CN109593973A - 一种海水或盐湖水提锂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于提取稀贵金属技术领域，特别涉及一种海水或盐湖水提锂工艺。包括打开石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统电源开关，将海水或海水淡化废水、盐湖水、盐厂废水、氯化钾厂废水中的一种或二种以上经电动机抽水泵送进石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统内，提取金属锂产品；本发明采用石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统，同石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统相结合的方式进行海水或盐湖水提锂，具有工艺简单，设备投资少，降低提锂成本，适合在海上、湖上或陆地上大规模提锂，并可以与海水淡化、盐田提取氯化钠、氯化钾、氯化镁等形成联产的产业链，提高经济优势。

Description

一种海水或盐湖水提锂工艺
技术领域
本发明属于提取稀贵金属技术领域，特别涉及一种海水或盐湖水提锂工艺。
背景技术
作为现代社会重要的矿物资源之一，锂被广泛应用于陶瓷化工、医药、核工业及锂电池工业中。随着电动汽车及便携式电子设备的普及，锂电池市场的规模大幅增长，预计未来30年将消耗目前全球可开采矿锂储量的1/3，这将导致未来锂资源供给不足的问题。
随着新能源汽车的快速发展，尤其是锂电池的发展，对锂的需求越来越大。
矿物锂含量有限，而且开采提取成本高，中国的锂辉矿，总储备量虽然很大，但其品味低，矿床分散，地方偏僻，如要投产的话，投资巨大，效益却不高，投资建设周期长。
目前全球可开采锂储量均来自于矿石和卤水，共计约1400万吨。从矿石和卤水中提炼锂盐，会消耗大量的能源并带来严重的污染问题。相较于陆地上矿石和卤水中有限的锂资源，海水中储有2500亿吨的锂资源，是目前全球可开采锂资源总量的1.6万倍。因此，如果实现从海水中简便、可控和清洁提取锂，人类将获得几乎取之不尽用之不竭的锂资源。
盐湖水提锂，因中国几大盐湖，镁锂比偏高，是海外盐湖锂矿的十多倍，无法大量生产锂，成本也太高。即使是海外的大盐湖锂矿，也没有大量产锂。因为从卤水中提取锂，都要靠大面积的卤水蒸发得到高浓度液体，这些盐湖一般在高寒地区，蒸发速度慢，而且一到冬天就得歇工。
因此，世界上有多个国家在进行海水提锂开发，海水提锂是从海水中提取元素锂的技术。元素锂与钠、镁共存，提取技术难度较大，许多国家从事海水提锂技术研究。中国、日本、以色列等国创造海水提锂吸附法，所选用的吸附剂有氢氧化铝吸附剂、氢氧化铝－活性炭复合吸附剂、氧化锰－活性炭复合吸附剂及各种树脂吸附剂等，其中无定型氢氧化铝吸附剂的吸附能力较强，性能较优越。日本工业技术院近年来研制成功多孔质氧化锰吸附剂，吸附能力比常规锂吸附剂高5—10倍。
尽管海水中含有极为丰富的锂资源，但是海水中的锂浓度很低，导致"海水提锂"难上加难。研究人员提出了很多解决方案，其中包括了吸附法和电渗析法。
但现有的海水提锂技术提取速率慢且不易调控，得到的初次提取物需要进一步处理才能获得金属锂或纯净的锂化合物。因此，现有的海水提锂技术可能无法满足未来诸如锂-硫电池和锂-空气电池在内的新型锂电池技术对锂资源的大量需求。
据报道，南京大学何平教授和周豪慎教授提出一种以太阳能为驱动能，基于组合电解液思路和离子选择性固体薄膜的恒流电解技术，成功实现从海水中提取金属锂单质。该技术的问世为海洋锂资源开发和太阳能向化学能的转化存储开辟了全新的道路。他们将组合电解液的策略应用于海水提取金属锂技术中，经过两年多的研究及反复试验，提出一种以太阳能为驱动能，基于组合电解液思路和离子选择性固体薄膜(陶瓷膜)的恒流电解技术，首次使用锂离子选择性透过膜，直接得到了金属锂单质，成功实现“海水提锂”。但是，该技术还在实验阶段，提锂成本较高，大规模产业化应用还需相当长的时间和技术的再突破。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统，同石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统相结合的方式进行海水或盐湖水提锂，具有工艺简单，设备投资少，降低提锂成本的提锂工艺。
本发明所采用的技术方案为：一种海水或盐湖水提锂工艺，包括打开石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统电源开关，将海水或海水淡化废水、盐湖水、盐厂废水、氯化钾厂废水中的一种或二种以上经电动机抽水泵送进石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统内，提取金属锂产品；所述石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统中的石墨烯太阳能电池为石墨烯柔性植物纤维太阳能电池，所述石墨烯柔性植物纤维太阳能电池中的石墨烯质量占比0.01—5％，植物纤维质量占比10—70％，其余为塑料和辅料原料，所述石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统中的石墨烯陶瓷膜为1到5层膜，膜厚0.01—5毫米。
所述石墨烯陶瓷膜中加入的石墨烯质量占比0.01—3％，陶瓷原料质量占比90—98％，其余为辅料原料。石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器的优点是明显增加陶瓷膜的强度，增加使用寿命3倍。
所述本发明具体包括水下直接提锂、船式提锂、流动车箱式提锂工艺。
