CN105555978B - 海水锂回收装置、锂回收站以及利用曝气的脱锂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于回收海水等溶液中的锂的装置，涉及一种使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置、锂回收站以及利用曝气的脱锂装置。所述海水锂回收装置其为回收海水中的锂的装置，其包括：锂吸附装置(70)，位于近海，并吸附海水中的锂；锂分离装置(80)，位于沿岸或毗邻沿岸的陆地上，并分离所述锂吸附装置(70)中吸附的锂，以获得锂；吸附锂移动装置(90)，将所述锂吸附装置(70)中吸附锂的部分移动并供给至锂分离装置(80)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于回收海水等溶液中的锂的装置。
背景技术
近日成为热门话题的贵金属矿产资源枯竭问题，预计将在不久的将来会成为阻碍人类文明发展的绊脚石。
鉴于经济性的考虑，锂矿物资源是稀缺资源，在全世界陆地开采量仅为410余万吨，且预计将在未来10年内枯竭。
这种锂资源仅集中在部分国家，而对于锂资源储量极少的韩国等国家而言，采用从矿石和盐湖中提取锂的方法是不现实的。
但是，据悉在海水溶解资源中，即使锂含量仅为0.17mg/l，但溶解总量也达到2300亿吨，即存在大量的锂。
因此，能够选择性地提取溶解在海水中的特定贵金属离子的矿物回收技术，可降低对外国资源的依赖程度，并能够稳定地供应资源，从而对国民经济的发展动力具有很高的价值，且对于国家可持续的经济发展而言，是一个很重要的技术。
有关回收海水中的贵金属的现有技术中，大部分的研发重点放在用于选择性地去除特定金属离子的无机或有机物质的离子交换和吸附技术上。
尤其，锂离子筛()一般是通过将锰氧化物等无机化合物颗粒嵌入(embeded)聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)等聚合物中，或者装入由聚合物膜构成的贮存体中，选择性地进行离子交换，然后进行酸处理的技术进行回收。
上述的现有技术具有从海水中的锂回收率高的优点。
但是，吸附特定离子所需的时间很长，因此经济性和效率低，而且在如离子分离工艺等回收离子的后续工序中，需要使用酸等有毒物质，因此具有引发系统腐蚀和环境污染等问题的缺点。
为了解决上述的问题，本申请的发明人提出了韩国授权专利第10-1136816号。
上述技术中，包括吸附锂等金属离子的电极模块，并通过泵使存在金属离子的溶液流动至电极模块，以便锂离子吸附在施加有-电极的电极模块。
并且，当分离所吸附的锂离子时，改变电极的极性，使锂离子从电极模块中分离，以便回收海水等溶液中所含的锂。
另一方面，现有的从海水中回收锂的技术，因吸附剂性能有限，要在远海深处进行，然而为了从海水中回收锂，需要庞大的系统建设费用和运营费用，在商业化方面存在很大的困难，而且气象条件好的天数不多，从而可驱动的时间也较少，且存在因台风和大浪等引起的安全性问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种经济效益高、受气象条件影响较小、且驱动时间长、安全性更高的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置。
并且，本发明的另一目的在于，提供一种能够最大限度地减少回收海水中含有的锂所需的动力的锂回收站。
并且，本发明的又一目的在于，提供一种利用曝气的锂脱附装置，在通过注入耐酸水槽内的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子来生成锰氧化物的工序中，即使锂锰氧化物的重量很重，也能够很容易地提高酸溶液与锂锰氧化物的反应速度。
(二)技术方案
本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置，包括：锂吸附装置70，位于近海，并吸附海水中的锂；锂分离装置80，位于沿岸或毗邻沿岸的陆地上，并分离所述锂吸附装置70中吸附的锂而获得锂；吸附锂移动装置90，将所述锂吸附装置70中吸附有锂的部分移动并供给至锂分离装置80。
并且，所述吸附锂移动装置90沿着线路移动吸附有锂的锂吸附剂，并供给至锂分离装置80。
并且，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置，包括：锂吸附装置70，位于近海，并吸附海水中的锂；高浓度锂溶液制备装置85，其位于近海，分离所述锂吸附装置70中吸附的锂，以形成高浓度的含锂溶液；锂提取装置86，其位于沿岸或毗邻沿岸的陆地上，接收通过所述高浓度锂溶液制备装置85得到的高浓度锂溶液，并提取锂；锂溶液供给装置95，其将通过所述高浓度锂溶液制备装置85得到的高浓度锂溶液供给至锂提取装置86。
并且，所述锂溶液供给装置95包括连接高浓度锂溶液制备装置85和锂提取装置86的供给管道95a和向所述供给管道95a供给高浓度锂溶液的泵95b。
