CN108690910B - 用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装置的锂回收方法 - Google Patents

用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装置的锂回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，该装置包括用于提供溶存锂的含锂水的供给部、复合部、洗涤部、解吸液部、萃取液部、压力调节部、排出部及控制部。因此，将锂吸附手段移到陆上，相比于运行现有的海洋装置的锂回收工艺，可明显地减少装置安装费用和运营费用。

Description

用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装 置的锂回收方法
技术领域
本发明涉及通过分离吸附含锂水中溶存的锂的过程及解吸过程，可大量生产锂的锂回收装置及回收方法，尤其涉及一种不使用海上安装型装置而是使用陆上型装置大量回收锂的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装置的锂回收方法。
背景技术
锂是可在蓄电池、特殊玻璃、氧化物单结晶、航空、弹簧材料等中广泛使用的稀有非铁金属。尤其，随着近来手机、笔记本电脑及电动汽车产业的发展，需要大量的二次电池，因此，锂的消费量呈持续增长的趋势。
锂在自然状态下以盐的形式存在，全部埋藏量的70％以上主要分布在盐湖、岩盐等中，主要以碳酸锂状态回收。只是，由于锂生产国位置比较偏远，很难保持一定的生产量，给稳定地获取锂造成一定的困难，而稳定地获取锂正在成为产业发展的必须条件。
另外，据推测海水中溶解有约为2千5百亿吨的锂离子，作为主要的锂供应源正逐渐受到关注。但是，1升海水中具有0.17毫克的浓度，其浓度过低，很难大量回收锂，当考虑带锂离子的回收经济性时，需要一种可选择性低成本地回收锂离子的系统。
现有技术有海水中用于回收锂离子的离子交换吸附法、溶剂萃取法，共沉淀法等方法，这些尝试中优选方法之一是，利用选择频率十分高的且具有离子交换特性的锰氧化物系无机物吸附剂的锂离子回收方法。为此开发了各种锰氧化物系无机物吸附剂。锰氧化物系无机吸附剂在含有锂离子的溶液中通过氢离子和锂离子的离子交换，即，通过相位萃取(topotactic extraction)吸附所述液体的锂离子，然后吸附锂离子的无机吸附剂在浓盐酸水溶液中通过氢离子和锂离子的离子交换，从而可回收锂离子。因此，这种锰氧化物系无机吸附剂具有可反复使用的优点。
本发明人公开了一种作为锰氧化物系无机吸附剂的制造方法的锂锰氧化物及其制造方法及利用所述氧化物的锂吸附剂(专利文献1.韩国授权专利第0939516号，公告日2010年02月03日)，并提供了十分优异的锂锰氧化物。
此外，通过公开了使用近海的锂吸附设备和沿岸的锂分离设备的回收海水中锂的装置(专利文献2.韩国授权专利1388548号，公告日2014.04.23)，公开了利用近海的锂吸附设备和沿岸的锂分离设备的锂回收装置。
只是，安装在近海上的锂吸附设备通过将锂吸附手段漂浮在海水上的方式可最大化锂吸附手段与海水接触的面积，从而提高回收效率，但是，对于海上装置，由于安装在海上受到气候的影响，因此相比于布置于陆上的锂吸附手段，锂吸附手段的运营维护比较困难，具有使锂的整体生产成本上升的问题。
因此当务之急需要开发一种通过将锂吸附手段布置在陆上，便于锂吸附手段的运营维护，能够提高锂生成效率的装置。
【先行技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)韩国授权专利第0939516号，公告日2010年02月03日
(专利文献2)韩国授权专利第1388548号，公告日2014年04月23日
发明内容
因此，本发明的目的在于，通过将海上布置的锂吸附手段中的锂吸附过程及锂萃取手段中执行的锂萃取过程全部移至陆上的一个系统中并执行吸附/解吸过程，从而与现有的海上型装置相比，可明显降低系统的运营及维护费用，可明显地提高锂回收效率。
本发明想要解决的技术问题不限于上述的技术问题，没有提及或者其他技术问题通过以下的记载，本技术领域的技术人员能够得以理解。
为了解决所述技术问题，本发明提供一种用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其包括：复合部，其布置在陆上，接收提供的溶存锂的含锂水并吸附所述含锂水中溶存的锂，重新解吸并排出锂萃取液；洗涤部，其布置在所述复合部的一侧，具有供给管并向所述复合部提供淡水并洗涤所述复合部；解吸液部，其布置在所述洗涤部的一侧，通过储存解吸液或者利用所述供给管移送解吸液以向所述复合部供应；以及萃取液部，其布置在所述复合部的一侧，接收由所述解吸液部提供的解吸液通过复合部生成的锂萃取液并储存。
本发明的一具体实施例中，本发明提供一种用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其包括：供给部，其用于提供溶存锂的含锂水；复合部，其布置在陆上，接收流入的所述含锂水并吸附含锂水中溶存的锂，重新解吸并排出锂萃取液；洗涤部，其布置在所述复合部的一侧，具有供给管并向所述复合部供应淡水并洗涤所述复合部；解吸液部，其布置在所述洗涤部的一侧，通过储存解吸液或者利用所述供给管移送解吸液以向所述复合部供应；萃取液部，其布置在所述复合部的一侧，接收由所述解吸液部供应的解吸液通过复合部生成的锂萃取液并储存；压力调节部，其布置在所述复合部的一侧，通过调节所述复合部内的压力调节所述含锂水的流动；排出部，其与所述压力调节部连通并用于排出锂被回收后的含锂水；以及控制部，其控制所述复合部的含锂水的流动，所述洗涤部的淡水及所述解吸液部的解吸液的流动。
