隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，環(huán)保力度的日益加強(qiáng)，新能源汽車銷量的節(jié)節(jié)攀高，想必現(xiàn)在的大家，都已經(jīng)是聞“鋰”而動(dòng)了吧。湊巧，小編最近向業(yè)內(nèi)的專家咨詢了一下氧化鋯除手機(jī)背板、義齒等十八般應(yīng)用外是否還有其它新應(yīng)用，他就給小編提到了一個(gè)與“氧化鋯”和“鋰”都密切相關(guān)的新應(yīng)用——包覆ZrO2鋰離子篩。
懂行的朋友看到鋰離子篩想必大概也知道是怎么一回事了。鋰是近年來最熱門的有色金屬，用來生產(chǎn)鋰電池的材料碳酸鋰的價(jià)格今年更是一路走高。近兩個(gè)月價(jià)格上漲尤為明顯，今年10月以來，碳酸鋰價(jià)格已上漲超過100%。這種瘋狂的上升速度，主要是由市場(chǎng)供不應(yīng)求引起的，而提高碳酸鋰產(chǎn)能的關(guān)鍵之一在于原料的保障——鋰礦資源及穩(wěn)定高質(zhì)量的提鋰技術(shù)都缺一不可。
本文主角——錳系鋰離子篩吸附法正是一種在鹵水提鋰中的成功應(yīng)用，而這項(xiàng)包覆ZrO2鋰離子篩的技術(shù)，則有望彌補(bǔ)鋰離子篩在實(shí)際操作時(shí)存在的一些問題，提高其穩(wěn)定性。
“鋰”在哪兒？
根據(jù)Roskil統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球鋰資源的76%集中分布在鹽湖中，世界最大的三家鋰鹽生產(chǎn)商SQM、雅寶、FMC均有鹽湖提鋰產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)已探明的鋰資源（金屬當(dāng)量）儲(chǔ)量約為642.53萬噸，保有儲(chǔ)量約362.6%，而其中71%的鋰資源存在于青海和西藏的鹽湖之中，若能夠加以開發(fā)，必定能極大地緩解我國(guó)內(nèi)對(duì)鋰資源的需求壓力，這也難怪為什么鹽湖提鋰成為了業(yè)內(nèi)的關(guān)注焦點(diǎn)。
然而，我國(guó)大部分鹽湖資源的特點(diǎn)是鎂含量高，鋰含量低，鎂、鋰比高，提取分離困難，難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但有難度不代表不可能，今年9月，中國(guó)五礦所屬五礦鹽湖有限公司就利用與國(guó)內(nèi)外高校、科研院所的合作成果——“納濾膜分離提鋰技術(shù)”，順利使首批150公斤工業(yè)級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品在青海一里坪鹽湖下線。
ZrO2助“鋰”提取
目前, 溶液中使用較多的提鋰技術(shù)主要有膜分離法、溶劑萃取法、沉淀法和離子交換吸附法。溶劑萃取法由于有機(jī)溶劑價(jià)格昂貴，并且在大規(guī)模使用過程中會(huì)對(duì)人、設(shè)備等造成潛在的危害，因此其發(fā)展受到了極大的限制。沉淀法是目前提取鋰產(chǎn)品使用較多的一種方法，但這種方法僅限于鋰濃度很高或 Mg/Li 比相對(duì)較低的鹽湖鹵水。
而鋰離子篩吸附法與其他的提取分離方式相比較，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在于它是利用吸附劑結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的超微孔同鋰離子大小相同的“體積效應(yīng)”，使吸附劑對(duì)鋰離子產(chǎn)生選擇性吸附效應(yīng)，達(dá)到從高鎂含量鹽湖鹵水中分離鋰離子的目的。
R.Chitrakar 等研究了不同無機(jī)離子吸附劑對(duì)海水中鋰的吸附性能，結(jié)果表明，非錳系吸附劑除 HSbO3之外對(duì)鋰的吸附容量均很低。沈祥木等基于中國(guó)鹽湖開發(fā)現(xiàn)狀，對(duì)錳氧化物鋰離子篩做了大量研究，制得的離子篩在鹽湖鹵水中對(duì)Li+的吸附量達(dá)到了13 mg/g。
錳系鋰離子篩不僅選擇性好，分離效果卓越，成本還相對(duì)低廉，吸附容量大，不污染溶液，循環(huán)利用率高，尤其適合處理Li+濃度200mg·L-1以下的鹵水或海水，被認(rèn)為是目前較為經(jīng)濟(jì)有效的從溶液鋰資源中提取鋰的技術(shù)。
包覆ZrO2的意義：由于尖晶石鋰錳氧化物是由錳的化合物和鋰的化合物反應(yīng)生成前驅(qū)體，再經(jīng)酸洗脫，使其中的Li+從晶格中脫出，所以骨架中才能只保留了允許 Li+自由通過的通道和位置。
在這個(gè)酸洗過程中，錳會(huì)有少量溶損，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，循環(huán)性能下降，所以降低錳溶損率、提高其尖晶石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就成為了制備鋰離子篩的關(guān)鍵。研究人員發(fā)現(xiàn)，包覆ZrO2可以辦到這一點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面包覆ZrO2后，錳系鋰離子篩的吸附性能變化不大，但循環(huán)穩(wěn)定性提高，結(jié)果更為穩(wěn)定。經(jīng)過10次循環(huán)后，包覆了ZrO2的鋰離子篩的錳溶損率與沒有包覆的鋰離子篩相比有所降低，鋰吸附量有所增加。相信這個(gè)研究結(jié)果必能為鋰離子篩的研究提供重要參