一种高效制备球形吸附剂的装置和方法与流程

本发明涉及造粒装置和方法，具体涉及一种高效制备球形吸附剂的装置和方法。

背景技术：

1、锂是支持新能源汽车产业发展不可或缺的原料，而我国锂资源储量中有70％以上属于盐湖锂资源，但盐湖锂资源开采技术遇到瓶颈，在2020年盐湖锂资源产量仅只有3.59万吨/年，成本达到了约7-8万元/吨，存在成本高、数量低的问题。

2、因此，开发锂资源成为我国新能源汽车发展中十分重要的环节；如何开发处一种低成本且环保高效，且可快速扩产的盐湖提锂技术，用于迅速提高我国的锂盐产量是锂资源开发的重点和难点。

3、现有锂离子筛吸附技术即为一种可以有效降低成本且提高产量的盐湖提锂技术。但现有锂离子筛吸附技术均需要用到吸附剂，而目前常见的吸附剂造粒方法如剂条法、切割法、重力法、空气造粒法等方法，而现有公开的所有吸附剂的造粒方法中，其所造出的吸附剂颗粒普遍具有圆球率不高、一致性较差的缺陷，吸附剂的吸附效率并不理想。

4、在研发过程中发现，圆球率高、一致性好的吸附剂在吸附过程中会体现出液流分布均匀的特性，从而能够进一步提高吸附剂的吸附效率；因此，如何提高吸附剂的圆球率和一致性是吸附剂制备过程中亟需克服的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术制备的吸附剂存在圆球率不高、一致性较差的缺陷，从而提供解决上述问题的一种高效制备球形吸附剂的装置和方法。

2、其中，圆球率是指形成球形的颗粒的百分比，百分比越高，圆球率越高，反之越低；一致性是指粒径范围是否在特定值范围内的情况，粒径范围越接近特定值范围，一致性越好，反之越差。

3、一种高效制备球形吸附剂的装置，包括：

4、容器，用于盛放浆液原料；

5、模具，由至少两块模板层叠组成，用于插入容器中使浆液原料进入模具形成球形，所述模板上设置有若干组并列设置的半球形凹槽组；所述半球形凹槽组由沿着模具的插入方向顺次设置的若干个半球形凹槽，以及贯穿模板并用于将若干个半球形凹槽连通的连通孔组成；

6、紧固定位件，用于将至少两块模板进行紧固，使紧固后相邻两块模板上相对应的半球形凹槽构成完整的球形腔体；

7、密封件，设置在模具上用于实现对连通孔的封堵。

8、所述容器的内部形状为方形结构，所述模板的形状也设置为方形结构，所述模具的形状为与容器的内部形状相匹配的方形结构。

9、所述模具中模板的数量为三块以上时，位于中间位置处的模板的两面均设置有半球形凹槽组。

10、所述紧固定位件包括贯穿模具中所有模板的通孔，以及通过该通孔将所有模板紧固为一体结构的固定组件；

11、在密封件相同一侧的所述模具上还设置有手把件；

12、所述容器的内表面上设置有与模具相互配合的限位装置。

13、所述密封件为片状结构。

14、所述半球形凹槽的半径为0.2-1.5mm；优选的，所述连通孔的尺寸不大于0.15mm。

15、所述容器底部设置有搅拌装置；

16、和/或，所述容器内设置有保持浆液原料温度的保温装置。

17、一种吸附剂的造粒方法，采用上述的一种高效制备球形吸附剂的装置进行制备。

18、本发明的一种吸附剂的造粒方法，包括：

19、采用吸附剂原料混合配置成浆液原料；

20、将浆液原料加入到容器中，将至少两块模板层叠后，采用紧固定位件进行紧固定位后，将具有连通孔的模具一端插入到容器中，使浆液原料从连通孔一端进入球形腔体直至浆液原料填满球形腔体；

