CN110917882A - 一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了锂盐生产相关技术领域的一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法；其中，四通道电渗析装置包括第一电渗析循环装置、第二电渗析循环装置、第三电渗析循环装置、第四电渗析循环装置、阳极液循环装置和阴极液循环装置，形成电渗析四通道；其中，盐湖提锂方法包括预处理、四通道电渗析、蒸发沉淀；本发明采用特殊构造的四通道电渗析模块，减小占地面积，药剂投加与碳酸氢锂浓缩两个步骤合二为一，缩短整体盐湖提锂的工艺流程；节省加药成本；有效避免电渗析单元的浓缩液侧硫酸盐结垢问题；蒸发沉淀制备碳酸锂的过程操作简便。

Description

一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法

技术领域

本发明涉及锂盐生产相关技术领域，特别涉及一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法。

背景技术

锂(Li)及其化合物因其优异的性能而被广泛应用于电子、冶金、化工、医药、能源等诸多领域，在国民经济和国防建设中具有非常重要的战略地位，被誉为“21世纪的新能源金属”、“明天的宇航合金”。同时，绿色无污染锂离子动力电池的开发和应用，带动了国际锂市场的蓬勃发展。目前，国际市场对锂产品的需求量正以每年7％～11％的速度增加，并且其势头将继续保持。作为重要的能源金属，锂市场前景非常广阔，而锂资源的低成本开发也将成为各锂业公司参与未来市场竞争的重要保证。已探明的陆地锂资源主要有两种：矿石型锂资源和盐湖锂资源。锂在盐湖卤水中储量丰富，且从盐湖中提锂相比从锂矿石中提锂的成本更低，故近年来以盐湖卤水为原料生产的锂盐已占锂产品总量的85％以上。根据2019年碳酸锂行业研究报告显示，2018年，全国碳酸锂产量达11.7万吨，青海省海西州碳酸锂(不含氯化锂)产量占全国的27.8％。目前，国内的产品已经进入特斯拉、三星、大众、比亚迪等国际新能源产业厂商的供应链。随着盐湖提锂技术的不断创新与突破，碳酸锂的产能将进一步释放。预计到2022年，盐湖提锂的市场占有率将突破50％，行业产值达到千亿元以上。

由于我国盐湖卤水锂资源的高镁锂比特征，钙离子、镁离子的存在，导致其开发程度较低，采用现有的工艺难以实现盐湖锂资源的经济开发利用，目前国内几个盐湖企业尚无一家实现稳定的大规模生产。制备电池材料所用高纯锂产品还需要从国外大量进口。因此，实现低成本、高效率地开发高镁锂比盐湖锂资源是我国锂工业摆脱依赖锂资源进口、抢占未来锂市场十分重要的战略目标。

目前，国内外从盐湖卤水锂资源中提锂的方法主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、碳化法和煅烧浸取法等。在这些卤水提锂的多种方法中，沉淀法作为一种已经成熟的提锂技术，存在着耗能较大、工艺流程复杂、成本较高的缺点，锂的回收率也不高，且针对高镁、锂比卤水提锂仍需改进。溶剂萃取法和离子交换吸附法作为近些年研究的热门方法，但离子交换吸附法溶损严重、离子膜价格昂贵且需定期清理等问题仍需改进。溶剂萃取法中FeCl₃产生的乳化现象，萃取剂、盐酸的循环利用，设备的选择和维护是溶剂萃取法亟需解决的问题。

所以，锂提取技术领域需要一种可以缩短整个盐湖提锂的工艺流程，减少占地面积，而且大幅节省氢氧化钠、碳酸钠和盐酸等药剂的投加成本，降低总体的系统投资和运行成本的技术方案。

