高锂溶液中钙镁离子脱除研究

针对树脂吸附法提锂获得解吸液,经过浓缩后得到高锂溶液,但其中含有一定量的钙镁离子,会影响后续碳酸锂产品的纯度,需进行除杂工艺研究。论文重点研究了双碱除杂效果以及树脂吸附深度除钙。结果表明,碳酸钠和氢氧化钠沉淀法可有效去除高锂溶液中的Mg2+和Ca2+,另外,Amb.IRC 748螯合树脂具有很高的Ca2+选择吸附能力,且吸附速率较快。     

直接沉淀法制备纳米ZnO粉体

以Zn（NO3）2·6H2O和ZnSO4·7H2O为锌源，以Na2CO3、（NH4）2CO3、NH3·H2O、NaOH作为沉淀剂，采用直接沉淀法制备了纳米氧化锌粉体。采用XRD和TEM测试手段对纳米氧化锌粉体进行了表征。结果表明：沉淀剂为Na2CO3时制备的纳米氧化锌粉体的晶体尺寸约为I5nm～40nm，浓度对纳米氧化锌粉体的粒径基本没有影响。在500℃煅烧2h后得到纳米氧化锌粉体具有六方纤锌矿结构。以（NH4）2CO3作沉淀剂，返滴定法制得的纳米氧化锌粉晶形完整、颗粒粒度分布较窄且粒径较小、分散性好。     

柴达木盆地油田卤水提锂实验研究

富含Li 的油田卤水通过盐田自然蒸发得到浓缩母液老卤,老卤除Ca2 、Mg2 等离子后,加Na2CO3沉淀得到合格的碳酸锂产品.     

液相沉淀法制备In2O3纳米粉

以无机盐为原料,采用液相沉淀法制备纳米In2O3粉体,研究了沉淀反应条件及沉淀后处理等对纳米In2O3粉体质量的影响.利用TG-DSC,FT-IR,XRD,SEM和EDS等分析手段对所制纳米In2O3粉体的结构、粒度、形貌、成分等进行了表征.结果表明:该法制备的In2O3纳米粉具有立方晶系结构、纯度较高、颗粒均匀呈球形、分散性良好、平均粒径为80 nm左右.     

盐湖卤水碳酸锂提取工艺过程研究

青藏高原的盐湖卤水锂储量丰富,通过盐田蒸发浓缩,去除卤水中的绝大部分Na+、K+、SO42-、Cl-、Mg2+,可以使镁锂比降到8～12,锂离子质量分数也可达到0.5%以上。以蒸发浓缩后的富锂卤水为原料,选用碳酸钠和氢氧化钠为沉淀剂分两步沉淀除镁,之后用碳酸钠为沉淀剂提锂,通过对此工艺过程中的各个阶段进行实验,最终可以得到纯度和收率较高的粗级碳酸锂产品。     

苛化法盐水精制原理及自动化控制

讨论苛化液配制的原理,以及如何确定灰乳与碱液的体积比,以降低精盐水中Mg2+、Ca2+的含量,并推导出苛化液中NaOH、Na2CO3浓度的计算公式,并根据这些公式指导精制除Mg2+、Ca2+的自动化控制。     

非均相沉淀法制备Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+荧光粉

用非均相沉淀法首次合成了名义化学式为Ba2.88MgSi2O8:0.02Eu2+,0.1Mn2+的Eu2+、Mn2+共掺杂Ba3MgSi2O8荧光粉.用XRD、SEM和荧光光谱进行表征,并与相同条件下用高温固相法合成的荧光粉作对比.研究沉淀反应温度、金属离子浓度对非均相沉淀法制备荧光粉相纯度和发光性能的影响.结果表明:相对于高温固相法,非均相沉淀法可在更低的温度下合成相纯度高的荧光粉,且粉末颗粒呈近球状,粒径均匀,粉末基本无团聚;沉淀反应温度为40℃,在此温度下,金属离子溶液滴加完毕后,继续搅拌2h,并在室温下陈化24h,金属离子浓度为0.30mol/L左右时为最宜.     

苛化法精制盐水

讨论苛化法配置的原理,以及如何确定灰乳与碱液的体积比,以降低精盐水中Mg2+,Ca2+的含量,并推导出苛化液中NaOH,Na2CO3浓度的公式,如何利用现有设备提高其利用率.     