并且，所述锂吸附装置70包括：第一电极10，载体11表面涂覆有包含锰氧化物的吸附剂12；第二电极20，其浸渍在含有锂的海水中，与所述第一电极10隔开距离并相对设置，且被施加电；以及供电装置30，向所述第一电极10和所述第二电极20供电，并能够给所述第一电极10和所述第二电极20分别施加负极(-极)和正极(+极)。
本发明的锂回收站1000，其特征在于，包括：漂浮物100，漂浮在海上；移动装置200，设置在所述漂浮物100上，用于移动锂吸附剂110；吸附槽300，设置在所述漂浮物100上，下面开口，并与海水连通，在锂吸附剂10浸渍在漂浮物下面的海水中的状态下吸附锂离子；罐笼310，与所述吸附槽300的下面结合，用于将所述锂吸附剂110以浸渍在海水中的状态叠放；洗涤槽400，设置在所述漂浮物100上，用于对通过所述移动装置200在所述吸附槽300中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂10进行洗涤；脱附槽500，设置在所述漂浮物100上，用于对通过所述移动装置200在所述洗涤槽400中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂110的锂离子进行脱附。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述漂浮物100还包括洗涤液贮罐和锂脱附液贮罐，所述洗涤液贮罐用于贮存供给至所述洗涤槽400的洗涤液，所述锂脱附液贮罐用于贮存在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述漂浮物100还包括锂脱附液输送装置，所述锂脱附液输送装置用于向沿岸或毗邻沿岸的陆地供给在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述漂浮物100还包括洗涤液输送装置，所述洗涤液输送装置用于从沿岸或毗邻沿岸的陆地供应所述洗涤槽400所需的洗涤液。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述移动装置200包括：起重机210，设置在所述漂浮物100上；链条220，与所述起重机210连接；以及框架230，与所述链条220连接，且内部容纳有锂吸附剂110。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述锂回收站1000还包括发电装置600，所述发电装置设置在所述漂浮物100上，利用柴油和太阳能生产电力，并供给至所述起重机210。
并且，所述锂回收站1000，其特征在于，所述锂回收站1000还包括支撑装置800，所述支撑装置800包括固定于所述漂浮物100周边的海上地基上的多个支柱810和接所述支柱810和所述漂浮物100的多个连接绳820。
本发明的利用曝气的锂脱附装置2000，其特征在于，包括：壳体1100，其上面开口，且内部贮存酸溶液；锂反应物1200，其外壁由多孔聚合物膜构成，且内部贮存锂锰氧化物，并插入所述壳体1100内部，通过锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物；以及曝气装置1300，其包括空气供给装置1310、第一空气管1320、第二空气管1330以及曝气箱1340，其中，所述空气供给装置设置在所述壳体1100的外侧，所述第一空气管与所述空气供给装置1310连接，并设置在所述壳体1100的内部，所述第二空气管与所述第一空气管1320连接，并设置在所述壳体1100内部的底面，且所述第二空气管的表面上形成有喷射空气的冲孔1331，所述曝气箱设置在所述壳体1100内部，并形成有喷射所述冲孔1331输送的空气的多个气孔1341。
并且，所述利用曝气的锂脱附装置2000，其特征在于，所述锂脱附装置2000中，所述壳体1100内部设置有多个所述曝气箱1340。
并且，所述利用曝气的锂脱附装置2000，其特征在于，所述曝气装置1300中，形成在所述第二空气管1330上的冲孔1331宽于形成在所述曝气箱1340上的气孔1341。
并且，所述利用曝气的锂脱附装置2000，其特征在于，还包括通气道1400，所述通气道包括上盖1410、鼓风机1420、支架1430以及轮子1440，其中，所述上盖设置在所述壳体1100的开口的上面，所述鼓风机1420贯穿结合到所述上盖1410的上面，并吸入所述壳体1100内部生成的锂离子，所述支架与所述上盖1410的周围面下端结合，所述轮子与所述支架1430的下端结合。
使用利用曝气的锂脱附装置的锂脱附方法，其特征在于，包括：第一工序，将所述锂反应物插入所述壳体内部，通过贮存在所述锂反应物中的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度；以及第二工序，插入海水中，并通过在所述第一工序中生成的锰氧化物与海水的反应，海水中含有的锂离子吸附于所述锰氧化物，由此重新生成锂锰氧化物。
并且，所述锂脱附方法，其特征在于，所述锂脱附方法还包括第三工序，将在所述第二工序中生成的锂锰氧化物重新插入所述壳体内部，并通过所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度。
(三)有益效果