发明内容

针对现有技术存在的锂提取需要简化工艺流程、降低生产成本、提高产品回收率的技术问题，本发明提供一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，包括第一电渗析循环装置、第二电渗析循环装置、第三电渗析循环装置、第四电渗析循环装置、阳极液循环装置和阴极液循环装置；所述第一电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的原料液存储容器、第一循环泵和第一脱盐通道，所述原料液存储容器上还设有原料粗液输入口和已处理原料液排出口；所述第二电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的离子补偿液存储容器、第二循环泵、第二脱盐通道和离子补偿液配置容器；所述第三电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的第一浓缩液存储容器、第三循环泵和第一浓缩通道，所述第一浓缩液存储容器上还设有第一浓缩液排出口；所述第四电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的第二浓缩液存储容器、第四循环泵和第二浓缩通道，所述第二浓缩液存储容器上还设有第二浓缩液排出口；所述阳极液循环装置包括通过管道依次循环连接的阳极液存储容器、第五循环泵和阳极液通道，所述阳极液通道的外侧的侧壁设有阳极电板；所述阴极液循环装置包括通过管道依次循环连接的阴极液存储容器、第六循环泵和阴极液通道，所述阴极液通道的外侧的侧壁设有阴极电板；所述第二脱盐通道、所述第二浓缩通道、所述第一脱盐通道与所述第一浓缩通道共同组成电渗析四通道；所述阳极液通道、所述电渗析四通道与所述阴极液通道依次并列设置于所述阳极电板与所述阴极电板之间；所述阳极液通道与所述第二脱盐通道之间，所述第二浓缩通道与所述第一脱盐通道之间以及所述第一浓缩通道与所述阴极液通道之间均设置有阴离子交换膜；所述第二脱盐通道与所述第二浓缩通道之间以及所述第一脱盐通道与所述第一浓缩通道之间均设置有阳离子交换膜。

进一步的，所述第一电渗析循环装置、所述第二电渗析循环装置、所述第三电渗析循环装置以及所述第四电渗析循环装置均为若干组；若干组所述第一电渗析循环装置、所述第二电渗析循环装置、所述第三电渗析循环装置以及所述第四电渗析循环装置中组成的所述电渗析四通道依次并列设置于阳极液通道与所述阴极液通道之间。

进一步的，以下共用关系中至少有一处存在：若干组所述第一电渗析循环装置共用同一组所述原料液存储容器和所述第一循环泵；若干组所述第二电渗析循环装置共用同一组所述离子补偿液存储容器、所述第二循环泵和所述离子补偿液配置容器；若干组所述第三电渗析循环装置共用同一组所述第一浓缩液存储容器和所述第三循环泵；若干组所述第四电渗析循环装置共用同一组所述第二浓缩液存储容器和所述第四循环泵。

一种盐湖提锂方法，包括如下步骤：

S1)预处理：

利用强碱溶液对待处理原料液进行预处理，并将生成的包括氢氧化钙和/或氢氧化镁的悬浮物、胶体和/或沉淀物去除，得到原料粗液；

S2)利用前述任一项所述的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置进行四通道电渗析操作：

S21)将所述原料粗液通过所述原料粗液输入口加入所述原料液存储容器；

在所述离子补偿液配置容器中配置初始质量浓度为8％～20％碳酸氢钠水溶液并输入所述离子补偿液存储容器；

S22)启动所述四通道电渗析装置，使所述原料粗液进入所述第一脱盐通道后，在电场的作用下，包括氯离子和硫酸根离子的阴离子穿过阴离子交换膜进入所述第二浓缩通道，包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子穿过阳离子交换膜进入所述第一浓缩通道，未进入所述第二浓缩通道或所述第一浓缩通道的离子在所述第一循环泵的作用下在所述第一电渗析循环装置中循环并在再次经过所述第一脱盐通道时进入所述第二浓缩通道或所述第一浓缩通道，直至所述原料液存储容器内的所述原料粗液达到溢流标准排出所述原料液存储容器；

所述碳酸氢钠水溶液进入所述第二脱盐通道后，在电场的作用下，碳酸氢根离子穿过阴离子交换膜进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道，钠离子穿过阳离子交换膜进入所述第二浓缩通道，未进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道或所述第二浓缩通道的离子在所述第二循环泵的作用下在所述第二电渗析循环装置中循环并在再次经过所述第二脱盐通道时进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道或所述第二浓缩通道；