此外，所述含锂水可以是通过取水管在近海直接获取的海水，或者可以是所述供给部周围布置的核发电站或者火力发电站用于冷却的海水。
此外，所述含锂水可以是利用取水管在所述供给部周围的盐湖中获取的盐水。
此外，所述含锂水可以是所述供给部周围地下排出的地下水。
此外，所述含锂水可以是从淡水处理设备中排出的浓缩水。
此外，所述复合部包括：外壳；多个导管，其位于所述外壳内侧并与所述供给部连通；固定块，其设置在所述多个导管内部并与所述含锂水直接接触，当含锂水中溶存的锂离子被吸附或者解吸液流入时仍能在保持形态的同时解吸锂离子；流量调节手段，其设置在所述多个导管的两端，用于调节含锂水；以及感知手段，其布置在所述流量调节手段的一侧并用于测试所述固定块的污染程度。
此外，所述外壳具有一面可开放的形状，可确认所述固定块的污染状态，可通过拆分所述固定块并进行替换。
此外，所述多个导管具有相互分离的形状，当导管内设置的固定块被所述含锂水污染时可替换。
此外，所述多个导管内侧可布置有洒水器。
此外，所述流量调节手段可以是自动调节闸阀，其通过感知基于所述含锂水的流量变化的压力差，并将压力差维持在一定的水平，并调节至预先设定的流量。
此外，所述固定块是将锂锰氧化物以蜂巢形状的块或者多孔性物质块成型，且通过解吸液将锂萃取(extraction)出的离子筛型(ion-sieve)锰氧化物吸附剂。
此外，所述固定块可插入并固定在所述多个导管中安装的固定导板中。
此外，所述固定块可在所述多个导管内以一定的间隔分离地安装。
此外，所述固定块间的相隔距离可为各固定块长度的1/2以下。
此外，所述压力调节部分离地形成有主泵和备用泵。
此外，所述解吸液部可供给解吸液直至所述复合部中具备的固定块中锂离子全部萃取，将所述解吸液从复合部至解吸液部连续地循环。
此外，所述萃取液部可通过所述解吸液部提供的解吸液向复合部提供并解吸(desorption)锂离子并形成锂萃取液，而且当所述锂萃取液超过预先设定的基准浓度时，回收所述锂萃取液并储存。
此外，所述排出部可具有密封纹孔(seal pit)形状，基于重力的液体流动排出锂被回收后的含锂水。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其步骤包括：(a)通过成型锂锰氧化物制造固定块的步骤；(b)将所述固定块布置在多个导管内部的步骤；(c)将解吸液导入所述多个导管内部并将所述锂锰氧化物的锂萃取(extraction)并排出，并形成离子筛(ion-sieve)型锰氧化物吸附剂步骤；(d)回收含有锂的解吸液，通过所述多个导管进行循环的步骤；(e)判断所述固定块是否变化为离子筛型锰氧化物吸附剂的步骤；(f)当所述固定块变化为锰氧化物吸附剂时，获取含锂水并导入所述多个导管内部，将含锂水中溶存的锂离子吸附在固定块上的步骤；(g)将解吸液导入所述导管内部，在所述固定块中解吸(desorption)锂离子，并制造锂萃取液的步骤；(h)确认所述锂萃取液中锂离子的含量的步骤；(i)当超过预先制定的规定时，将所述锂萃取液分离并储存在萃取液部的步骤；(j)确定所述固定块污染与否的步骤；(k)当确认发生预先设定的标准以上的污染时，停止所述含锂水的导入，将淡水导入所述多个导管并去除固定块的污染物质的步骤；以及(l)所述固定块的污染去除之后获取含锂水并导入所述多个导管内部，含锂水中溶存的锂吸附在固定块上的步骤。
此外，所述(a)步骤将锂锰氧化物成型为蜂巢形状块或者多孔性物质块，且可制成所述固定块使其通过固定导板固定。
所述(b)步骤可将所述固定块布置在多个导管内部，且将固定块间的相隔距离设置为邻近的固定块长度的1/2以下。
此外，所述(e)步骤中，所述固定块没有变化为离子筛型锰氧化物吸附剂时，可返回到所述(c)步骤。
此外，所述(f)步骤中，在所述多个导管两端设置流量调节手段并所述控制部可控制所述自动调节闸阀，并可个别地控制多个导管中导入的含锂水的流动。
此外，所述(h)步骤中，所述锂萃取液中的锂离子含量为预先设定的基准以下时可返回到所述(g)步骤。
此外，所述(j)步骤中，通过在所述多个导管的两端设置感知手段，判断所述固定块的污染与否，当发生污染时，所述控制部可通过导入淡水洗涤所述固定块。
此外，所述(f)步骤中，所述固定块吸附有锂离子，且吸附效率减少到最初吸附效率的30％以下时，可替换所述固定块并在多个导管内部重新布置。
根据本发明，通过将锂吸附手段移到陆上，相比于运营现有的海洋装置的锂回收工艺，可明显地降低装置的安装费用及运营费用。
当锂吸附手段设置在海洋上时，虽然具有可使锂吸附手段与大量的海水直接接触的优点，但是海上装置由于受气候的影响比较大，因此作业效率明显下降，而且海上装置安装和维护起来具有很大的难度。因此，当在陆上布置锂吸附手段时，可明显地提高整个锂回收工艺的效率。
此外，当将锂吸附手段和锂解吸手段分离时，整个工艺需要安装将受到空间的限制，但是，通过在相同空间将锂吸附手段和锂解吸手段以一体形成的形式布置，可减少整个工艺所需的空间，从而可提高工艺运营的方便性。
