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鋰離子篩前驅體中鋰脫出的動力學研究

1894   編輯:中冶有色網   來源:北京礦冶研究總院  
2023-06-06 16:00:44
離子篩型氧化物是20世紀70年代初由原蘇聯人合成并發現的,它是預先在無機化合物中導入目的離子,在不改變化合物晶體結構的前提下再將目的離子從中抽出,從而獲得具有孔隙構造的無機物質。這種孔隙在有多種離子存在的情況下,具有對原導入目的離子記憶和篩選的能力,故稱“離子篩分效應”,簡稱離子篩[1-3]。 無機氧化物離子篩主要有銻鹽離子篩、銻酸鹽離子篩、二氧化鈦離子篩及二氧化錳離子篩[4-7]。二氧化錳離子篩對提取微量鋰,尤其是在高鎂鋰比的鹵水中提鋰具有選擇性高、提取率高及易連續操作等特點,因此受到國內外研究者的重視[8-14]。 本文利用大洋多金屬結核制備了尖晶石型鋰離子篩前驅體,對前驅體中鋰的脫出動力學進行研究,建立了鋰脫出的數學模型。 1 實驗原料與方法 1.1 試驗原料 前驅體的制備:將Li/Mn摩爾比分別為0.5、0.6、0.7、0.8的大洋多金屬結核與氫氧化鋰充分混合后,在480 ℃預焙燒4 h后在800 ℃焙燒6 h,隨爐冷卻即制得離子篩前驅體。前驅體的XRD譜圖中出現了尖晶石的前十強線,晶型十分完整。SEM圖顯示前驅體以團聚態的顆粒存在,粒徑分布在50~150 μm之間。 圖1 前驅體XRD譜圖 Fig.1 XRD pattern of precursore 圖2前驅體掃描電鏡圖 2000X (Li/Mn 0.7) Fig.2 SEM pattern of precursore 2000X (Li/Mn 0.7) 1.2 實驗方法 將前驅體在恒溫水浴鍋中用低濃度的鹽酸進行脫鋰動力學試驗。試驗液固比為100:1(2000mL:20g),溶液中H+含量是鋰含量的十倍以上,可以認為鹽酸濃度在鋰脫出過程中不變。試驗攪拌速率550 r/min以消除外擴散對浸出過程的影響。 2 結果與討論 2.1前驅體鋰錳摩爾比與鋰脫出的動力學方程 不同鋰錳比對鋰脫出影響數據列入圖3中。為便于作圖計算,令、 ,將圖3中數據按f1-t、f2-t作點圖并過原點對進行線形擬合,擬合直線斜率即為表觀速率常數(),結果如圖4所示。f1-t圖中線性擬合的相關系數R1~R4數值分別為0.9992、0.9994、0.99
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