包括氯离子和硫酸根离子的阴离子和钠离子进入所述第二浓缩通道后，在所述第四循环泵的作用下在所述第四电渗析循环装置中循环形成第二浓缩液，直至所述第二浓缩液存储容器内的所述第二浓缩液达到溢流标准排出所述第二浓缩液存储容器；

包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子和碳酸氢根离子进入所述第一浓缩通道后，在所述第三循环泵的作用下在所述第三电渗析循环装置中循环形成第一浓缩液，直至所述第一浓缩液存储容器内的所述第一浓缩液达到溢流标准排出所述第一浓缩液存储容器；

S3)蒸发沉淀：

对S22排出的所述第一浓缩液进行加热蒸发，使其中的碳酸氢锂分解生成碳酸锂即得。

优选的，S1制得的所述原料粗液的浊度小于1NTU。

进一步的，S21中的所述碳酸氢钠水溶液能够用碳酸氢钾水溶液代替。

优选的，S21中的所述碳酸氢钠水溶液的质量浓度为14％。

优选的，S22中所述原料粗液达到溢流标准为TDS值为10000～20000mg/L；所述第一浓缩液和所述第二浓缩液的溢流标准均为TDS值大于等于200000mg/L。

进一步的，S22中当所述原料液存储容器内的所述原料粗液达到溢流标准排出所述原料液存储容器时经过S1预处理的所述原料粗液自动补入所述原料液存储容器；在所述离子补偿液配置容器中持续加入碳酸氢钠或碳酸氢钾使所述离子补偿液存储容器内的溶液的浓度维持在初始质量浓度。

进一步的，S22排出所述第二浓缩液用于进行烟道喷洒，或者通过纳滤膜分离结晶制备氯化钠盐和硫酸钠盐。

本发明具有如下优点：

1.本发明采用特殊构造的四通道电渗析模块，减小占地面积，并且引入碳酸氢钠溶液进行离子配对，药剂投加与碳酸氢锂浓缩两个步骤合二为一，缩短整体盐湖提锂的工艺流程；

2.无需添加价格比碳酸氢钠更贵的碳酸钠，这样就大幅节省加药成本，提高回收率；

3.通过预处理使在富含硫酸根与氯根的钠盐浓缩液中，不含有钙镁离子，硫酸根和钙镁离子分别处于两个浓缩液环境，有效避免电渗析单元的浓缩液侧硫酸盐结垢问题；

4.最终富含碳酸氢锂的浓缩液可以去蒸发沉淀制备碳酸锂，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于盐湖提锂的四通道电渗析装置的一种结构示意图。

图中:1-第一电渗析循环装置；11-原料液存储容器；12-第一循环泵；13-第一脱盐通道；2-第二电渗析循环装置；21-离子补偿液存储容器；22-第二循环泵；23-第二脱盐通道；24-离子补偿液配置容器；3-第三电渗析循环装置；31-第一浓缩液存储容器；32-第三循环泵；33-第一浓缩通道；4-第四电渗析循环装置；41-第二浓缩液存储容器；42-第四循环泵；43-第二浓缩通道；5-阳极液循环装置；51-阳极液存储容器；52-第五循环泵；53-阳极液通道；54-阳极电板；6-阴极液循环装置；61-阴极液存储容器；62-第六循环泵；63-阴极液通道；64-阴极电板；7-阴离子交换膜；8-阳离子交换膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“外侧”、“内部”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

对于本技术方案中的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例A1～A3:用于盐湖提锂的四通道电渗析装置