此外，为了使锂吸附剂形成工艺和锂吸附解吸及冲洗工艺全部在一个系统执行，可使其一体化。
此外，通过固定现有的锂吸附剂的形态，使运营维护更为容易，由于可控制基于导入大量的锂吸附水而导致锂吸附剂受到的污染的情况，从而极大地提高了锂回收效率。
此外，相比于海上，陆上的装置扩容更加容易，通过在多个反应器内以一定的形式增设锂吸附模块的方式，可容易地将锂回收工艺的容量大型化，从而可提供最佳的生产用锂回收装置。
附图说明
图1是本发明实施例涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置的平截面图。
图2是图示图1中基于A-A线的截面的侧向截面图。
图3是图示图1中基于B-B线的截面的侧向截面图。
图4是图1涉及的复合部的透视图。
图5是图4涉及的复合部中多个导管的剖面图。
图6是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法的工艺顺序的流程图。
图7是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法中解吸液部中导入的解吸液的循环的模拟图。
图8是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法中，导入洗涤部的淡水过程的模拟图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明涉及的优选实施例进行详细说明。
参照附图及详细后叙的实施例，本发明的优点和特点及实现该方优点和特点的方法将会十分清晰。
但是，本发明不限于以下记载的实施例，可通过相互不同的各种形态实施，只是本实施例是为了使本发明的公开更加完整，为了更加完整地向本发明所属的技术领域中具有一般知识的技术人员提供发明的范畴而提供的，本发明仅基于权利要求的范畴而定义的。
此外，在说明本发明的过程中，如果判断相关的公知技术等会使本发明的主旨发生混淆，则省略对其详细说明。
图1是本发明实施例涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置的平截面图。
参照图1，本发明涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置包括复合部200、洗涤部300、解吸液部400及萃取液部500。
所述复合部200接收传送的含锂水并形成锂吸附剂并通过重新在解吸液部400接收传送的解吸液的方法，可执行锂吸附和锂解吸过程，并基于所述洗涤部300提供的淡水可进行洗涤。
可构成将基于所述复合部200形成锂吸附剂，锂的吸附及解吸及锂吸附剂的洗涤过程一体化的一个系统。
本发明一具体实施例中，本发明涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置包括供给部100、复合部200、洗涤部300、解吸液部400、萃取液部500、压力调节部600、排出部700及控制部800。
所述供给部100可提供溶存锂的含锂水。
所述供给部100可包括取水管110。
所述含锂水可是通过利用取水管110直接在近海获取的海水，或者可是在所述供给部100周围布置的核发电站或者火力发电站的冷却用海水。
在海洋中直接获取所述海水时，通过将所述取水管110从海岸延伸至近海，从而可提供大量的海水。
尤其，所述海水为核发电站的冷却用海水时，无需调节所述压力调节部600的压力可直接可提供大量的海水，从而可明显地提高锂回收装置的效率。
经确认韩国的2010年发电站温排水的排水量：以高丽核电为41.6亿吨/年，灵光核电为61.6亿吨/年，月城核电为47.0亿吨/年，蔚珍核电为50.0亿吨/年的水准大量排出海水，如果将所述供给部100设置在核发电站周围，则无需压力调节部600便可运营具有高效率的锂回收装置的优点。
因此，通过将所述供给部100布置在发电站周围，优选地，可直接利用大量排出的海水。
所述含锂水可以是在所述供给部100周围布置的盐湖中利用取水管110获取的的盐水。
所述供给部100布置在盐湖周围时，可获取盐水并提供，这种情况下，十分有利于制成陆上型装置。
所述含锂水可以是所述供给部100周围地下排出的地下水。
利用所述地下水时，同样可减少对所述压力调节部600繁琐的压力调节工作，因此，所述地下水可优选为陆上型锂回收装置的供应用水。
由于所述地下水和盐水的锂含量明显高于海水，可提高本发明实施例涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置的锂回收效率。
所述含锂水可以是淡水处理设备中排出的浓缩水。
所述含锂水选用淡水处理设备中排出的浓缩水时，由于浓缩水中含有大量的锂离子，可明显地提高锂回收效率。
因此，本发明涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置可与海水或者盐水的淡水处理设备一同设置。
所述复合部200布置在陆上，接收流入的所述含锂水并吸附含锂水中溶存的锂，重新解吸并排出锂萃取液。
所述复合部200可全部取代现有的锂吸附手段及锂解吸手段，并在同一空间制成锂吸附手段之后，使含锂水流入并吸附含锂水中溶存的锂，可重新解吸并连续地制造锂萃取液。