所述水下直接提锂包括石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件+浮物组件+水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件相结合的提锂装置，所述浮物组件包括塑料浮管或浮板上下横梁、立柱，中间为浮球瓶或浮筒、浮桶中的一种或二种以上组合而成，所述浮物组件上安放在石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件，充分接收阳光，所述浮物组件下安放水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件，所述多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件，主要包括可智能调控的顺潮水流动方向进水口，多抽水电动机泵，1—3多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器，每级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器开有自动排水口和金属锂产品回由装置。
所述船式提锂包括在提锂船上安放多个到几百个提锂吸收器，在提锂船的前后左右水域安放多个石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统装置。
所述流动车箱式提锂设置在离海水或盐湖水不远的岸上，在流动车箱式膜吸收器下安装轮胎，箱体一头安装海水或盐湖水电动抽水厂，一头安装拉动挂钩，提锂箱顶部安装石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统。
本发明还提供一种海水提锂与海水淡化联产盐田氯化钾工艺，其经提锂排水口的海水送石墨烯滤芯海水淡化系统进行海水淡化，淡化的海水送淡水池。
所述石墨烯滤芯海水淡化系统未通过过滤的盐分物质，送过滤物质盐田析出系统，分别提取氯化钠、氯化钾、氯化镁等产品，增加海水或盐湖水提锂的联产功能，降低成本，明显提高经济效益。
本发明的有益效果：
本发明采用石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统，同石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统相结合的方式进行海水或盐湖水提锂，具有工艺简单，设备投资少，降低提锂成本，适合在海上、湖上或陆地上大规模提锂，并可以与海水淡化、盐田提取氯化钠、氯化钾、氯化镁等形成联产的产业链，提高经济优势。
附图说明
图1为本发明中海水或盐湖水提锂工艺的整体流程结构示意图。
图2为本发明中采用水下直接提锂工艺的流程结构示意图。
图3为本发明中采用船式提锂工艺的流程结构示意图。
图4为本发明中流动车箱式提锂工艺的流程结构示意图。
图5为本发明中海水或盐湖水提锂与海水淡化联产盐田氯化钾工艺流程示意图。
(1、石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件，2、浮物组件，3、多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件，4、塑料浮管(或浮板)上下横梁，5、立柱，6、中间为浮球瓶或浮筒，7、顺潮水流动方向进水口，8、多抽水电动机泵，9、多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器，10、提锂船，11、提锂吸收器，12、流动箱式膜提锂吸收器，13、轮胎，14、电动抽水泵，15、挂钩，16、石墨烯滤芯海水淡化系统，17、淡水池，18、过滤物质盐田析出系统)
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种海水或盐湖水提锂工艺，包括打开石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统电源开关，将海水或海水淡化废水、盐湖水、盐厂废水、氯化钾厂废水中的一种或二种以上经电动机抽水泵送进石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统内，提取金属锂产品。
所述石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统中的石墨烯太阳能电池为石墨烯柔性植物纤维太阳能电池，提高海水或盐湖水有风时起伏不定的抗震动能力，同时提高太阳能光能利用率50％以上。
所述石墨烯柔性植物纤维太阳能电池中的石墨烯质量占比0.01—5％，植物纤维(如木质素)质量占比10—70％，其余为塑料和辅料原料。
所述石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统中的石墨烯陶瓷膜为1到5层膜，膜厚0.01—5毫米。
所述石墨烯陶瓷膜中加入的石墨烯质量占比0.01—3％，陶瓷原料质量占比90—98％，其余为辅料原料。石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器的优点是明显增加陶瓷膜的强度，增加使用寿命3倍。
所述本发明包括水下直接提锂、船式提锂、流动车箱式提锂。
所述水下直接提锂包括石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件1+浮物组件2+水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件3等相结合的提锂装置。
所述浮物组件包括塑料浮管(或浮板)上下横梁4、立柱5，中间为浮球瓶或浮筒6、浮桶中的一种或二种以上组合而成。
所述浮物组件2上安放石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件1，充分接收阳光。
所述浮物组件2下安放水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件3。