实施例A1

如图1所示，一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，包括第一电渗析循环装置1、第二电渗析循环装置2、第三电渗析循环装置3、第四电渗析循环装置4、阳极液循环装置5和阴极液循环装置6；第一电渗析循环装置1包括通过管道依次循环连接的原料液存储容器11、第一循环泵12和第一脱盐通道13，原料液存储容器1上还设有原料粗液输入口和已处理原料液排出口；第二电渗析循环装置2包括通过管道依次循环连接的离子补偿液存储容器21、第二循环泵22、第二脱盐通道23和离子补偿液配置容器24；第三电渗析循环装置3包括通过管道依次循环连接的第一浓缩液存储容器31、第三循环泵32和第一浓缩通道33，第一浓缩液存储容器31上还设有第一浓缩液排出口；第四电渗析循环装置4包括通过管道依次循环连接的第二浓缩液存储容器41、第四循环泵42和第二浓缩通道43，第二浓缩液存储容器41上还设有第二浓缩液排出口；阳极液循环装置5包括通过管道依次循环连接的阳极液存储容器51、第五循环泵52和阳极液通道53，阳极液通道53的外侧的侧壁设有阳极电板54；阴极液循环装置6包括通过管道依次循环连接的阴极液存储容器61、第六循环泵62和阴极液通道63，阴极液通道63的外侧的侧壁设有阴极电板64；第二脱盐通道23、第二浓缩通道43、第一脱盐通道13与第一浓缩通道33从左向右依次并列并共同组成电渗析四通道；阳极液通道53、电渗析四通道与阴极液通道63左向右依次并列设置于阳极电板54与阴极电板64之间；阳极液通道53与第二脱盐通道之间23，第二浓缩通道43与第一脱盐通道13之间以及第一浓缩通道33与阴极液通道63之间均设置有阴离子交换膜7；第二脱盐通道23与第二浓缩通道43之间以及第一脱盐通道13与第一浓缩通道33之间均设置有阳离子交换膜8。

实施例A2

在实施例A1的基础上，为了提高设备效率，本实施例中的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置中，第一电渗析循环装置1、第二电渗析循环装置2、第三电渗析循环装置3以及第四电渗析循环装置4均为若干组；若干组第一电渗析循环装置1、第二电渗析循环装置2、第三电渗析循环装置3以及第四电渗析循环装置4中的两个脱盐通道及两个浓缩通道形成的电渗析四通道依次并列设置于阳极液通道53与阴极液通道63之间；亦即阳极液通道53与阴极液通道63之间设置有若干组电渗析四通道；具体实施时，电渗析四通道可以为10～60组，只要阳极电板54与阴极电板64提供的电场能满足为所有电渗析四通道内的离子提供作用力，均能实现技术目的。

实施例A3

在实施例A2的基础上，为了进一步提高设备效率，节省设备空间，本实施例中的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，以下共用关系中至少有一处存在：若干组第一电渗析循环装置1共用同一组原料液存储容器11和第一循环泵12；若干组第二电渗析循环装置2共用同一组离子补偿液存储容器31、第二循环泵32和离子补偿液配置容器34；若干组第三电渗析循环装置3共用同一组第一浓缩液存储容器31和第三循环泵32；若干组第四电渗析循环装置4共用同一组第二浓缩液存储容器41和第四循环泵42；也就是四个电渗析循环装置中，各自的循环通路中，除了形成电渗析四通道的两个脱盐通道及两个浓缩通不共用之外，各自循环通路上的溶液储存容器和循环泵可以共用也可以不共用，具体实施时可以全部是共用的；以第一电渗析循环装置1举例说明，第一电渗析循环装置1包括通过管道依次循环连接的一个原料液存储容器11、一个第一循环泵12和若干个第一脱盐通道13，这若干个第一脱盐通道13并联设置于第一电渗析循环装置1的循环通路上，其他循环通路的形式与此相同，不再赘述；但需要说明的这若干个第一脱盐通道13的并联不是单纯这若干个第一脱盐通道13的并联，而是如图1所示的与其他脱盐通道与浓缩通道组成电渗析四通道的排列方式并联。

实施例B1～B4:盐湖提锂方法

其中，待处理原料液中含有锂离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子等离子；处理步骤如下：

实施例B1

S1)预处理：

利用氢氧化钠溶液对待处理原料液进行预处理，具体实施时也可以用氢氧化钾溶液，并将生成的包括氢氧化钙和/或氢氧化镁的悬浮物、胶体和/或沉淀物去除，得到原料粗液，在原料粗液的浊度小于1NTU的条件下进入下一步处理；

S2)利用实施例A1～A3任一例中的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置进行四通道电渗析操作，操作步骤及处理过程如下：