由于所述复合部200可直接安装在陆上，具有可减少现有海上装置的空间上的制约及减少运营及维护、维修费用的优点。
另外，所述复合部200包括外壳210、多个导管220、固定块230、流量调节手段240及感知手段241。
所述外壳210提供用于布置多个导管220、固定块230、流量调节手段240及感知手段241的空间，形成方法虽然没有限制，但是，应该与地面接触并维持一定的形态，当扩容时应该能够通过扩展外表面增加空间，优选利用预制混凝土(precast concrete)方式制造。
因此，根据锂离子回收量，所述外壳210具有大小可发生变化的形状。
所述外壳210具有一面可开放的形状，能够确认所述固定块230的污染状态，可拆分固定块230并进行替换。
现有的锂吸附手段固定在管内部，当基于海水或者盐水被污染，尤其形成生物淤积(biofouling)时，也不能进行洗涤或者替换，但是，所述外壳210的一面为开放形态，因此可容易地替换固定块230。
所述多个导管220位于所述外壳210内侧，并与所述供给部100连通。
图2是图示图1中基于A-A线的截面的侧向截面图，图3是图示图1中基于B-B线的截面的侧向截面图。
参照图2，所述含锂水通过所述供给部100的取水管110流入并沿着连通的所述多个导管220被连续地提供并流动。
参照图3，所述多个导管220以相互分离的形式被安装，内部具有固定块230，含锂水通过固定块230。
由于所述多个导管220具有相互分离的形状，导管220内设置的固定块230如果被含锂水污染，则可进行替换。
所述多个导管220起到导入含锂水与锂离子进行吸附或者解吸反应的反应器的作用。
图4是图1涉及的复合部200的透视图。
参照图4，在所述多个导管220内部以一定的间隔设置有多个所述固定块230，所述固定块230与所述含锂水直接接触并吸附含锂水中溶存的锂离子，或者当解吸液流入时在维持形态的同时可解吸锂离子。
所述锂吸附水通过所述固定块230可吸附含锂水中溶存的锂离子。
所述固定块230可以是离子筛型(ion-sieve)锰氧化物吸附剂，其将锂锰氧化物成型为蜂巢形状块或者多孔性物质块，并基于解吸液分离锂。
所述固定块230可由离子筛型锰氧化物吸附剂形成，所述离子筛型锰氧化物吸附剂通过酸化处理锂锰氧化物，并且基于由所述解吸液部400提供的酸水溶液而形成的解吸液将锂离子相位萃取(topotactic extraction)而形成。
所述锰氧化物吸附剂为尖晶石结构的离子筛型锰氧化物，尤其优选为具有三维(1x3)通道结构的尖晶石结构的锰氧化物，优选化学式为HnMn2-xO4(此处，1≤n≤1.33，0≤x≤0.33，n≤1+x)的锰氧化物，最优选为H1.33Mn1.67O4，但不限于此。
本发明涉及的实施例也可使用变形的锰氧化物，如性能得以改善的H1.6Mn1.6O4和H1.6(Mnx-My，x+y＝1)1.6O4(M；转移金属或者可与锰进行置换其它元素)。
所述固定块230的成型可使用公知技术，例如热处理锂锰氧化物粉末并形成蜂巢状的方法(韩国授权专利第10-0536957号)，将锂锰氧化物粉末与粘合剂混合后添加乌拉坦发泡剂成型的方法(韩国授权专利第10-0557824号)，作为公知技术在此省略其详细说明。
图4的插图图示了所述固定块230插入固定导板的情形。
参照图4的插图，所述固定块230插入并固定在固定导板231，所述固定导板231安装在所述多个导管220内。
为了便于固定及维护，所述固定块230可成型为六面体，但是不限于此。
所述固定导板231是可将所述固定块230固定在多个导管220上的手段，只要是可将所述固定块230固定后重新分离的手段，就没有特定的限制。
本发明实施例中，所述固定块230成型为六面体，并以插入于突出的固定导板231内并固定的方法进行固定。
所述固定块230以一定的间隔相互隔离的状态安装于所述多个导管220内。
所述固定块230可安装多个。
如果所述固定块230以相互隔离的状态安装，则便于固定块230的安装。
所述固定块230随着锂离子的反复吸附/解吸的过程，吸附剂的吸附能力逐渐减小，但本发明实施例中所述固定块230的锂离子的吸附能力为最初锂吸附效率的30％以下时，可判断为需要替换。
所述最初锂吸附效率可由锂锰氧化物中投入解吸液并形成锰氧化物吸附剂后投入含锂水并最初吸附的锂离子的量为基准而确定。
所述固定块230被确定为是替换对象时，可将相互隔离的固定块230从多个导管220中十分容易地分离并进行替换，这种情况下，可将全部锂离子的回收效率维持在较高的水平上。
所述固定块230可以是各固定块230间的间隔距离为固定块230长度的1/2以下的状态。
当所述间隔距离超过各固定块230长度的1/2时，限于导管220内可安装的固定块230的总数，锂离子的吸附效率将会减少。
此外，当所述间隔距离超过固定块230长度的1/2时，作为液体的含锂水的流动接近于层流(laminar flow)，锂离子的吸附效率将会减小。
当所述间隔距离为固定块230长度的1/2以下时，作为液体的含锂水的流动可形成湍流(turbulent flow)，这种情况下由于含锂水的不规则运动会出现曝气(aeration)效果，锂离子的吸附效率可明显地增加。
所述流量调节手段240安装在所述多个导管220的两端，可调节含锂水的流动。
所述流量调节手段240可以是自动调节闸阀，所述自动调节闸阀可通过调节含锂水的流量变动感知导管220两端的压力差，并将压力差维持一定水平，并以预先设定的流量进行调节。
