电化学脱嵌法盐湖提锂电极反应动力学研究

电化学脱嵌法盐湖提锂技术具有选择性好、提取率高、环境友好等优点,但提锂速度慢、效率较低。通过对提锂过程进行动力学研究来探明其控制步骤,为该方法的优化提供理论指导。通过系统研究槽电压、反应温度、锂浓度以及涂覆密度等因素对锂提取速率的影响规律,采用收缩核模型进行了动力学拟合分析。相较于其他因素,槽电压对提锂速率的影响显著,提锂反应速控步骤随着槽电压的升高呈现出由化学反应控制到内扩散控制(溶液向电极内部的传质为反应限制步骤)的转变。高槽电压(0.1 V)时,计算所得反应表观活化能为18.9 kJ/mol,锂浓度反应级数为0.382,涂覆密度的依赖系数为-1.46。建立了提锂反应动力学方程。

电化学脱嵌法盐湖提锂多孔LiFePO4电极的制备

电化学脱嵌法盐湖提锂技术因其选择性高、吸附量大、绿色无污染等优点,越来越受到人们的关注,但盐湖卤水矿化度高、黏度大,导致实际提锂速率较低。基于此,以NH_(4)HCO_(3)为造孔剂,制备了具有良好渗透性和传质性能的多孔LiFePO_(4)电极,以改善提锂过程动力学性能。结果表明:造孔改性后电极表面具有微裂纹-微孔的复合结构,可显著强化溶液的传质过程,降低电化学极化。以多孔电极进行电化学脱嵌法提锂,其嵌锂容量由传统电极的25.6 mg(Li)/g(LiFePO_(4))增加至多孔电极的35.2 mg(Li)/g(LiFePO_(4)),且提锂过程的平均电流密度由8.7 A/m^(2)提高至17.9 A/m^(2),提锂效率显著提高。此外采用多孔电极循环提锂30次后容量保持率高达98%,表现出良好的循环性能。

四川高含硫气田产出水提锂工艺技术探索

四川某气田具有高含硫、局部存在底水的特征,气田伴生水日产1000 m^(3)左右,均属于高矿化度型卤水。地层水经过气田低温蒸馏站处理,产生的母液中锂元素含量约为0.25 g/L,远高于单独开采锂的工业品位,具有一定的经济价值。本文针对气田低温蒸馏站母液,围绕电化学脱嵌提锂法,实验配套了产出水除硫、除杂等预处理工艺,研究开发了高含硫气田产出水电化学脱嵌法提锂工艺技术,形成了提锂、沉锂、碳酸锂制备一整套工艺技术路线。根据实验结果,本文的提锂方法具有极佳的选择性提锂效果,地层水锂浓度可降至0.05 g/L以下,锂的直收率均在80%以上。电解材料的吸附容量单周期可以将富锂液的锂浓度浓缩到5 g/L,杂质离子截留率均在98%以上。该方法所得富锂液Li^(+)浓度高、杂质含量低,后续处理方便、成本低,该工艺完全能够满足气田低温蒸馏站母液提锂的需求。本文所形成的提锂方法为该类气井锂资源经济开发作出了有益的尝试,对促进气田开发成本有效降低具有重要示范意义。