超细氢氧化镁粉体的制备研究

以氨水为沉淀剂与氯化镁反应,直接沉淀法制备氢氧化镁,研究反应温度、反应时间、Mg2+的初始浓度、原料配比对产品粒径与形貌的影响,产品使用粒度分析仪、XRD、红外与透射电镜表征,在最佳反应条件(温度35℃,时间30 min,Mg2+浓度1.0 mol/L,摩尔比1∶6)下,制备得到片状,粒径150 nm超细氢氧化镁粉体。     

磷酸二氢钾溶液脱钙实验研究

采用K2CO3及NH4HCO4作为除杂剂,对萃取法制备KH2PO4过程中的钾料液进行脱Ca2+实验研究,考察碳酸盐脱除Ca2+对KH2PO4产品质量的影响。结果表明,K2CO3比NH4HCO3更适合作为KH2PO4溶液的除杂剂,同时,热过滤操作有助于脱Ca2+液的分离,并提高产品性能。     

纳滤和反渗透组合回收盐湖提锂尾液中锂的研究

盐湖提锂后的尾液中仍含有大量的锂,直接外排至盐田会造成锂资源的浪费,并且会对盐湖系统造成破坏,而降低提锂尾液中的镁锂比是回收提锂尾液中锂的关键。采用纳滤和反渗透组合工艺成功地回收了提锂尾液中的锂。考察了7种型号的纳滤膜对提锂尾液中镁锂分离的效果,结果表明1号纳滤膜的分离效果最好。以1号纳滤膜为纳滤元件,考察了纳滤膜在不同的过滤压力、实验温度和提锂尾液稀释倍数条件下对提锂尾液中镁锂分离的效果,得到较优操作条件：过滤压力为4 MPa、提锂尾液稀释倍数为6倍、实验温度为35 ℃。以1号纳滤膜为纳滤元件,在较优操作条件下采用二级纳滤对提锂尾液进行镁锂分离,再通过反渗透对富锂液相进行浓缩,得到镁锂质量比为13.8、锂离子质量浓度为0.39 g/L的富锂液相。富锂液相经过浓缩除杂,然后与纯碱反应,可制备电池级碳酸锂。纳滤截留的镁离子含量较高的液相则外排至尾液池,经蒸发浓缩排入盐田再回收利用。     

锂电解过程中杂质元素的电化学行为

采用循环伏安法研究了锂电解过程中杂质元素的电化学行为。电解过程中杂质元素镁将优先于锂在阴极析出, 然后是金属锂的欠电位沉积形成镁锂合金, 最后才是金属锂的析出, Mg ²⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为1.44×10 ^-5 cm ²/s;微量的Ca ²⁺即发生钙锂共沉积;在含少量氯化钠的熔盐体系中, 杂质元素钠被锂还原并形成合金, 随着电解质体系中氯化钠含量的增加, 金属锂中的钠含量有较大的增加;杂质元素铁优先于锂在阴极析出, 在阴极被还原成海绵铁使阴极钝化, 引起熔盐体系锂的析出电流急剧降低, Fe ³⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为3.14×10 ^-5 cm ²/s。     

Investigation of solution chemistry to enable efficient lithium recovery from low-concentration lithium-containing wastewater

In the production of lithium-ion batteries (LIBs) and recycling of spent LIBs, a large amount of low-concentration lithium-containing wastewater (LCW) is generated. The recovery of Li from this medium has attracted significant global attention from both the environmental and economic perspectives. To achieve effective Li recycling, the features of impurity removal and the interactions among different ions must be understood. However, it is generally difficult to ensure highly efficient removal of impurity ions while retaining Li in the solution for further recovery. In this study, the removal of typical impurity ions from LCW and the interactions between these species were systematically investigated from the thermodynamic and kinetics aspects. It was found that the main impurities (e.g., Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺) could be efficiently removed with high Li recovery by controlling the ionic strength of the solution. The mechanisms of Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ removal were investigated to identify the controlling steps and reaction kinetics. It was found that the precipitates are formed by a zero-order reaction, and the activation energies tend to be low with a sequence of fast chemical reactions that reach equilibrium very quickly. Moreover, this study focused on Li loss during removal of the impurities, and the corresponding removal rates of Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ were found to be 99.8%, 99.5%, 99%, and 99.7%, respectively. Consequently, high-purity Li₃PO₄ was obtained via one-step precipitation. Thus, this research demonstrates a potential route for the effective recovery of Li from low-concentration LCW and for the appropriate treatment of acidic LCW.     

水热法脱除碳酸锂中微量硫杂质的研究

以工业级碳酸锂为原料,采用水热法脱除其中的微量硫杂质制备电池级碳酸锂,探究了水热温度、水热时间对硫杂质脱除效果的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等方法对产物形貌和结构做了表征。研究结果表明,硫杂质主要以Li2SO4形式存在,吸附在碳酸锂表面;水热过程改善了碳酸锂的结晶性,减少了晶体表面活性位点,降低了表面硫杂质的吸附量。在温度为140 ℃、水热反应4 h后碳酸锂质量分数提高至99.8%,SO42-的质量分数降至6.30×10-4,均符合电池级碳酸锂行业标准（YST 582—2013）。     