本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置，能够在气象条件比远海好的近海上进行从海水中吸附锂的工艺，且回收所吸附的锂的工艺能够移动至沿岸上的设备以在沿岸中进行，因此，具有经济效益高、受气象条件影响较小、且驱动时间长、安全性更高的优点。
并且，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置中，吸附锂移动装置是沿着线路移动吸附锂的电极等锂吸附剂，并供给至锂分离装置，因此具有能够简化海上作业的优点。
并且，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置，在近海制备高浓度锂溶液，并通过供给管道和泵供给至沿岸，由此提取锂，当从近海到沿岸的地形平坦时，便于设置供给管道，因此经济效益高。
本发明的锂回收站包括：漂浮物，漂浮在海上；移动装置，设置在所述漂浮物上，用于移动锂吸附剂；吸附槽，设置在所述漂浮物上，下面开口，并与海水连通，在锂吸附剂浸渍在漂浮物下面的海水中的状态下吸附锂离子；罐笼，与所述吸附槽的下面结合，用于将所述锂吸附剂以浸渍在海水中的状态叠放；洗涤槽，设置在所述漂浮物上，用于对通过所述移动装置在所述吸附槽中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂进行洗涤；脱附槽，设置在所述漂浮物上，用于对通过所述移动装置在所述洗涤槽中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂的锂离子进行脱附，，从而无需用于引入海水的动力，因此能够最大限度地减少回收海水中含有的锂所需的动力。
在通过注入耐酸水槽内的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子来生成锰氧化物的工序中，即使锂锰氧化物的重量很重，本发明的利用曝气的锂脱附装置也能够利用曝气向酸溶液和锂锰氧化物喷射空气，从而具有能够很容易地提高酸溶液与锂锰氧化物的反应速度的效果。
附图说明
图1是本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的概略图，是示出移动并供给吸附有锂的部分的形态的概略图。
图2是示出本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的另一个形态的概略图，是示出具有高浓度锂溶液制备装置的形态的概略图。
图3是用于说明本发明的组件锂吸附装置的一个例子的概略图。
图4是用于说明本发明的组件锂吸附装置的第一电极和第二电极的排列结构的概略图(第一电极和第二电极相隔交替设置，第一电极和第二电极之间设置有绝缘层)。
图5是用于说明本发明的组件锂吸附装置的第一电极和第二电极的排列结构的另一个概略图(设置有多个第一电极，相对于多个第一电极设置有一个第二电极)。
图6是示出两面涂覆锰氧化物吸附剂的金属电极的第一电极和第二电极重复配置的结构的概略图。
图7是本发明的锂回收站的立体图。
图8是本发明的锂回收站的平面图。
图9是本发明的锂回收站的侧视图。
图10是本发明的利用曝气的锂脱附装置的立体图。
图11是本发明的曝气装置的实施例的剖视图。
图12是本发明的利用曝气的锂脱附装置的实施例的立体图。
图13是表示本发明的利用曝气的锂脱附装置的实验例中，通过锂锰氧化物与酸溶液的反应从锂锰氧化物中溶解出锂离子和锰离子的萃取率的图表。
最佳实施方式
下面，参照附图对本发明技术思想进行更详细的说明。
但是，附图只不过是用于进一步具体说明本发明的技术思想而示出的一个例子，本发明的技术思想并不限定于附图所示的形式。
本发明涉及一种使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置、锂回收站以及利用曝气的脱锂装置。
此时，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的锂吸附装置可采用锂回收站。
并且，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的锂分离装置可采用利用曝气的脱锂装置。
下面，对本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置进行说明。
[本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置]
图1是本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的概略图，是示出移动并供给吸附有锂的部分的形态的概略图，图2是示出本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置的另一个形态的概略图，是示出具有高浓度锂溶液制备装置的形态的概略图。
如图1和图2所示，本发明的使用近海锂吸附设备和沿岸锂分离设备的海水锂回收装置包括吸附海水中的锂的锂吸附装置70。
并且，包括锂分离装置80，其分离出锂吸附装置70中吸附的锂而获得锂。
锂吸附装置70和锂分离装置80的各种形态已被公知，因此，将省略其具体说明。