所述流量调节手段240与所述控制部800进行联动，根据选用的所述控制部800可调节含锂水的导入量。
所述控制部800可通过实验确认基于所述复合部200体积的含锂水的导入量和回收的锂离子的量，并控制所述流量调节手段240的含锂水的流动。
所述感知手段241安装在所述流量调节手段240的一侧，并检测所述固定块230的污染程度。
所述感知手段241与所述控制部800进行联动，并检测所述固定块230的污染程度，如果判断为发生污染，则向控制部800传递污染状态。
所述控制部800如果确认所述固定块230的污染，则调节所述流量调节手段240并阻断安装有所述污染的固定块230的导管220的含锂水的流动。
所述控制部800通过所述洗涤部300，将淡水导入安装有所述污染的固定块230的导管220内，并基于所述淡水冲洗污染的固定块230。
这种情况下所述固定块230的污染被冲洗，从而锂离子的吸附能力将维持一定水平。
因此，所述感知手段241在所述多个导管220中安装的多个固定块230中可特别指定污染的固定块230，并只向该导管220导入淡水并冲洗，相比于同时冲洗多个导管220，可维持很高的效率。
所述洗涤部300安装在所述供给部100的一侧，并具有供给管310可向所述复合部200提供淡水。
所述洗涤部300提供的淡水可通过供给管310流入。
图5是图4涉及的复合部中的多个导管的剖面图。
参照图4，所述多个导管220的内侧布置有洒水器232。
当使用所述洒水器232时，由于水压的上升可迅速地去除所述固定块230的污染。
所述解吸液部400布置在所述洗涤部300的一侧，可储存解吸液或者通过所述供给管310移送解吸液向所述复合部200提供。
所述洗涤部300和所述解吸液部400通过相同的供给管310，向所述复合部200提供淡水和解吸液，当导入淡水时，则不能导入解吸液，与其相反，当导入解吸液时，则不能导入所述淡水。
所述解吸液部400一直提供解吸液直至所述复合部200具备的固定块230中锂离子全部萃取(extraction)，所述解吸液可从复合部200至解吸液部400连续循环。
所述解吸液由酸水溶液构成，本发明实施例中可使用0.1至1M的盐酸水溶液。
当使用浓度大于1M的所述浓酸水溶液时，锂锰氧化物的锰离子的萃取量变大从而具有影响离子筛型吸附剂的性能的忧虑，当使用浓度低于0.1M的过于稀的酸水溶液时，可降低离子筛型锂锰氧化物吸附剂的制造效率。
在所述解吸液部400中导入的解吸液在所述复合部200中连续地对固定块230进行循环，从而使所述固定块230变为可吸附锂离子的锰氧化物吸附剂。
所述解吸液部400中导入的解吸液通过所述多个导管220重新向解吸液部400循环，可使解吸液循环直至所述固定块230全部变为锰氧化物吸附剂。
所述解吸液可从固定块230上解吸锂后，锂被重新回收并进行循环，因此解吸液的消耗十分低。
所述复合部200的一侧具有所述萃取液部500，所述萃取液部500接收并储存含有锂离子的锂萃取液，所述锂萃取液是由所述解吸部提供的解吸液通过复合部200萃取而获得的。
所述萃取液部500将所述解吸液部400提供的解吸液向复合部200提供，并解吸锂离子形成锂萃取液，且当所述锂萃取液超过预先设定的基准浓度时对所述锂萃取液进行回收及储存。
解吸液部400的解吸液经循环解吸液内的锂离子的浓度增加，通过反复测试上述实验过程，可确定所述基准浓度。
因此，所述基准浓度可基于所述多个导管220内固定块230的个数而决定。
在现有技术中，在制造锂吸附剂反应后，对萃取锂离子后的溶液进行反复循环可提高锂萃取效率，但是当锂离子被充分萃取后无需再进行循环时，不具备对锂离子被充分萃取的锂萃取液进行分离储存的的手段。
本发明实施例中，所述固定块230的锂锰氧化物中锂被全部分离并形成锰氧化物吸附剂，当锂萃取液的锂离子浓度充分增加时，所述复合部200可直接回收储存锂萃取液，从而可明显地提高锂回收效率。
此外，在所述复合部200中所述固定块230形成锰氧化物吸附剂后通过含锂水的导入吸附含锂水溶存的锂离子，经所述解吸液部400导入解吸液解吸锂离子，并生成锂萃取液，这种情况下，所述萃取液部500也能储存锂萃取液。
所述萃取液部500可通过设定锂萃取液的浓度进行回收，因此，可明显地提高锂回收装置的锂离子吸附和解吸工艺的效率。
所述压力调节部600可分离地形成有主泵610和备用泵620。
当所述压力调节部600具有主泵610和备用泵分离的结构时，含锂水的流动可保持一定的流速并不间断，备用泵可根据含锂水中溶存的锂的含量选择性地驱动，从而可进一步地提高压力调节部600的整体效率。
所述排出部700与所述压力调节部600进行联动，并且可排出锂被回收后的含锂水。
所述排出部700可收集所述锂被回收的海水或者盐水并向淡水处理设备提供。
所述排出部700具有密封纹孔(seal pit)，并基于重力的液体的流动可排出锂被回收后的含锂水。
当所述排出部700具有密封纹孔时，无需另行准备动力源，可将收集的锂被回收后的含锂水排出，从而可提高锂回收装置的效率。
另外，所述控制部800可控制所述复合部200的含锂水的流动，可控制所述洗涤部300的淡水及所述解吸液部400的解吸液的流动。
所述控制部800决定所述解吸液部400导入解吸液直至所述固定块230变为锰氧化物吸附剂，当所述固定块230基于含锂水而受到污染时，决定导入所述洗涤部300的淡水并冲洗固定块230，如果导入含锂水，吸附锂离子，从所述解吸液部400导入解吸液并解吸锂离子并生成锂萃取液，则根据锂萃取液的浓度决定锂萃取液的分离储存与否。