21、当浆液原料从连通孔的另一端溢出时将密封件下压封堵该连通孔；

22、从容器中取出填充有浆液原料的模具，放入20℃以下的水中使浆液原料固化成固态圆球，固化后取下密封件，使模板分离获得固态圆球，固态圆球进行清洗后获得吸附剂成品。

23、所述浆液原料的组成包括：

24、吸附剂粉体 15～40wt％；

25、粘接剂 5～10wt％；

26、溶剂 50～80wt％；

27、优选的，所述吸附剂粉体为具有离子交换特性的粉体，其d50为1-20μm；更为优选的，所述吸附剂粉体为钛氧化物(如li2tio3，li4ti5o12等)、锰氧化物(如limn2o4,li1.6mn1.6o4,li4mn5o12等)和铝基锂吸附剂(如licl·2al(oh)3·nh2o)的至少一种；所述d50是指累计分布为50％时的直径。

28、优选的，所述粘接剂为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；

29、优选的，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；

30、优选的，所述吸附剂原料混合的时间为1-5h，温度为10-50℃，混合时搅拌转速为500～5000rpm；

31、优选的，所述固化的过程为：在水中以100-5000hz频率震荡1h；所述固态圆球的清洗过程为：将固态圆球放入去离子水中进行搅拌1-24小时，清洗次数为1-5次。

32、本发明技术方案，具有如下优点：

33、1.本发明提供的一种高效制备球形吸附剂的装置，可以有效保证装置内球形腔体中的浆液原料固化后能形成的大小一致的固态圆球，有效提高制备得到的成品的圆球率与一致性；并且本发明的装置可以一次实现较多的圆球形吸附剂的制备，显著提高制备吸附剂的效率，达到高效制备的目的。

34、2.本发明提供的一种吸附剂的造粒方法，可以有效利用模具制备出圆球率与一致性更好的成品吸附剂，当其应用在锂离子筛吸附中时，可以提高吸附剂的吸附效率，进一步降低锂离子筛吸附技术的成本并提高产量。

技术特征：

1.一种高效制备球形吸附剂的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器(1)的内部形状为方形结构，所述模板(21)的形状也设置为方形结构，所述模具(2)的形状为与容器(1)的内部形状相匹配的方形结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模具(2)中模板(21)的数量为三块以上时，位于中间位置处的模板(21)的两面均设置有半球形凹槽组。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述紧固定位件(3)包括贯穿模具(2)中所有模板(21)的通孔(31)，以及通过该通孔(31)将所有模板(21)紧固为一体结构的固定组件；

5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述密封件(4)为片状结构。

6.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述半球形凹槽(23)的半径为0.2-1.5mm；优选的，所述连通孔(22)的尺寸不大于0.15mm。

7.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(1)底部设置有搅拌装置；

8.一种吸附剂的造粒方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的一种高效制备球形吸附剂的装置进行制备。

9.根据权利要求8所述的造粒方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的造粒方法，其特征在于，所述浆液原料的组成包括：

技术总结
本发明公开了一种高效制备球形吸附剂的装置和方法，其中，一种高效制备球形吸附剂的装置包括：容器，由至少两块模板层叠组成，用于插入容器中使浆液原料进入模具形成球形，所述模板上设置有若干组并列设置的半球形凹槽组；所述半球形凹槽组由沿着模具的插入方向顺次设置的若干个半球形凹槽，以及贯穿模板并用于将若干个半球形凹槽连通的连通孔组成；紧固定位件，用于将至少两块模板进行紧固，使紧固后相邻两块模板上相对应的半球形凹槽构成完整的球形腔体；密封件，设置在模具上用于实现对连通孔的封堵。本发明的装置可以有效保证装置内球形腔体中的浆液原料固化后能形成的大小一致的固态圆球，有效提高制备得到的成品的圆球率与一致性。

技术研发人员：胡羽
受保护的技术使用者：礼思（上海）材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13