本发明的目的在于提供一种经济效益高、受气象条件影响较小、且驱动时间长、安全性更高的海水锂回收装置。
本申请的发明人提出了如下结构：能够在气象条件比远海好的近海实施从海水中吸附锂的工艺，且回收所吸附的锂的工艺能够移动至沿岸而在沿岸进行。
因此，锂吸附装置70位于近海，并吸附海水中的锂。
并且，锂分离装置80位于沿岸，并分离锂吸附装置70中吸附的锂而获得锂。
如上所述，本发明的锂吸附作业在近海进行，锂回收作业在沿岸进行。
因此，本发明包括吸附锂移动装置90，其将锂吸附装置70中吸附有锂的部分移动并供给至锂分离装置80。
吸附有锂的部分可以是载体表面涂覆有包含锰氧化物的吸附剂的电极。
即，能够将锂吸附装置70中吸附有锂的部分供给至沿岸的锂分离装置80。
这种吸附锂移动装置90可以是沿着线路移动吸附有锂的锂吸附剂，并供给至锂分离装置80的形态。
从锂吸附装置70分离出吸附有锂的部分并移动的过程，可以通过手动操作完成，也可以通过利用机器人等自动化/半自动化方式完成。
上述的结构是将吸附有锂的部分本身从近海供给至沿岸的结构。
这种结构的特征在于，能够简化在近海中实施的工艺。然而，具有实现吸附锂移动装置90所需的费用高的缺点。
为了克服这些缺点，本发明提出了如下结构，即，在近海中制备高浓度的含锂溶液，并通过管道将高浓度的含锂溶液供给至沿岸，从而在沿岸中提取并回收锂。
具体说明上述结构，其包括位于近海以吸附海水中的锂的锂吸附装置70。
并且，还包括高浓度锂溶液制备装置85，其位于近海，分离锂吸附装置70中吸附的锂，以形成高浓度的含锂溶液。
并且，还包括锂提取装置86，其位于沿岸，接收通过近海上的高浓度锂溶液制备装置85得到的高浓度锂溶液，并提取锂。
并且，还包括锂溶液供给装置95，其将通过高浓度锂溶液制备装置85得到的高浓度锂溶液供给至锂提取装置86。
高浓度锂溶液制备装置85可通过使用盐酸等药物分离所吸附的锂的方式或者改变电极极性等方式等使锂分离并包含在溶液中，从而形成高浓度的含锂溶液。
锂提取装置86可通过公知的化学处理工序等制备高纯度锂和多种锂化合物。
锂溶液供给装置95可包括连接高浓度锂溶液制备装置85和锂提取装置86的供给管道95a和向所述供给管道95a供给高浓度锂溶液的泵95b。
在近海上制备高浓度锂溶液后通过供给管道95a和泵95b供给至沿岸以完成提取锂的结构，具有连接近海和沿岸时所需费用少的优点。
尤其，从近海到沿岸的地形平坦时，容易设置供给管道95a，因此经济效益更高。
本发明中，需要使锂吸附装置70具有优异的吸附效率。
为此，可以实施为如图3所示的形态。
图3包括第一电极10，载体11表面涂覆有包含锰氧化物的吸附剂12。
并且，还包括第二电极20，所述第二电极20浸渍在含有锂的海水中，与第一电极10隔开距离且相对设置，并被施加电。
并且，还包括供电装置30，其向第一电极10和第二电极20供电，并能够给第一电极10和第二电极20分别施加负极(-极)和正极(+极)。
这种结构，能够使锂离子迅速且深入扩散到吸附剂12中，与氢离子置换而被吸附。
并且，这种结构能够实现大型化，且具有优异的能源效率和经济性。
在这种结构中，高浓度锂溶液制备装置85可以改变施加在第一电极10和第二电极20的电的极性，给第一电极10施加正极(+极)，给第二电极20施加负极(-极)。
此时，可以使脱附所吸附的锂时使用的脱附液为浓度稀的酸性溶液，从而可以长期反复使用吸附剂。
即，在第一电极10和第二电极20浸渍在稀酸溶液中的状态下，改变施加在第一电极10和第二电极20上的电的极性，使锂分离的同时形成高浓度的锂溶液。
本发明中，还可包括淡水供给装置，其向位于近海的锂吸附装置70或周边设施提供淡水。
这种淡水可用于清洁工作等。
淡水供给装置可以包括连接近海和沿岸的淡水供给管道和供给泵。
未进行说明的附图标记40表示电压表、50表示电流表、60表示绝缘层。
下面，对本发明的锂回收站进行说明。
[本发明的锂回收站]
图7是本发明的锂回收站的立体图，图8是本发明的锂回收站的平面图，图9是本发明的锂回收站的侧视图。
如图7至图9所示，本发明的锂回收站1000可包括漂浮物100、移动装置200、吸附槽300、罐笼310、洗涤槽400、脱附槽500。
所述漂浮物100设置在海上，可形成为板状。
此时，所述漂浮物100可为驳船等无动力船舶或者下侧由悬浮物构成，上侧可形成为矩形桶形状，但本发明并不限定于此。
所述移动装置200设置在所述漂浮物100的上面，具有将吸附剂110分别移动至所述吸附槽300、洗涤槽400、脱附槽500的作用。
在此，锂吸附剂110可使用能够通过离子交换吸附锂的高选择性锂吸附剂110，可使用锰氧化物。
此时，锰氧化物可为尖晶石型锰氧化物，尤其优选为具有三维隧道结构的尖晶石型锰氧化物，进一步优选为以化学式HnMn2-xO4(式中，1≤n≤1.33，0≤x≤0.33，n≤1+x)表示的锰氧化物，最优选为H1.33Mn1.67O4，但并不限定于此。本发明还可使用性能进一步提高的如H1.6Mn1.6O4等变形的锰氧化物。
并且，锰氧化物的表面可形成用于吸附锂离子的多个凹槽( )(未示出)。
