本公开属于锂渣资源化利用,具体涉及一种由碱性锂渣制备磁性沸石吸附剂的方法、磁性沸石吸附剂及应用。
背景技术:
1、锂是原子量最小的金属,化学性质活泼,可制造各种各样的合金,由于性能优良被广泛应用于高能电池、储能、航空航天、受控核反应等多个新兴行业和领域,享有“能源金属’、“宇航合金’、“白色石油、“21世纪最有应用潜力的金属”等美誉,是高科技新兴产业所必需的高端材料。当前全球锂资源的供应来源主要为澳大利亚的锂精矿、南美地区的盐湖卤水以及中国的盐湖卤水、锂辉石和锂云母等。而锂云母在精选及生产碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等过程中会产生大量的固体废渣,通常每生产1t锂盐将产生50~60t锂渣。以江西宜春为例,2022年宜春市碳酸锂产量23.25万吨,产生锂渣1280万吨(其中含锂云母渣440万吨),预计2030年实现碳酸锂产能70万吨,将产生锂渣4100万吨(其中含锂云母渣1500万吨),加上累积的锂云母渣,目前仅宜春一个城市的锂渣就达几千万吨,如何合理处置利用大宗锂渣是我国产业升级面临的重要技术难关。其中,锂云母渣中含有一定的tl、be、ba、hg、pb、cd、cr等重金属物质,露天堆放和填埋会威胁周边土壤环境和地表水、地下水资源的安全,如何科学处置、综合利用长石粉和锂渣已成为锂电新能源产业发展亟待解决的问题。
2、目前,已有将锂渣制备沸石实现固体废物的高附值利用,同时解决锂渣的环保问题,但是,由于其他地区以锂辉石提锂居多,因此大多是对锂辉石矿渣进行处理,该锂辉石锂渣为酸性渣,在对其处理时,需要加入大量的碱熔剂,这会造成一定的试剂浪费,
3、增加生产成本,并且,在预处理过程中还需要脱酸和除铁的过程,处理方法较为复杂,该方法也无法直接应用于呈碱性的锂云母冶炼渣中。另外,目前基于锂辉石矿渣合成的是单一种类的沸石,例如、x型沸石等,将其常作为分子筛用于吸附阳离子重金属,无法满足对阴离子重金属的吸附,应用范围较为局限。而江西宜春市以锂云母提锂为主,针对锂云母冶炼渣进行协同处理的较少,并且,锂云母冶炼渣为碱性渣,与锂辉石矿渣不同,无法直接基于锂辉石矿渣的处理方法对其进行处理,因此,有必要提出一种新的针对碱性锂渣的协同处理方法。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种由碱性锂渣制备磁性沸石吸附剂的方法、磁性沸石吸附剂及应用。
2、本公开的一方面,提出一种由碱性锂渣制备磁性沸石吸附剂的方法,所述方法包括:
3、对碱性锂渣依次进行水洗除杂、烘干、球磨、过筛处理,得到预处理料;
4、在所述预处理料中加入碱熔剂,在温度为300-800℃下碱熔处理6-8h,得到熟料;
5、将所述熟料研磨成粉末,并在粉末中加入水,经老化处理、晶化处理、过滤洗涤,调节ph值以及干燥处理制得磁性沸石吸附剂,所述磁性沸石吸附剂为naa沸石、nax沸石和羟基方钠石沸石中的一种或两种。
6、可选地,所述碱熔处理温度为350℃时,所述磁性沸石吸附剂为羟基方钠石沸石;
7、所述碱熔处理温度为350-500℃时,所述磁性沸石吸附剂为羟基方钠石沸石和nax沸石;
8、所述碱熔处理温度为500℃时,所述磁性沸石吸附剂为nax沸石;
9、所述碱熔处理温度为500-800℃时,所述磁性沸石吸附剂为nax沸石和naa沸石;
10、所述碱熔处理温度为800℃时,所述磁性沸石吸附剂为naa沸石。
11、可选地,所述碱熔处理温度为350℃时,所述羟基方钠石沸石的结晶度为88%;
12、所述碱熔处理温度为500℃时,所述nax沸石的结晶度为96%;
13、所述碱熔处理温度为800℃时,所述naa沸石的结晶度为90%。
14、可选地,所述碱性锂渣的ph值为8.2~8.8;和/或,
15、所述碱性锂渣包括sio2、alo3以及fe2o3。
16、可选地,所述碱熔剂采用单一碱熔剂或混合碱熔剂;其中,
17、所述单一碱熔剂为naoh、na2o、koh或na2co3;
18、所述混合碱熔剂为na2co3与na2o2的混合物或na2co3与na2b4o7的混合物。
19、可选地,所述碱熔剂与所述锂渣的碱/硅摩尔比为(2~2.2):1。
20、可选地,在粉末中加入水时,使得熟料与水的质量比例为1:(11~13)。
21、可选地,所述老化处理的温度为20-30℃,时间为10-15h;和/或,
22、所述晶化处理的温度为85-100℃,时间为7-9h;和/或,
23、所述干燥处理的温度为100-120℃,时间为3-5h;和/或,
24、ph值调节为8.8-9.5。
25、本公开的另一方面,提出一种磁性沸石吸附剂,根据前文记载的所述的方法制得。
26、本公开的另一方面,提出一种磁性沸石吸附剂的应用,采用前文记载的所述磁性沸石吸附剂应用于吸附废水和土壤中阳离子重金属和/或阴离子重金属。
27、本公开提出一种由碱性锂渣制备磁性沸石吸附剂的方法、磁性废水吸附剂及其应用,方法包括:对碱性锂渣依次进行水洗除杂、烘干、球磨、过筛处理,得到预处理料;在预处理料中加入碱熔剂,经碱熔处理,得到熟料;将熟料研磨成粉末,并在粉末中加入水,经老化处理、晶化处理、过滤洗涤,调节ph值以及干燥处理得到至少一种磁性沸石吸附剂。本公开首次对锂云母渣进行了综合处理,基于其呈弱碱性,可减少碱熔药剂的使用,且通过采用改进的两步熔融水热法,并调控碱熔过程可合成多种不同种类的沸石分子筛,实现高纯度磁性沸石的制备,同时实现锂云母渣的高附值资源化利用。
1.一种由碱性锂渣制备磁性沸石吸附剂的方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱熔处理温度为350℃时,所述磁性沸石吸附剂为羟基方钠石沸石;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碱熔处理温度为350℃时,所述羟基方钠石沸石的结晶度为88%;
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱性锂渣的ph值为8.2~8.8;和/或,
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱熔剂采用单一碱熔剂或混合碱熔剂;其中,
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱熔剂与所述锂渣的碱/硅摩尔比为(2~2.2):1。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在粉末中加入水时,使得熟料与水的质量比例为1:(11~13)。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述老化处理的温度为20-30℃,时间为10-15h;和/或,
9.一种磁性沸石吸附剂,其特征在于,根据权利要求1至8任一项所述的方法制得。
10.一种磁性沸石吸附剂的应用,其特征在于,采用权利要求9所述的磁性沸石吸附剂应用于吸附废水和土壤中的阳离子重金属和阴离子重金属。