深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂

西藏有丰富的卤水锂资源,笔者通过多年的研究,开发了一种对西藏扎布耶盐湖卤水中得到的碳酸盐型锂精矿进行加工提纯的新工艺--深度碳化法。在一定的二氧化碳压力、一定的反应温度下,固体碳酸锂精矿可以变为可溶于水的碳酸氢锂,从而与不溶杂质分离,然后经过树脂交换除杂质、加热分解、精制洗涤、烘干、粉碎,得到电池级碳酸锂。这种新工艺与现行的苛化法工艺相比有以下几大优点：工艺简单、流程短、物料流通量小、金属回收率高、污染小、成本低、投资少,是目前最有前途的一条工艺路线。此新工艺已经获得国家发明专利（CN,102502720）。     

高镁锂比盐湖卤水中锂镁沉淀法的分离研究

采用改进的沉淀法进行锂镁分离,解决我国青海高镁锂比盐湖卤水中提锂的工艺难题.配制镁锂浓度比为44的模拟卤水(含110 g/L Mg2+、2.5 g/LLi+),以氢氧化钠为主沉淀剂,以吐温-80、聚丙烯酰胺及晶种为辅助沉淀剂,来改进氢氧化镁沉淀的颗粒大小及其形态,使生成的氢氧化镁易于过滤,锂离子吸附损失减小.取10 mL模拟卤水,以50 mL(2 mol/L)氢氧化钠、0.5 mL吐温-80、0.03 g聚丙烯酰胺、0.03 g晶种构成复合沉淀剂,反应温度为60℃,溶液pH 12～13,则沉淀除镁率达99.9％,锂离子吸附损失率低于2％,过滤速度大大提高.采用SEM、XRD、粒度分布、热分析对氢氧化镁晶体的形貌和结构进行了分析,结果表明辅助沉淀剂的加入能有效地改变氢氧化镁沉淀的颗粒大小及其形态.     

CaCl2-HCl-H2O体系中铁、镁、铝对 二水硫酸钙转晶过程影响研究

以CaCl2-HCl-H2O电解质溶液为转晶介质,在70 ℃、3.5 mol/kg氯化钙、0.5 mol/kg 盐酸的实验条件下,研究金属杂质Mg2+、Al3+、Fe3+对二水硫酸钙转半水硫酸钙的转晶时间、晶体形态变化的影响。以结晶水含量变化确定转晶时间,以晶体图片表征晶体形态的变化。结果表明：在该体系中,杂质离子促进转晶过程的进行。当Mg2+、Al3+质量分数超过0.01%后,转晶时间分别缩短至1.5、1.0 h左右后趋于稳定;当Fe3+质量分数超过0.001%后,转晶时间缩短至1.0 h左右后趋于稳定;杂质离子含量较低时,不同金属杂质离子对转晶过程促进作用的大小顺序为Al3+＞Fe3+＞Mg2+;晶体逐渐由片状变为针状,且维持针状形态。     

硫酸铵法利用中低品位锂瓷土矿制备碳酸锂技术研究

针对江西宜丰地区氧化锂质量分数<2.0%以下中低品位锂瓷土矿,研究了硫酸铵法提取碳酸锂技术路线。首先,利用二步焙烧工艺,有利于脱氟、提高锂浸出率,并且能够有效防止结窑现象发生。在浸出液除杂过程中,采用成矾除铝的方法将大量溶出的铝离子转变为KAl（SO₄）₂·12H₂O、NH₄Al（SO₄）₂·12H₂O等有价值复盐,规避了传统石膏法产生的大量固废,有70%的铝离子被转变为矾盐晶体,同时带出大量的结晶水,减轻后续浓缩压力,对比传统的石膏法产生大量固废而言,其优点是显而易见的。碳化反应产品的XRD以及氧化锂含量分析表明,碳酸锂的纯度达到99%以上,全程锂收率为50%~60%。作为提锂实验对比,采用宜春414矿锂质量分数为4.0%的锂云母,由于414矿样中铝的相对含量更低,导致相同的除杂难度下得到的414矿样中浸出液锂离子浓度更高,浓缩倍数更小,414矿样的锂回收率更高。实验结果表明,中低品位锂瓷土提锂的工艺规律,通过适当改变参数,能够应用于难度更低的高品位的锂云母提锂过程。     

镁离子掺杂锂离子电池硅酸锰锂正极材料

以MgAC2为掺杂剂,葡萄糖碳化为碳包覆源,通过溶胶凝胶法制备了含有镁离子的硅酸锰锂正极材料前驱体,在惰性气保护下经高温焙烧得到碳包覆的硅酸锰锂正极材料.对镁离子掺杂对硅酸锰锂物理和电化学性能的影响进行了探讨.交流阻抗和循环伏安测试表明,碳包覆和低含量镁离子掺杂不会破坏硅酸锰锂的材料,并且显著提高了电子传导过程的电导率...