所述吸附槽300设置在所述漂浮物100的下面，贯穿结合到所述漂浮物100的下面，且所述吸附槽300的上面和下面开口，由此与海水连通，锂吸附剂110通过所述移动装置200通过所述吸附槽300的上下面的过程中，暴露在位于所述吸附槽300下侧的海水中而海水中含有的锂离子被吸附在锂吸附剂110上。
即，所述吸附槽300并不需要将海水强制引入到锂吸附剂110，而是使锂吸附剂110暴露在海水中来诱导锂吸附反应。
所述罐笼310与所述吸附槽300的下面结合，并位于海水中，且叠放有通过所述吸附槽300上下面的锂吸附剂110。
所述罐笼310可形成为框架形状，并起到防止通过所述吸附槽300的上下面的锂吸附剂110与海上地基接触的作用。
并且，优选地，所述罐笼310由最大限度地防止海水腐蚀的不锈钢制成。
所述洗涤槽400设置在所述漂浮物100的上面，其上面开口，且内部容纳有洗涤液，从而对通过所述移动装置200在所述吸附槽300中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂110进行洗涤。
此时，所述洗涤槽400起到对吸附锂离子的锂吸附剂110上沾有的海水的盐分和杂质进行洗涤的作用。
所述脱附槽500设置在所述漂浮物100上面，其上面开口，且起到对通过所述移动装置200在所述洗涤槽400中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂110的锂离子进行脱附的作用。
此时，所述脱附槽500可回收包含从所述锂吸附剂110中脱附的锂离子的液体。
由此，本发明的锂回收站包括：漂浮物，漂浮在海上；移动装置，设置在所述漂浮物上，用于移动锂吸附剂110；吸附槽，设置在所述漂浮物上，下面开口，并与海水连通，以使锂吸附剂110在浸渍在漂浮物下面的海水中的状态下吸附锂离子；罐笼，与所述吸附槽的下面结合，用于以浸渍在海水中的状态叠放所述锂吸附剂110；洗涤槽，设置在所述漂浮物上，用于洗涤所述吸附槽中通过所述移动装置来移动的吸附有锂离子的锂吸附剂110；以及脱附槽，设置在所述漂浮物上，用于对所述洗涤槽中通过所述移动装置来移动的吸附有锂离子的锂吸附剂110的锂离子进行脱附，从而无需用于引入海水的动力，因此能够最大限度地减少用于回收海水中含有的锂所需的动力。
另一方面，所述漂浮物100还可包括洗涤液贮罐(未示出)和锂脱附液贮罐(未示出)，所述洗涤液贮罐用于贮存供给至所述洗涤槽400的洗涤液，所述锂脱附液贮罐用于贮存在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液。
此时，所述洗涤液贮罐和所述锂脱附液贮罐分别设置在所述漂浮物100内部。
另一方面，所述锂脱附液贮罐可贮存含有在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液的溶液。此时，所述脱附槽500内可贮存少量的溶液，以便含有锂离子。
并且，所述漂浮物100还可包括锂离子输送装置(未示出)，所述锂离子输送装置用于向沿岸或毗邻沿岸的陆地供给在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液。
此时，所述锂离子输送装置可由连接所述脱附槽500与沿岸或者连接所述脱附槽与毗邻沿岸的陆地的第一连接管道构成。
并且，所述漂浮物100还可包括洗涤液输送装置(未示出)，所述洗涤液输送装置用于从沿岸或毗邻沿岸的陆地供应所述洗涤槽400所需的洗涤液。
所述洗涤液输送装置可由连接位于沿岸的洗涤液贮桶(未示出)与所述脱附槽500或者连接位于毗邻沿岸的陆地上的洗涤液贮桶(未示出)与所述脱附槽500的第二连接管道构成。
另一方面，所述移动装置200可包括起重机210、链条220、框架230。
所述起重机210设置在所述漂浮物100的上面，可通过旋转轴的旋转沿上下方向进行旋转。
所述链条220与所述起重机210连接，并且可沿长度方向调节长度。所述链条220可形成为带状。
此时，所述起重机210的一面可结合有搭挂所述链条220的第一扣环(未示出)。
所述框架230与所述链条220连接，且内部容纳有锰氧化物。
此时，所述框架230的一面可结合有搭挂所述链条220的第二扣环(未示出)。
并且，所述锂回收站1000还可包括利用柴油或太阳能等发电的发电装置600和贮存池700。
所述发电装置600设置在所述漂浮物100的上面，具有利用柴油和太阳能产生电力，并将电力供给至所述起重机210和所述漂浮物100照明灯、船舱的冷暖气装置的作用。
所述发电装置600为甲板()，在其上侧可设置利用太阳能产生电力的太阳能电池板。
所述贮存池700设置在所述漂浮物100的上面，贮存在所述脱附槽500中进行脱附的锂脱附液。
贮存在所述贮存池700中的锂离子能够以离子状态或水溶液状态贮存，并供给至地面。
并且，所述锂回收站1000还可包括将所述漂浮物100固定在海上地基的支撑装置800。
所述支撑装置800可包括支柱810和连接绳820。
所述支柱810固定在位于所述漂浮物100周边的海上地基上。
所述连接绳820连接所述支柱810和所述漂浮物100。
因此，所述漂浮物通过所述支撑装置800只能在一定范围内移动。
下面，对本发明的利用曝气的锂脱附装置进行说明。
[本发明的利用曝气的锂脱附装置]
图10是本发明的利用曝气的锂脱附装置的立体图。