所述多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件3主要包括可智能调控的顺潮水流动方向进水口7，多抽水电动机泵8，1—3多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器9，每级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器9开有自动排水口和金属锂产品回由装置。
所述船式提锂包括在提锂船10上安放多个到几百个提锂吸收器11，在提锂船10的前后左右水域安放多个石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统组件1。
在离海水或盐湖水不远的岸上，可采用流动车箱式提锂装置，所述车箱式提锂装置包括流动箱式膜提锂吸收器12，流动车箱式膜吸收器12装轮胎13，方便移动，箱体一头安装海水或盐湖水电动抽水泵14，一头安装拉动挂钩15，提锂箱顶部安装石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统组件1。
本发明还提供一种海水提锂与海水淡化联产盐田氯化钾工艺，其经提锂排水口的海水送石墨烯滤芯海水淡化系统16进行海水淡化，淡化的海水送淡水池17。
石墨烯滤芯海水淡化系统16未通过过滤的盐分物质，送过滤物质盐田析出系统18，分别提取氯化钠、氯化钾、氯化镁等产品，增加海水或盐湖水提锂的联产功能，降低成本，明显提高经济效益。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的。

Claims (8)

1.一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：包括打开石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统电源开关，将海水或海水淡化废水、盐湖水、盐厂废水、氯化钾厂废水中的一种或二种以上经电动机抽水泵送进石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统内，提取金属锂产品；所述石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统中的石墨烯太阳能电池为石墨烯柔性植物纤维太阳能电池，所述石墨烯柔性植物纤维太阳能电池中的石墨烯质量占比0.01—5％，植物纤维质量占比10—70％，其余为塑料和辅料原料，所述石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统中的石墨烯陶瓷膜为1到5层膜，膜厚0.01—5毫米。
2.根据权利要求1所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：所述石墨烯陶瓷膜中加入的石墨烯质量占比0.01—3％，陶瓷原料质量占比90—98％，其余为辅料原料。石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器的优点是明显增加陶瓷膜的强度，增加使用寿命3倍。
3.根据权利要求1所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：具体包括水下直接提锂、船式提锂、流动车箱式提锂工艺。
4.根据权利要求3所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：所述水下直接提锂包括石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件+浮物组件+水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件相结合的提锂装置，所述浮物组件包括塑料浮管或浮板上下横梁、立柱，中间为浮球瓶或浮筒、浮桶中的一种或二种以上组合而成，所述浮物组件上安放石墨烯太阳能电池与智能储电管理系统组件，所述浮物组件下安放水下多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件，所述多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器系统组件，主要包括可智能调控的顺潮水流动方向进水口，多抽水电动机泵，1—3多级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器，每级石墨烯陶瓷膜锂离子吸收器开有自动排水口和金属锂产品回由装置。
5.根据权利要求3所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：所述船式提锂包括在提锂船上安放多个到几百个提锂吸收器，在提锂船的前后左右水域安放多个石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统组件。
6.根据权利要求3所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：所述流动车箱式提锂设置在离海水或盐湖水不远的岸上，在流动车箱式膜吸收器下安装轮胎，箱体一头安装海水或盐湖水电动抽水厂，一头安装拉动挂钩，提锂箱顶部安装石墨烯太阳能电池发电与智能储电管理系统。
7.根据权利要求1所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：应用海水提锂工艺与海水淡化联产盐田氯化钾工艺的结合，其经提锂排水口的海水送石墨烯滤芯海水淡化系统进行海水淡化，淡化的海水送淡水池。
8.根据权利要求7所述的一种海水或盐湖水提锂工艺，其特征在于：所述石墨烯滤芯海水淡化系统未通过过滤的盐分物质，送过滤物质盐田析出系统，分别提取氯化钠、氯化钾、氯化镁等产品。
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