中文摘要：

随着全球经济规模的不断扩大，陆地传统矿物资源的日渐枯竭，海底矿物、海盐湖卤水等非传统矿物资源的开发是21世纪人类社会发展和资源可持续利用的必然选择。项目从深海锰结核的增值加工和高效利用，以及海盐湖卤水绿色提锂目的出发，对锰结核的物化性能及结构进行表征，研究锰结核的锂离子交换吸附机理，为结核改性、锂离子筛矿物材料的研制、结核的高效利用提供理论基础。主要研究:(1)深海锰结核的基础性能，特别是纳米微观结构；（2）锰结核改性、制备锂离子筛的机理及动力学；(3)改性结核的离子筛效应及其影响因素；（4）锂离子记忆交换吸附机理及动力学；（5）废旧离子筛材料的理化性能及其镍、钴、铜、锰的综合回收。关键是研究锰结核的锂离子记忆交换吸附行为、锰结核的改性方法以及废旧离子筛中镍、钴、铜、锰的综合回收。

结论摘要：

从深海锰结核的增值加工和高效利用以及海盐湖卤水绿色提锂目的出发，主要研究:(1)深海锰结核的基础性能，特别是纳米微观结构；（2）锰结核改性、制备锂离子筛的机理及动力学；(3)改性结核的离子筛效应及其影响因素；（4）锂离子记忆交换吸附机理及动力学。锰结核具有大量纳米微孔，主要矿物是具有隧道孔道结构钡镁锰矿和层状结构钠水锰矿，为制备离子筛提供了优质的天然骨架和锰源。制备离子筛优化条件为锂锰比在1.0、进行预焙烧处理200℃保温2h、600℃保温6h、升温速率10℃/min、80℃硫酸加热洗涤前驱体。离子筛的饱和吸附容量为19.5mg/g。卤水中阳离子的吸附顺序为Li+>>Ca2+>Na+>Mg2+>K+。锂镁、锂钙的分离系数分别达到2798.96 和92285.71。离子筛吸附锂是氧化还原和离子交换机理的共同作用，并以离子交换吸附为主，而氧化还原则是离子筛中锰溶损的主要原因。对锂离子的交换速度较快，大约1小时左右达到平衡，交换速度符合Elovich方程。主要成果和创新形成了用天然矿物制备具有高的分离效果的锂离子筛，克服了传统制备原料都是锰的氧化物，成本高的缺点。