如图10所示，本发明的利用曝气的锂脱附装置2000可包括壳体1100、锂反应物1200以及曝气装置1300。
所述壳体1100可形成为上面开口的立方体形状，其内部贮存酸溶液。
此时，酸溶液可以是0.5摩尔以下的盐酸(HCI)水溶液。
并且，所述壳体1100所使用的材料只要具有不溶解于水且具有与酸尤其与弱酸不发生反应的耐化学性和能够保持空隙大小的机械强度优异的物质即可，其可使用本发明的聚合物材料，优选地，所述聚合物材料选自由如聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、上述物质的混合物及共聚物组成的群中的一个以上的物质，但本发明并不限定于此。
所述锂反应物1200的外壁由多孔聚合物膜构成，且内部贮存锂锰氧化物，锂脱附方法包括：第一工序，将所述锂反应物1200插入所述壳体1100内部，通过锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物；以及第二工序，插入海水中，并通过在所述第一工序中生成的锰氧化物与海水的反应，使所述锰氧化物吸附海水中含有的锂离子，由此重新生成锂锰氧化物；第三工序，重新插入所述壳体1100内部，并通过在所述第二工序中生成的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物。
此时，所述锂反应物1200的外壁由多孔聚合物膜构成，因此，即使没有来自外部的压力，也能够实现酸溶液和海水的进入和排出。
并且，所述锂反应物1200优选使用具有对海水和酸溶液的优异的耐化学性和能够保持恒定的空隙大小的优异的机械强度的聚合物材料来制备。
并且，所述锂反应物1200内部贮存的锂锰氧化物优选为尖晶石型锂锰氧化物，尤其是具有三维隧道结构的尖晶石型锂锰氧化物，其可由以下化学式1或化学式2表示。
[化学式1]
LiaMn2-bO4
其中，1≤a≤1.33，0≤b≤0.33，a≤1+b
[化学式2]
Li1.6Mn1.6O4
所述曝气装置1300是用于提高位于所述壳体1100内部的锂锰氧化物和酸溶液的反应速度的结构，其包括空气供给装置1310、第一空气管1320、第二空气管1330以及曝气箱1340。
所述空气供给装置1310设置在所述壳体1100的外侧，其为产生压缩空气的的空气压缩机，属于公知技术，因此将省略详细的说明。
所述第一空气管1320是与所述空气供给装置1310连接的连接管道，可形成为从所述壳体1100的上面向下面延伸的结构。
所述第二空气管1330与所述第一空气管1320连接，并设置在所述壳体1100内部的底面，且上侧表面设置有喷射空气的冲孔1331。
此时，所述冲孔1331喷射由所述空气供给装置1310供给的空气。
所述曝气箱1340设置在所述壳体1100内部，并与所述冲孔1331相对设置，并形成有均匀分割所述空气供给装置1310供给的空气的多个气孔1341。
此时，考虑到从所述气孔1341喷射出的空气会因自然对流而上升的情况，所述曝气箱1340优选设置在所述壳体1100内部下侧，以使所述空气尽可能地停留在所述壳体1100的内部。
因此，在通过注入耐酸水槽内的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子来生成锰氧化物的工序中，即使锂锰氧化物的重量很重，本发明的利用曝气的锂脱附装置2000也能够利用曝气装置1300向酸溶液和锂锰氧化物喷射空气，从而很容易地提高酸溶液与锂锰氧化物的反应速度。
另一方面，所述壳体1100内部下侧可排列设置多个所述曝气箱1340。
下面，对本发明的曝气装置的实施例进行说明。
<曝气装置-实施例>
图11是本发明的曝气装置的实施例的剖视图。
如图11所示，本发明的曝气装置1300的实施例还可包括第一气道甲板1350和第二气道甲板1360。
所述第一气道甲板1350设置在所述冲孔1331中，并形成有多个第一分割孔1351，所述多个第一分割孔以均匀大小分割所述空气供给装置1310向所述冲孔1331供给的空气并通过所述气孔1341喷射。
所述第一分割孔1351为所述第一气道甲板1350的规定区域被穿孔形成的结构，可形成为圆形或椭圆形。
所述第二气道甲板1360设置在所述冲孔1331中，沿所述冲孔1331的空气喷射方向与所述第一气道甲板1350以一定距离隔开设置，并形成有多个第二分割孔1361，所述多个第二分割孔以均匀大小分割通过所述第一分割孔1351的空气。
此时，通过所述第一分割孔1351而被分割成均匀大小的空气，通过所述第二分割孔1361而再次被分割成均匀的大小，且通过所述气孔1341而再次被分割成均匀的大小，并向所述壳体1100内部喷射，以使所述壳体1100内部的各特定区域均获得均匀大小的流动力。
因此，本发明的曝气装置1300的实施例中，向所述壳体1100内部喷射的空气使所述壳体1100内部的各特定区域均获得均匀大小的流动力，从而具有所述壳体1100内部的各规定区域的酸溶液与锂锰氧化物的反应速度均匀的效果。
<本发明的利用曝气的锂脱附装置的实施例>
图12是本发明的利用曝气的锂脱附装置的实施例的立体图。
如图12所示，本发明的利用曝气的锂脱附装置2000的实施例包括上盖(topcover)1410、鼓风机1420、支架1430以及轮子1440。
