施例，熔鹽介質被實施包括氯化鋰和氫氧化鋰，反應物料碳酸鋰與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1:1，熔鹽介質中氯化鋰和氫氧化鋰各自與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1.53-1.81:1和0.27-0.33:1。
11、根據本專利技術一實施例，所述步驟（s22）煅燒溫度為1023.15-1073.15k，煅燒時間為8-10小時。
12、根據本專利技術一實施例，所述步驟（s3）包括如下步驟：
13、（s31）離子篩前驅體鈦酸鋰與鹽酸混合以進行解吸，取出上層解吸而得到的含有氯化鋰的酸浸液并添加鹽酸以重復解吸，以得到解吸后的層狀粉體產物；
14、（s32）解吸后的層狀粉體產物經離心處理得到偏鈦酸離子篩粉塊，并對偏鈦酸離子篩粉塊先后進行干燥、研磨，以得到偏鈦酸離子篩粉體。
15、根據本專利技術一實施例，被取出的含有氯化鋰的酸浸出液經蒸發(fā)結晶以得到氯化鋰，以用于步驟（s21）所需的熔鹽介質。
16、根據本專利技術一實施例，所述步驟（s4）包括如下步驟：
17、（s41）偏鈦酸離子篩粉體、粘合劑、制孔劑和有機溶劑混合均勻以得到混合漿料；
18、（s42）吸取混合漿料并注射至水中，以在水相中形成含雜的偏鈦酸離子篩復合顆粒；
19、（s43）含雜的偏鈦酸離子篩復合顆粒被鹽酸浸漬，再利用弱堿性水溶液洗滌以得到保持中性的偏鈦酸離子篩復合顆粒。
20、根據本專利技術一實施例，粘合劑被實施包括聚乙烯醇縮丁醛和聚丙烯晴，制孔劑被實施為碳酸鋰粉體，有機溶劑被實施為n,n-二甲基乙酰胺，偏鈦酸離子篩粉體為11.7-14.3g，對應的聚乙烯醇縮丁醛為3.15-3.85g,聚丙烯晴為0.45-0.55g，碳酸鋰粉體為0.27-0.33g，n,n-二甲基乙酰胺為16.2-19.8ml。
21、根據本專利技術一實施例，回收廢舊偏鈦酸離子篩復合顆粒，對其進行烘干并測算其中偏鈦酸離子篩粉體的含量，利用有機溶劑對其進行溶解，制孔劑按照預定份額補入，偏鈦酸離子篩粉體按照預定的份額與計算出的偏鈦酸離子篩粉體之間的差值補入，以進行混勻，隨后執(zhí)行步驟（s42）和步驟（s43），以得到新的偏鈦酸離子篩復合顆粒。
22、本專利技術的鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，與現有技術相比，本專利技術具有以下技術效果：
23、1、利用工業(yè)級偏鈦酸煅燒脫水以得到作為鈦源的銳鈦型二氧化鈦，由于工業(yè)級偏鈦酸的成本比較低，以使鈦源的獲取成本也比較低，滿足大規(guī)模量產。
24、2、銳鈦型二氧化鈦和反應物料碳酸鋰在熔鹽介質下進行固相反應，在確保用于鹵水提鋰時鈦溶解損失率足夠低的同時，由熔鹽介質來抑制晶粒聚集，實現納米晶粒尺寸較小且均一的目標。
25、3、通過將偏鈦酸離子篩粉體制成偏鈦酸離子篩復合顆粒，使其機械強度得到提高，且其豐富的微孔結構使其與鹵水的接觸面積得到保證，進而提鋰速度得到保證。
26、4、制得的偏鈦酸離子篩復合顆粒在鹵水提鋰中產生的鈦損耗僅導致晶粒變小，但原有的層狀結構沒有變化，增加回收的易操作性。另外，通過對廢舊偏鈦酸離子篩復合顆粒回收再成型利用，實現資源的回收再利用，以有效減小應用成本。
27、5、離子篩前驅體鈦酸鋰制備時的煅燒溫度為1023k時，對應制得的偏鈦酸離子篩復合顆粒吸附鋰離子的容量為28.13mg/g，鈦損為0.193%，此時偏鈦酸離子篩復合顆粒對鋰離子吸附量足夠大的同時，鈦損也比較小。另外，在此煅燒溫度下，鋰離子吸附量和鈦損不因偏鈦酸離子篩復合顆粒的制備量而改變，滿足大規(guī)模鹵水提鋰的操作。
28、6、在離子篩前驅體鈦酸鋰制成偏鈦酸離子篩粉體過程中產生的含有氯化鋰的酸浸出液經蒸發(fā)結晶后得到氯化鋰，以作為熔鹽介質的組分，實現循環(huán)利用，節(jié)省生產成本。
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1.鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法包括：
2.根據權利要求1所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（S1）的煅燒溫度為873.15-923.15K，煅燒時間為3-5小時。
3.根據權利要求1所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（S2）包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，熔鹽介質被實施包括氯化鋰和氫氧化鋰，反應物料碳酸鋰與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1:1，熔鹽介質中氯化鋰和氫氧化鋰各自與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1.53-1.81:1和0.27-0.33:1。
5.根據權利要求3或4所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（S22）煅燒溫度為1023.15-1073.15K，煅燒時間為8-10小時。
6.根據權利要求4所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（S3）包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，被取出的含有氯化鋰的酸浸
8.根據權利要求1所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（S4）包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，粘合劑被實施包括聚乙烯醇縮丁醛和聚丙烯晴，制孔劑被實施為碳酸鋰粉體，有機溶劑被實施為N,N-二甲基乙酰胺，偏鈦酸離子篩粉體為11.7-14.3g，對應的聚乙烯醇縮丁醛為3.15-3.85g,聚丙烯晴為0.45-0.55g，碳酸鋰粉體為0.27-0.33g，N,N-二甲基乙酰胺為16.2-19.8ml。
10.根據權利要求9所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，回收廢舊偏鈦酸離子篩復合顆粒，對其進行烘干并測算其中偏鈦酸離子篩粉體的含量，利用有機溶劑對其進行溶解，制孔劑按照預定份額補入，偏鈦酸離子篩粉體按照預定的份額與計算出的偏鈦酸離子篩粉體之間的差值補入，以進行混勻，隨后執(zhí)行步驟（S42）和步驟（S43），以得到新的偏鈦酸離子篩復合顆粒。
...【技術特征摘要】
1.鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法包括：
2.根據權利要求1所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（s1）的煅燒溫度為873.15-923.15k，煅燒時間為3-5小時。
3.根據權利要求1所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（s2）包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，熔鹽介質被實施包括氯化鋰和氫氧化鋰，反應物料碳酸鋰與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1:1，熔鹽介質中氯化鋰和氫氧化鋰各自與銳鈦型二氧化鈦的摩爾比為1.53-1.81:1和0.27-0.33:1。
5.根據權利要求3或4所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（s22）煅燒溫度為1023.15-1073.15k，煅燒時間為8-10小時。
6.根據權利要求4所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方法，其特征在于，所述步驟（s3）包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述鈦系鋰離子篩的制備與成型方...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李平，盧夢想，張云波，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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