因此，本发明实施例涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置通过将现有的锂离子吸附手段和锂解吸手段移到陆上并一体形成，从而有利于进行大量的锂离子萃取的大型化，并且可有效地进行运营维护。
根据本发明的另一方面，本发明提供利用陆上型锂回收装置的锂回收方法。
图6是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法的工艺顺序的流程图。
参照图6，利用陆上型锂回收装置的锂回收方法首先通过将锂锰氧化物成型并制造固定块230(S10)。
在所述锂锰氧化物的成型过程中将锂锰氧化物成型为蜂巢形状块或者多孔性物质块，并且将所述固定块230制成可通过固定导板231固定。
锂锰氧化物的成型为常见的公知技术，因此省略其详细说明。
所述固定块230可布置在多个导管220内部(S20)。
所述固定块230可布置在多个导管220内部，各固定块230间的间隔距离布置为各固定块长度的1/2以下。
当所述间隔距离超过各固定块230长度的1/2时，限于导管220内可安装的固定块230的总数，锂离子的吸附效率将会减少。
此外，当所述间隔距离超过各固定块230长度的1/2时，作为液体的含锂水接近于层流(laminar flow)，锂离子的吸附效率将会减小。
当所述间隔距离为各固定块230长度的1/2以下时，作为液体的含锂水可形成湍流(turbulent flow)，这种情况下，含锂水基于盐水的不规则运动会出现曝气(aeration)效果，锂离子的吸附效率可明显地增加。
向所述多个导管220内部导入解吸液并解吸所述锂锰氧化物的锂并排出，可形成离子筛(ion-sieve)型锰氧化物吸附剂(S30)。
所述固定块230由锂锰氧化物形成，且通过所述解吸液变为离子筛型锰氧化物吸附剂。
图7是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法中解吸液部400中导入的解吸液循环的模拟图。
参照图7，通过导入所述解吸液萃取锂锰氧化物的锂，通过回收含有锂的解吸液沿着导管220进行循环(S40)。
此时，通过判断所述固定块230是否变为离子筛型锰氧化物吸附剂，如果没有变为锰氧化物吸附剂，则对所述解吸液进行连续循环，如果变为锰氧化物吸附剂，则停止导入解吸液，并从所述供给部100导入含锂水(S50)。
当所述含锂水是发电站的冷区用海水时或者是从地下萃取的地下水水时，可明显地提高供给部的效率。
当所述固定块230变为锰氧化物吸附剂时，获取含锂水导入所述多个导管220内部，并将含锂水中溶存的锂吸附在固定块230上(S60)。
通过在所述多个导管220两端上安装流量调节手段240，所述控制部800可控制所述自动调节闸阀，且可控制多个导管220中导入的含锂水的流动及分别控制各导管220中导入的含锂水的流动。
因此，可调节所述多个导管220中导入的含锂水的流动，从而可决定整个工艺的锂吸附效率。
通过向所述导管220导入解吸液，可在所述固定块230中解吸锂离子并制造锂萃取液(S70)。
可确认所述锂萃取液中的锂离子的含量(S80)。
此时，当所述锂萃取液中锂离子含量为预先设定的基准以下时，返回到通过向所述导管220内部导入解吸液，在所述固定块230解吸锂离子并制造锂萃取液的步骤。
随着所述解吸液的循环，锂萃取液的浓度持续增加。
在此，当超过预先设定的基准时，可分离锂萃取液并储存在萃取液部500中。
所述基准可基于固定块230的个数通过实验而确定，随着固定块230个数的增加可重新确定离子浓度。
当另行分离并储存所述锂萃取液时，可更加有效地回收锂离子。
在现有技术中，为了回收锂萃取液需要停止全部工艺，但是通过具有多个导管220，可将用于吸附含锂水的锂离子的导管220和用于解吸锂离子的导管220相互分开，且一个导管220中解吸锂离子，而其余导管220中吸附锂离子的工艺同时进行，从而可连续地进行锂离子的吸附及解吸工艺。
另外，如果导入所述含锂水并反复进行锂吸附步骤，则由于所述含锂水中的污染物质固定块230将发生污染。
因此，可确认所述固定块230的污染与否(S100)。
此时，当确认为预先设定的基准的污染时，通过阻断所述含锂水的导入，将淡水导入所述多个导管220中，从而可去除固定块230的污染物质(S110)。
确认所述污染的基准可通过作为光学媒体的的感知手段241，确认固定块表面形成的生物膜的增加，以实验的方式进行确定。
图8是图示本发明实施例涉及的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法中，洗涤部300中导入淡水过程的模拟图。
参照图8，通过在所述多个导管220的两端安装感知手段241，判断所述固定块230的污染与否，所述控制部800通过导入淡水可冲洗所述固定块230。
当具有所述多个导管220时，向具有基于含锂水而污染的固定块230的导管220导入淡水并进行冲洗，而其余的导管220中可继续使含锂水通过并吸附锂离子，从而使整个工艺能够不间断地进行。
所述固定块230的污染去除后，获取含锂水并向所述多个导管220内部导入，并将含锂水中溶存锂离子吸附在固定块230上(S120)。
所述固定块230上的污染物质经冲洗被去除，因此可维持锂离子的吸附性能。