所述上盖1410为覆盖所述壳体1100的开口的上面的结构，具有防止在所述壳体1100内部锂锰氧化物与酸溶液产生反应而生成的锂离子向外部排出的作用。
所述鼓风机1420贯穿结合到所述上盖1410的上面，具有吸入所述壳体1100内部生成的锂离子的作用。
所述支架1430为结合在所述上盖1410的周围面下端的结构，起到围绕所述壳体1100周围面并支撑所述壳体1100的作用。
所述轮子1440与所述支架1430的下端结合，起到使所述壳体1100与通气道1400自由移动的作用。
使用本发明的利用曝气的锂脱附装置的锂脱附方法可以包括：第一工序，将所述锂反应物插入所述壳体内部，通过贮存在所述锂反应物中的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度；第二工序，插入海水中，并通过在所述第一工序中生成的锰氧化物与海水的反应，海水中含有的锂离子吸附于锰氧化物，由此重新生成锂锰氧化物。
即，所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应速度，通过从所述曝气箱的气孔喷射的空气得以提高。
并且，所述锂脱附方法还包括第三工序，将在所述第二工序中生成的锂锰氧化物重新插入所述壳体内部，并通过所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度。
即，所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应速度，通过从所述曝气箱的气孔喷射的空气得以提高。
现有的用于提高酸溶液与锂锰氧化物的反应速度的方法为向耐酸水槽施加磁场或震动，但是在所述锂反应物的重量以吨为单位的非常重的情况下不能使用该方法。
但是，本发明的锂脱附方法是，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应速度，因此即使在所述锂反应物的重量以吨为单位的非常重的情况下，也能够容易提高所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应速度。
下面，对本发明的实验例进行说明。
<实验例>
影响锂脱附工艺效率的因素可以说是所述壳体1100内部容纳的酸溶液浓度和浓缩在所述酸溶液中的锂的浓缩度。
尤其，在尽可能降低酸溶液浓度的同时不降低脱附反应效率的情况下，只要通过重复使用酸溶液来浓缩大量的锂就能够提高锂脱附效率。
并且，在锂脱附工艺中，确保用于酸溶液与锂反应物1200的顺利反应的物理驱动力也很重要。
本发明的利用曝气的锂脱附装置2000中，在所述壳体1100内部注入800L(或1600L)的0.3摩尔的盐酸溶液，插入8kg(或16kg)的锂锰氧化物作为所述锂反应物1200，并利用所述曝气装置1300向所述壳体1100内部喷射空气，然后测量通过注入所述壳体1100内部的锂锰氧化物与酸溶液的反应而从锂锰氧化物中溶解出锂离子和锰离子萃取率(Extractability)。
图13是表示本发明的利用曝气的锂脱附装置的实验例中，通过锂锰氧化物与酸溶液的反应从锂锰氧化物中溶解出锂离子和锰离子的萃取率的图表。
如图13所示，一天以后锂离子的萃取率显示为约80％，锰离子的萃取率显示为10％，两天后锂离子的萃取率显示为约95％，锰离子的萃取率显示为20％。
当吸附锂离子的锰氧化物代替锂锰氧化物作为所述锂反应物1200时，显示出只要2-3小时左右的较短的反应时间就可以脱附95％以上的锂。
因此，可以看出本发明的利用曝气的锂脱附装置2000的锂离子的萃取率非常有效。
本发明并不限定于上述实施例，本发明的适用范围不仅广泛，而且在不脱离权利要求书中所要求保护的本发明的主旨范围内，可以进行多种变更。
(附图标记说明)
10：第一电极 11：载体
12：吸附剂 20：第二电极
30：供电装置 40：电压表
50：电流表 60：绝缘层
70：锂吸附装置 80：锂分离装置
85：高浓度锂溶液制备装置 86：锂提取装置
90：吸附锂移动装置 95：锂溶液供给装置
95a：供给管道 95b：泵
1000：本发明的锂回收站 100：漂浮物
110：锂吸附剂 200：移动装置
210：起重机 220：链条
230：框架 300：吸附槽
310：罐笼 400：洗涤槽
500：脱附槽 600：发电装置
700：贮存池 800：支撑装置
810：支柱 820：连接绳
2000：本发明的锂脱附装置 1100：壳体
1200：锂反应物 1300：曝气装置
1310：空气供给装置 1320：第一空气管
1330：第二空气管 1331：冲孔
1340：曝气箱 1341：气孔
1350：第一气道甲板 1351：第一分割孔
1360：第二气道甲板 1361：第二分割孔
1400：通气道 1410：上盖
1420：鼓风机 1430：支架
1440：轮子
Claims (12)
1.一种锂回收站(1000)，其特征在于，包括：
漂浮物(100)，漂浮在海上；
移动装置(200)，设置在所述漂浮物(100)上，用于移动锂吸附剂(110)；
