CN109052435B - 一种用于盐湖卤水提锂的吸附塔群 - Google Patents

Abstract

一种用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，包括底座，底座侧壁分别设有检查孔和排净口，底座顶部设有≥2个且彼此上下对接串联的吸附塔，所述吸附塔包括吸附塔本体，最上部的吸附塔本体的顶部设有上封头，与底座对接的吸附塔本体的下部设有下封头，两对接串联的吸附塔本体之间设有分隔封头，吸附塔本体上部侧壁所设排液口的上方设有放空口，每个吸附塔本体的侧壁上部还设有人孔；吸附塔的上封头的顶部设有放空口；塔内填充有吸附剂。本发明可在同一个塔内，分别完成吸附、洗涤、脱吸操作。本发明可减少泵的转运次数，运行能耗低，吸附剂用量少，减少占地和土建设备投资。

Description

一种用于盐湖卤水提锂的吸附塔群

技术领域

本发明涉及一种吸附装置，尤其是涉及一种从高镁低锂卤水中提锂的多塔层叠式结构的吸附塔群。

背景技术

锂的用途非常广泛，在冶金工业中可用做脱氧剂；锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分；锂在原子能工业中有重要用途；还是制作锂电池、锂离子电池的重要原料。

我国盐湖卤水，特别是盐湖老卤，具有高镁锂比的特点，通过吸附的方法从盐湖卤水中提锂可极大的提高资源综合利用率，并创造出巨大的经济价值。

盐湖提锂技术是锂行业发展的关键。吸附法适用于高镁锂比卤水提锂，具有工艺简单，回收率高，选择性好等特点。

但目前采用吸附法从盐湖卤水中提锂时，使用的现有吸附塔，在满足设备承压要求，洗涤和脱吸工序按平推流进料要求时，返混体积较大，所需吸附塔的数量较多，体积较大，需要的吸附剂数量多，投资大，运行能耗高，占地面积大，土建设备投资高。

CN201810013500.7 公开了一种开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料，其在开孔泡沫玻璃上负载以纳米二氧化钛为粘合剂的锂离子筛形成填料，将其装填在吸附-解吸塔中，用以吸附分离盐湖卤水或海水中的低浓度锂离子，但其对吸附-解吸塔并未给出相关技术方案。

CN201320868761.X 公开了一种盐卤氯化锂的提取装置，包括有依次连接的吸附塔(1)、第一级纳滤膜组件(2)、反渗透膜组件(4)、蒸发装置(5)、陶瓷膜组件(6)，该技术方案同样未对吸附塔技术方案给出具体介绍。

CN201320677191.6公开了一种吸附锂离子的装置，其包括有四周封闭的框架、固定在框架的上/下面的平板膜，以及充填在上/下面平板膜与框架构成空间内的粉末状吸附剂。该方案采用单层结构，且为单塔吸附方式，设备承压要求高，返回体积大，效率低，不利于连续生产操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种体积合理，吸附剂用量少，运行能耗低，占地面积少，土建设备投资少的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于盐湖卤水提锂的新型吸附塔群，包括底座，底座侧壁分别设有检查孔和排净口，底座顶部设有≥2个且彼此上下对接串联的吸附塔，所述吸附塔包括吸附塔本体，最上部的吸附塔本体的顶部设有上封头，与底座对接的吸附塔本体的下部设有下封头，两对接串联的吸附塔本体之间设有分隔封头，吸附塔本体上部侧壁所设排液口的上方设有放空口，每个吸附塔本体的侧壁上部还设有人孔；吸附塔的上封头的顶部设有放空口；塔内填充有吸附剂。

进一步，每个吸附塔本体的侧壁下部设有排液口。

进一步，每个吸附塔本体的侧壁上部分别设有排液口和液体分布器。其功能是，让老卤、洗液和脱吸液在塔内获得均匀的流场分布，树脂与液相充分接触，获得较优的吸附、洗涤和脱吸效果。

进一步，所述上封头、下封头、分隔封头为球冠封头。以既保证塔内操作压力条件下的设备承压能力，又能有效地减少在洗涤和脱吸时按平推流进料要求时的返混体积。

进一步，所述吸附塔本体的直径为2000-3800mm。具体可综合考虑足够的吸附停留时间、洗涤时间、解吸时间选定。

进一步，考虑树脂空隙率和膨胀率，吸附剂装填高径比选择0.8-2。

进一步，所述彼此上下对接串联的吸附塔的数量优选3-4个。

进一步，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。以方便监测床层压差，防止压差过大导致吸附剂破损率增大现象出现。

