一种磁性锂吸附材料及其制备方法、应用与流程

本发明属于磁性锂吸附剂，具体涉及一种磁性锂吸附材料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着电动自行车、电动汽车和电子行业的迅速发展，锂电池及锂动力电池已成为必不可少的产品，全球对锂资源的需求日益增大。盐湖卤水、海水等含有丰富的液态锂资源，是未来制锂工业的主要资源。如何从这些液态矿中提取锂成为一个重要课题。目前，吸附提锂被视为最有前景的提锂方式。近几年，锂吸附剂作为一种新型的材料逐渐被学者大量研究，这种锂吸附剂由于嵌入了锂离子，因而对锂离子有一定的记忆功能，具有稳定的吸附容量和洗脱率，为了便于锂吸附剂的回收，通常在锂吸附剂中引入磁性材料。

2、现有的磁性锂吸附剂是以磁性物质为核心，吸附材料为壳体的核-壳结构铁磁性锂吸附剂产品，用磁场进行固液分离；但是该磁性锂吸附剂存在以下问题：一、反复吸脱附过程中，由于其没有高分子骨架的保护，一旦吸附剂壳体出现破损，核心的铁磁性材料会被很快腐蚀，失去铁磁性并污染浸出液；二、该磁性锂吸附剂的合成工艺包括四氧化三铁纳米粒子的合成和吸附剂在纳米粒子表面的原位合成，工艺复杂，成本较高。

技术实现思路

1、为了解决现有磁性锂吸附剂存在的至少一个问题，本发明提供了一种磁性锂吸附材料及其制备方法、应用。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种磁性锂吸附材料，包括锂吸附剂、粘合剂和耐腐蚀铁磁性材料，所述耐腐蚀铁磁性材料金属镍、双相不锈钢、具有磁性的核壳材料中的一种或多种；所述具有磁性的核壳材料包括磁性核体和壳层，所述壳层包括氧化铝层；所述磁性核体包括还原铁粉、四氧化三铁、氧化铁中的至少一种。

4、可选的，所述氧化铝层包括片状的氧化铝晶体，所述片状的氧化铝晶体的粒度d50为5μm-100μm。

5、可选的，所述磁性核体的粒度d50为10μm-200μm；

6、和/或，所述金属镍的粒度d50为50μm-200μm；

7、和/或，所述双相不锈钢的粒度d50为50μm-200μm。

8、可选的，所述壳层的厚度为50nm-100nm。

9、可选的，所述双相不锈钢包括saf2205双相不锈钢、kj2209双相不锈钢、saf2507双相不锈钢、saf2707双相不锈钢中的一种或多种。

10、可选的，所述磁性锂吸附材料包括以下重量组份：锂吸附剂85-95份、粘合剂5-10份、耐腐蚀铁磁性1-5份。

11、可选的，所述磁性锂吸附材料还包括1-12份的添加剂。

12、可选的，所述添加剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯酸中的一种或多种。

13、可选的，所述锂吸附剂包括铝系锂吸附剂、锰系锂吸附剂、钛系锂吸附剂中的一种或多种；

14、和/或，所述粘合剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种。

15、可选的，所述铝系锂吸附剂包括具有层状结构的licl•2al(oh)3•nh2o；

16、和/或，所述锰系锂吸附剂包括尖晶石型锰氧化物；

17、和/或，所述钛系锂吸附剂包括钛氧化物。

18、可选的，所述磁性锂吸附材料呈颗粒状，颗粒的粒径为1mm-3mm。

19、可选的，所述磁性锂吸附材料具有多孔结构，孔隙率为10%-40%。

20、第二方面，本发明还提供了一种如上任意一项所述的磁性锂吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

21、将粘合剂、第一溶剂、锂吸附剂和耐腐蚀铁磁性材料混合得到粗产物；

22、将所述粗产物干燥得到所述磁性锂吸附材料。

23、可选的，将粘合剂、第一溶剂、锂吸附剂和耐腐蚀铁磁性材料混合得到粗产物，包括以下步骤：

24、将所述粘合剂与所述第一溶剂分散均匀形成胶体；

25、将所述胶体、锂吸附剂和耐腐蚀铁磁性材料混合，然后捏合得到粗产物。

26、可选的，将所述粘合剂与第一溶剂分散均匀形成胶体，还包括：向所述粘合剂和第一溶剂中加入添加剂，分散均匀形成胶体。

27、可选的，所述添加剂在所述胶体中的质量占比为1%-10%。

28、可选的，所述第一溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的一种或多种。

29、可选的，所述粘合剂与所述第一溶剂的质量比为1：（9-11）。

30、可选的，所述耐腐蚀铁磁性材料包括具有磁性的核壳材料，制备所述具有磁性的核壳材料的反应原料包括以下重量组分：磁性核体50-90份、铝盐5-50份和阳离子表面活性剂0.1-5份。

31、可选的，所述具有磁性的核壳材料的制备方法包括以下步骤：

32、将所述磁性核体、铝盐和阳离子表面活性剂按重量份与第二溶剂混合均匀，形成悬浊液；

33、将所述悬浊液进行加热，直至所述磁性核体表面形成有氢氧化铝层；

34、将包含所述氢氧化铝层的悬浊液进行分离，得到具有氢氧化铝壳层的磁性核体；

35、将所述具有氢氧化铝壳层的磁性核体进行煅烧，得到具有氧化铝壳层的磁性核体。

36、可选的，所述第二溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、水中的一种或多种。

37、可选的，所述煅烧的步骤包括：将所述具有氢氧化铝壳层的磁性核体在空气气氛、400℃-600℃下煅烧2h -4h，然后在保护气氛、500℃-700℃下煅烧0.5h -2h。

38、可选的，所述铝盐包括硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或多种；

39、和/或，所述阳离子表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵中的一种或多种。

40、可选的，将所述粗产物干燥得到所述磁性锂吸附材料之前，还包括以下步骤：

41、将所述粗产物造粒成粒径为1mm-3mm的颗粒，然后干燥得到所述磁性锂吸附颗粒。

42、可选的，所述干燥的条件为60℃-120℃下干燥5h -24h。

43、第三方面，本发明还提供一种如上任意一项所述的磁性锂吸附材料在盐湖提锂中的应用，和/或，由如上任意一项所述的磁性锂吸附材料的制备方法制备得到的磁性锂吸附材料在盐湖提锂中的应用。

44、在本发明中，通过加入粘合剂，使得锂吸附剂受到粘合剂的保护，溶损率大大降低，且不易掉粉，易于过滤回收。同时，通过加入粘合剂，便于锂吸附剂与耐腐蚀铁磁性材料的复合。通过加入双相不锈钢、金属镍、磁性的核壳材料类的耐腐蚀铁磁性材料，使得制备得到的磁性锂吸附材料长时间暴露在高浓度卤水环境中也不会溶损并失去铁磁性，抗腐蚀能力强，避免磁性锂吸附材料全生命周期内失去铁磁性。另外，加入了耐腐蚀铁磁性材料的磁性锂吸附材料在盐湖提锂的吸脱附过程中可通过磁场固定磁性锂吸附材料从而实现固液分离、搅拌、牵引等多种操作，拓展了锂吸附材料的应用场景。

45、相较于使用在纳米四氧化三铁上原位合成吸附剂，形成具有核-壳结构的铁磁性吸附剂，本技术通过加入耐腐蚀铁磁性材料、粘合剂与锂吸附剂直接混合，掺杂工艺简单，降低了生产成本。