另外，所述固定块230经一定时间后，锂吸附及解吸效率降低。
这种情况下，所述固定块230虽然能够吸附锂离子，但是吸附能力下降至最初吸附效率的30％以下时，可替换所述固定块230并布置在多个导管220内部。
所述多个导管220为相互分离状，无需对整个导管220进行分离，当所述多个导管220的一面为开放状时，可具有便于替换固定块230的优点。
因此，本发明涉及的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装置的锂回收方法公开了一种无需现有的不易运营维护的海上装置，而是具有可直接获取含锂水并有效地萃取锂的构成。
在相互分离的多个导管中布置形成锰氧化物吸附剂的固定块，通过决定锂吸附水的导入量可决定锂回收效率，当长时间使用所述固定块时由于含锂水导致污染发生时，无需停止整个工艺便可冲洗固定块，从而可连续第进行工艺。
作为具有的固定块的位于复合部的多个管的锂吸附模块，可通过增加固定块轻易地进行扩容，可将陆上型锂回收装置扩容为大型化，并组建成非小规模的中试规模，而是适于实际商用化的量产规模的装置。
至此为止，对本发明涉及的一种用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用陆上型锂回收装置的锂回收方法的具体实施例进行了说明，但是很明显在不超出本发明的范围的限度内，可进行各种实例变形。
因此，本发明的范围不受上述的实施例限制，应该受限于后叙述的专利权利要求书及与该专利权利要求书等同的技术方案。
即，上述的实施例在所有方面应该理解为皆用于举例说明并非用于限定，本发明的范围相比于详细说明更倾向于由后叙的专利权利要求书而定，并应该理解为由该专利权利要求书的含义和范围及一起等同的概念导出的所有变形或者变形的形态皆属于本发明的范围。
【附图标记说明】
100：供给部 110：取水管
200：复合部 210：外壳
220：导管 230：固定块
231：固定导板 232：洒水器
240：流量调节手段 241：感知手段
300：洗涤部 310：供给管
400：解吸液部 500：萃取液部
600：压力调节部 610：主泵
620：备用泵 700：排出部
800：控制部

Claims (25)

1.一种用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其包括：
供给部，其用于供给溶存锂的含锂水；
复合部，其布置在陆上，接收流入的所述含锂水并吸附含锂水中溶存的锂，重新解吸并排出锂萃取液；
洗涤部，其布置在所述复合部的一侧，具有供给管并向所述复合部供应淡水并洗涤所述复合部；
解吸液部，其布置在所述洗涤部的一侧，通过储存解吸液或者利用所述供给管移送解吸液以向所述复合部供应；
萃取液部，其布置在所述复合部的一侧，接收由所述解吸液部供应的解吸液通过复合部生成锂萃取液并储存；
压力调节部，其布置在所述复合部的一侧，通过调节所述复合部内的压力调节所述含锂水的流动；
排出部，其与所述压力调节部连通并用于排出锂被回收后的含锂水；以及
控制部，其控制所述复合部的含锂水、所述洗涤部的淡水及所述解吸液部的解吸液的流动；
其特征在于,所述复合部包括：
外壳；
多个导管，其位于所述外壳内侧并与所述供给部连通；
固定块，其设置在所述多个导管内部并与所述含锂水直接接触，当含锂水中溶存的锂离子被吸附或者解吸液流入时仍能在保持形态的同时解吸锂离子；
流量调节手段，其设置在所述多个导管的两端并用于调节含锂水；以及
感知手段，其布置在所述流量调节手段的一侧并用于测试所述固定块的污染程度，
在所述多个导管内部以一定的间隔设置有多个所述固定块，所述固定块与所述含锂水直接接触并吸附含锂水中溶存的锂离子。
2.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述含锂水是通过取水管在近海直接获取的海水，或者是所述供给部周围布置的核发电站或者火力发电站用于冷却的海水。
3.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述含锂水是利用取水管在所述供给部周围的盐湖中获取的盐水。
4.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述含锂水是所述供给部周围地下排出的地下水。
5.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述含锂水是从淡水处理设备中排出的浓缩水。
6.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述外壳具有一面可开放的形状，可确认所述固定块的污染状态，可通过拆分所述固定块并进行替换。
7.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述多个导管具有相互分离的形状，当导管内设置的固定块被所述含锂水污染时可替换。
8.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述多个导管内侧布置有洒水器。
9.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述流量调节手段是自动调节闸阀，其通过感知基于所述含锂水的流量变化的压力差，并将压力差维持在一定的水平，并调节至预先设定的流量。