进一步，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。以方便观察塔内液体运行情况。

进一步，吸附塔的上封头的顶部还设有温度计口。以方便随时检测塔内的温度。

本发明在同一个塔内，可分别完成吸附、洗涤、脱吸操作, 并且同时满足上述操作所需的不同温度和压力。

所述吸附塔群，上、下各塔既可以串联，也可以并联进行吸附、洗涤、解吸操作；所述并联，是指塔群的某一级有两个甚至多个塔并联，这一级塔通过多通路阀门与上下级塔串联。

本发明的有益效果是：采用多塔层叠式结构，可以减少工艺操作时泵的转运次数，节省能耗；减少储罐的体积；节省吸附剂用量；减少占地和土建设备投资。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图中：1-底座、21-吸附塔本体Ⅰ、22-吸附塔本体Ⅱ、3-上封头、4-下封头、5-中间分隔封头、61-排液口Ⅰ、62-排液口Ⅱ、63-排液口Ⅲ、64-排液口Ⅳ、65-排液口Ⅴ、66-排液口Ⅵ、71-放空口Ⅰ、72-放空口Ⅱ、81-压力表口Ⅰ、82-压力表口Ⅱ、83-压力表口Ⅲ、84-压力表口Ⅳ、9-温度计口、10-排净口、111-人孔Ⅰ、112-人孔Ⅱ、12-检查孔、131-视镜Ⅰ、132-视镜Ⅱ、14-砂石、15-吸附剂。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，所述实施例只是便于所属领域技术人员进一步理解本发明的具体实施方式，不得用于对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明用于盐湖卤水提锂的吸附塔群实施例包括底座1，底座1的侧壁分别设有检查孔12和排净口10，底座1的顶部设有2个彼此上下对接串联的吸附塔的吸附塔本体Ⅰ21、吸附塔本体Ⅱ22，上部的吸附塔本体Ⅱ22的顶部设有上封头3，与底座1对接的吸附塔本体Ⅰ21的下部设有下封头4，两对接的吸附塔本体Ⅰ21和吸附塔本体Ⅱ22之间设有中间分隔封头5，吸附塔本体Ⅰ21的下部设有排液口Ⅰ61、排液口Ⅱ62，吸附塔本体Ⅰ21的上部设有排液口Ⅲ63，排液口Ⅲ63的上方设有放空口Ⅰ71，吸附塔本体Ⅱ22的下部设有排液口Ⅳ64、排液口Ⅴ65，上部设有排液口Ⅵ66，上封头3的顶部设有放空口Ⅱ72；吸附塔本体Ⅰ21和吸附塔本体Ⅱ22的侧壁上部分别设有人孔Ⅰ 111和人孔Ⅱ 112；上封头3的顶部还设有温度计口9；塔内填充有吸附剂15；下封头填充有砂石14。

必须指出，工作时，所述各排液口有时也会充当进液口。这是因为，吸附、洗涤、脱吸过程，根据工艺需要，进料有可能是下进上出，也可能是上进下出，当料液为下进上出时，下部的排液口为进液口；当料液是上进下出时，上部的排液口则为进液口。

针对锂吸附树脂的特性，参照吸附、洗涤、脱吸等进出液的上进下出或下进上出的要求，在塔顶和塔底分别设有液体分布器（图中未示出），让老卤、洗液和脱吸液在塔内获得均匀的流场分布，树脂与液相充分接触，获得较优的吸附、洗涤和脱吸效果。

综合考虑足够的吸附停留时间、洗涤时间、解吸时间，选取塔直径2800mm。

考虑树脂空隙率和膨胀率，吧2实施例选取吸附树脂装填高径比为1.07，即吸附树脂床层高度3000mm。采用2层塔串联对接。

基于上述构成，盐湖低锂高镁老卤树脂吸附提锂工艺采用吸附→洗涤除镁→脱吸的工艺过程。

根据老卤锂浓度的不同，吸附过程可考虑串联或并联吸附，以并联为例，老卤分别通过排液口Ⅰ61、排液口Ⅱ62和排液口Ⅳ64、排液口Ⅴ65进料，采用下进上出方式进行吸附操作，吸附后老卤通过排液口Ⅲ63、排液口Ⅵ66排放。吸附饱和后，洗涤液通过排液口Ⅵ66进料进行洗涤，洗涤液通过排液口Ⅳ64、排液口Ⅴ65出液后，串联通过排液口Ⅲ63进料，从排液口Ⅰ61、排液口Ⅱ62排放，洗涤过程根据工艺要求可进行多步洗涤，串联洗涤可以有效降低淡水消耗，减少洗涤锂损失。洗涤完成后，根据合格液锂浓度要求，进行串联脱吸，脱吸液通过排液口Ⅵ66进料进行脱吸，脱吸液液通过排液口Ⅳ64、排液口Ⅴ65管口出液后，串联通过排液口Ⅲ63管口进料，从排液口Ⅰ61、排液口Ⅱ62出料，低浓度脱吸液可作为洗涤液使用，高浓度脱吸液作为合格液目标产品，如果需要提高合格液锂浓度，脱吸液从排液口Ⅰ61、排液口Ⅱ62出料后，可以继续与下一级吸附塔串联脱吸。