吸附槽(300)，设置在所述漂浮物(100)上，下面开口，并与海水连通，在锂吸附剂(110)浸渍在漂浮物下面的海水中的状态下吸附锂离子；
罐笼(310)，与所述吸附槽(300)的下面结合，用于将所述锂吸附剂(110)以浸渍在海水中的状态叠放；
洗涤槽(400)，设置在所述漂浮物(100)上，用于对通过所述移动装置(200)在所述吸附槽(300)中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂(110)进行洗涤；
脱附槽(500)，设置在所述漂浮物(100)上，用于对通过所述移动装置(200)在所述洗涤槽(400)中移动的吸附有锂离子的锂吸附剂(110)的锂离子进行脱附，
其中，所述漂浮物(100)还包括锂脱附液输送装置，所述锂脱附液输送装置用于向沿岸或毗邻沿岸的陆地供给在所述脱附槽(500)中进行脱附的锂脱附液。
2.根据权利要求1所述的锂回收站(1000)，其特征在于，所述漂浮物(100)还包括洗涤液贮罐和锂脱附液贮罐，所述洗涤液贮罐用于贮存供给至所述洗涤槽(400)的洗涤液，所述锂脱附液贮罐用于贮存在所述脱附槽(500)中进行脱附的锂脱附液。
3.根据权利要求1所述的锂回收站(1000)，其特征在于，所述漂浮物(100)还包括洗涤液输送装置，所述洗涤液输送装置用于从沿岸或毗邻沿岸的陆地供应所述洗涤槽(400)所需的洗涤液。
4.根据权利要求1所述的锂回收站(1000)，其特征在于，所述移动装置(200)包括：
起重机(210)，设置在所述漂浮物(100)上；
链条(220)，与所述起重机(210)连接；以及
框架(230)，与所述链条(220)连接，且内部容纳有锂吸附剂(110)。
5.根据权利要求1所述的锂回收站(1000)，其特征在于，所述锂回收站(1000)还包括发电装置(600)，所述发电装置设置在所述漂浮物(100)上，利用柴油和太阳能生产电力，并供给至所述起重机(210)。
6.根据权利要求1所述的锂回收站(1000)，其特征在于，所述锂回收站(1000)还包括支撑装置(800)，所述支撑装置(800)包括固定于所述漂浮物(100)周边的海上地基上的多个支柱(810)，和连接所述支柱(810)和所述漂浮物(100)的多个连接绳(820)。
7.一种利用曝气的锂脱附装置(2000)，其特征在于，包括：
壳体(1100)，其上面开口，且内部贮存酸溶液；
锂反应物(1200)，其外壁由多孔聚合物膜构成，且内部贮存锂锰氧化物，并插入所述壳体(1100)内部，通过锂锰氧化物与酸溶液的反应，从锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物；以及
曝气装置(1300)，其包括空气供给装置(1310)、第一空气管(1320)、第二空气管(1330)以及曝气箱(1340)，其中，所述空气供给装置设置在所述壳体(1100)的外侧，所述第一空气管与所述空气供给装置(1310)连接，并设置在所述壳体(1100)的内部，所述第二空气管与所述第一空气管(1320)连接，并设置在所述壳体(1100)内部的底面，且所述第二空气管的表面上形成有喷射空气的冲孔(1331)，所述曝气箱设置在所述壳体(1100)内部，并形成有喷射所述冲孔(1331)输送的空气的多个气孔(1341)。
8.根据权利要求7所述的利用曝气的锂脱附装置(2000)，其特征在于，所述锂脱附装置(2000)中，所述壳体(1100)内部设置有多个所述曝气箱(1340)。
9.根据权利要求7所述的利用曝气的锂脱附装置(2000)，其特征在于，所述曝气装置(1300)中，形成在所述第二空气管(1330)上的冲孔(1331)宽于形成在所述曝气箱(1340)上的气孔(1341)。
10.根据权利要求7所述的利用曝气的锂脱附装置(2000)，其特征在于，所述利用曝气的锂脱附装置(2000)还包括通气道(1400)，所述通气道包括上盖(1410)、鼓风机(1420)、支架(1430)以及轮子(1440)，其中，所述上盖设置在所述壳体(1100)的开口的上面，所述鼓风机(1420)贯穿结合到所述上盖(1410)的上面，并吸入所述壳体(1100)内部生成的锂离子，所述支架与所述上盖(1410)的周围面下端结合，所述轮子与所述支架(1430)的下端结合。
11.一种锂脱附方法，所述方法为利用权利要求10中的利用曝气的锂脱附装置的锂脱附方法，其特征在于，包括：
第一工序，将所述锂反应物插入所述壳体内部，通过贮存在所述锂反应物中的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度；
第二工序，插入海水中，并通过在所述第一工序中生成的锰氧化物与海水的反应，海水中含有的锂离子吸附于所述锰氧化物，由此重新生成锂锰氧化物。
12.根据权利要求11所述的锂脱附方法，其特征在于，所述锂脱附方法还包括第三工序，将在所述第二工序中生成的锂锰氧化物重新插入所述壳体内部，并通过所述锂反应物中贮存的锂锰氧化物与酸溶液的反应，从所述锂锰氧化物中脱附锂离子而生成锰氧化物，并且，通过从所述曝气箱的气孔喷射出的空气来提高锂锰氧化物与酸溶液的反应速度。
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