10.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述固定块是将锂锰氧化物以蜂巢形状的块或者多孔性物质块成型，且通过解吸液将锂萃取出的离子筛型锰氧化物吸附剂。
11.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述固定块插入并固定在所述多个导管中安装的固定导板中。
12.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述固定块在所述多个导管内以一定的间隔分离地安装。
13.如权利要求12所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述固定块间的相隔距离为各固定块长度的1/2以下。
14.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述压力调节部分离地形成有主泵和备用泵。
15.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述解吸液部供给解吸液直至所述复合部中具备的固定块中锂离子全部萃取，将所述解吸液从复合部至解吸液部连续地循环。
16.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述萃取液部通过所述解吸液部提供的解吸液向复合部提供并解吸锂离子并形成锂萃取液，而且当所述锂萃取液超过预先设定的基准浓度时，回收所述锂萃取液并储存。
17.如权利要求1所述的用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置，其特征在于，
所述排出部具有密封纹孔形状，基于重力的液体流动排出锂被回收后的含锂水。
18.一种利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其步骤包括：(a)通过成型锂锰氧化物制造固定块的步骤；(b)将所述固定块布置在多个导管内部的步骤；(c)将解吸液导入所述多个导管内部并将所述锂锰氧化物的锂萃取并排出，并形成离子筛型锰氧化物吸附剂步骤；(d)回收含有锂的解吸液，通过所述多个导管进行循环的步骤；(e)判断所述固定块是否变化为离子筛型锰氧化物吸附剂的步骤；(f)当所述固定块变为锰氧化物吸附剂时，获取含锂水并导入所述多个导管内部，将含锂水中溶存的锂离子吸附在固定块上的步骤；(g)将解吸液导入所述导管内部，在所述固定块中解吸锂离子，并制造锂萃取液的步骤；(h)确认所述锂萃取液中锂离子的含量的步骤；(i)当超过预先制定的规定时，将所述锂萃取液分离并储存在萃取液部的步骤；(j)确定所述固定块的污染与否的步骤；(k)当确认发生预先设定的标准以上的污染时，停止所述含锂水的导入，将淡水导入所述多个导管并去除固定块的污染物质的步骤；以及(l)所述固定块的污染去除之后获取含锂水并导入所述多个导管内部，含锂水中溶存的锂吸附在固定块上的步骤；
其特征在于,所述(b)步骤包括：
布置外壳；布置在多个导管，其位于所述外壳内侧并与供给部连通；
布置固定块，其设置在所述多个导管内部并与所述含锂水直接接触，当含锂水中溶存的锂离子被吸附或者解吸液流入时仍能在保持形态的同时解吸锂离子；
布置流量调节手段，其设置在所述多个导管的两端并用于调节含锂水；以及
布置感知手段，其布置在所述流量调节手段的一侧并用于测试所述固定块的污染程度。
19.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(a)步骤将锂锰氧化物成型为蜂巢形状块或者多孔性物质块，且可制成所述固定块使其通过固定导板固定。
20.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(b)步骤将所述固定块布置在多个导管内部，且将固定块间的相隔距离设置为邻近的固定块长度的1/2以下。
21.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(e)步骤中，所述固定块没有变为离子筛型锰氧化物吸附剂时，返回到所述(c)步骤。
22.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(f)步骤中，在所述多个导管两端设置流量调节手段并且控制部控制自动调节闸阀，并个别地控制多个导管中导入的含锂水的流动。
23.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(h)步骤中，所述锂萃取液中的锂离子含量为预先设定的基准以下时返回到所述(g)步骤。
24.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(j)步骤中，通过在所述多个导管的两端设置感知手段，判断所述固定块的污染与否，当发生污染时，控制部通过导入淡水洗涤所述固定块。
25.如权利要求18所述的利用陆上型锂回收装置的锂回收方法，其特征在于，
所述(f)步骤中，所述固定块吸附有锂离子，且吸附效率减少到最初吸附效率的30％以下时，替换所述固定块并在多个导管内部重新布置。
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