各放空口作为吸附塔排气或排液时进气避免形成塔内真空无法排液之用；砂石填充物作为稳定吸附剂床层，减少塔内存液死区之用；各排净口作为吸附塔停产或检修时，用于排放干净吸附塔内液体之用。

吸附过程，是将老卤中的锂离子吸附到吸附剂吸附树脂上，将老卤中的锂和镁得到初步分离；洗涤过程，是将吸附树脂上吸附的大部分镁和小部分的锂洗涤下来，被洗液带走，大部分的锂仍然保留在吸附树脂上，此时锂和镁进一步分离；脱吸过程，是将树脂上的锂解吸下来，被脱吸液带走，脱吸液为所需的目标产品，同时吸附树脂得到再生，进行下一步的吸附。

本发明吸附塔内装填吸附剂吸附树脂，生产时，在同一个塔内，分别依次完成吸附、洗涤、脱吸操作，而且可同时满足上述操作所需的不同温度和压力；为了节省洗涤和脱吸用水，较常用的方法是，按含镁浓度由高到低的的各级洗涤液去多级洗涤吸附树脂，将含镁最高浓度的洗液排放，将其余各级不同较低浓度的洗液分别储存，回用作下一轮洗涤，而含锂浓度由高到低的各级解吸液分多级脱吸吸附树脂，含锂最高浓度的脱吸液为目标产品，导流至下一工序生产，将其余较低浓度的脱吸液回用作下一轮洗涤。

同一个塔内，分别依次完成吸附、洗涤、脱吸操作

以洗涤工序为例，对吸附树脂进行第4级洗涤时，所得到的洗液需要返回液储罐储存作为第3级或第2级的洗液，等待其他吸附塔需要进行第3级或第2级洗涤时，用泵加压至所需洗涤的吸附塔，而2层塔可以减少泵的转运次数，节省能耗，减少储罐的体积，节省吸附剂用量，减少占地和土建设备投资。2层塔串联操作时，控制上下塔的洗涤时间，当上塔进行第4级洗涤时，下塔刚好需要进行第3级或第2级洗涤，通过阀门流入下塔，省去了洗液排放所需的时间、泵的转运时间和能耗，节省储罐体积与吸附剂用量。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (30)

1.一种用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，包括底座，底座侧壁分别设有检查孔和排净口，其特征是，底座顶部设有3-4个且彼此上下对接串联的吸附塔，所述吸附塔包括吸附塔本体，最上部的吸附塔本体的顶部设有上封头，与底座对接的吸附塔本体的下部设有下封头，两对接串联的吸附塔本体之间设有分隔封头，吸附塔本体上部侧壁所设排液口的上方设有放空口，每个吸附塔本体的侧壁上部还设有人孔；吸附塔的上封头的顶部设有放空口；塔内填充有吸附剂；每个吸附塔本体的侧壁上部分别设有液体分布器。

2.根据权利要求1所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁下部设有排液口。

3.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁上部分别设有排液口。

4.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，所述上封头、下封头、分隔封头为球冠封头。

5.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，所述上封头、下封头、分隔封头为球冠封头。

6.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附塔本体的直径为2000-3800mm。

7.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附塔本体的直径为2000-3800mm。

8.根据权利要求4所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附塔本体的直径为2000-3800mm。

9.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附剂装填高径比0.8-2.0。

10.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附剂装填高径比0.8-2.0。

11.根据权利要求4所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附剂装填高径比0.8-2.0。

12.根据权利要求6所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，吸附剂装填高径比0.8-2.0。

13.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。

14.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。

15.根据权利要求4所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。

16.根据权利要求6所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。

17.根据权利要求9所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有压力表口。

18.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

19.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

20.根据权利要求4所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

21.根据权利要求6所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

22.根据权利要求9所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

23.根据权利要求13所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，每个吸附塔本体的侧壁设有视镜。

24.根据权利要求1或2所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

25.根据权利要求3所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

26.根据权利要求4所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

27.根据权利要求6所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

28.根据权利要求9所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

29.根据权利要求13所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

30.根据权利要求18所述的用于盐湖卤水提锂的吸附塔群，其特征在于，塔顶设有温度计口。

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