S21)将原料粗液通过原料粗液输入口加入原料液存储容器；

在离子补偿液配置容器24中配置初始质量浓度为14％碳酸氢钠水溶液并输入离子补偿液存储容器21；具体实施时，碳酸氢钠水溶液的浓度可以在8％～20％之间任意设置，并且碳酸氢钠水溶液也可以用碳酸氢钾水溶液代替；

S22)启动四通道电渗析装置，在第一电渗析循环装置1中，原料粗液进入第一脱盐通道13后，在电场的作用下，包括氯离子和硫酸根离子的阴离子穿过阴离子交换膜7进入第二浓缩通道43，包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子穿过阳离子交换膜8进入第一浓缩通道33，未进入第二浓缩通道43或第一浓缩通道33的离子在第一循环泵12的作用下在第一电渗析循环装置1中循环并在再次经过第一脱盐通道13时进入第二浓缩通道43或第一浓缩通道33，直至原料液存储容器11内的原料粗液的TDS(总含盐量)值为10000mg/L时，达到溢流标准排出原料液存储容器11；

在第二电渗析循环装置2中，碳酸氢钠水溶液进入第二脱盐通道23后，在电场的作用下，碳酸氢根离子穿过阴离子交换膜7进入阳极液通道53或第一浓缩通道33(与第二脱盐通道23相邻并列的是另一组电渗析四通道时)，钠离子穿过阳离子交换膜8进入第二浓缩通道43，未进入阳极液通道53或第一浓缩通道33或第二浓缩通道43的离子在第二循环泵22的作用下在第二电渗析循环装置2中循环并在再次经过第二脱盐通道23时进入阳极液通道53或第一浓缩通道33或第二浓缩通道43；

在第四电渗析循环装置4中，包括氯离子和硫酸根离子的阴离子和钠离子分别由相邻的第一脱盐通道13和第二脱盐通道23进入第二浓缩通道43后，在第四循环泵42的作用下在第四电渗析循环装置4中循环形成第二浓缩液，直至第二浓缩液存储容器41内的第二浓缩液的TDS值等于200000mg/L时，达到溢流标准排出第二浓缩液存储容器41；

在第三电渗析循环装置3中，包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子和碳酸氢根离子分别由相邻的第一脱盐通道13和阴极液通道63(阴极液通道中至少有碳酸氢根离子)或者第二脱盐通道23(与第一浓缩通道相邻并列的是另一组电渗析四通道时)进入第一浓缩通道33后，在第三循环泵32的作用下在第三电渗析循环装置3中循环形成第一浓缩液，直至第一浓缩液存储容器31内的第一浓缩液的TDS值等于200000mg/L时，达到溢流标准排出第一浓缩液存储容器31；

S3)蒸发沉淀：

对S22中第一浓缩液存储容器31排出的第一浓缩液进行加热蒸发，使其中的碳酸氢锂通过2LiHCO₃→Li₂CO₃↓+H₂O+CO₂↑，生成碳酸锂即得本发明的终产物。

实施例B2

S21中的碳酸氢钠水溶液的质量浓度为8％；

S22中原料粗液达到溢流标准为TDS值为15000mg/L；第一浓缩液和第二浓缩液的溢流标准均为TDS值大于220000mg/L；其他条件和操作步骤与实施例B1均相同。

实施例B3

S21中的碳酸氢钠水溶液的质量浓度为20％；

S22中原料粗液达到溢流标准为TDS值为20000mg/L；第一浓缩液和第二浓缩液的溢流标准均为TDS值大于250000mg/L；其他条件和操作步骤与实施例B1均相同。

实施例B4

在实施例B1～B3任一例的基础上，S22中当原料液存储容器11内的原料粗液达到溢流标准，通过已处理原料液排出口排出原料液存储容器11时，经过S1预处理的原料粗液自动补入原料液存储容器11；在离子补偿液配置容器24中持续加入碳酸氢钠或碳酸氢钾固体，持续配置，使离子补偿液存储容器21内的溶液的浓度始终维持在初始质量浓度；通过这两处的自动处理实现盐湖提锂的自动生产。

实施例C：第二浓缩液的回收或利用

在实施例B1～B3任一例中，将S22中通过第二浓缩液排出口排出的第二浓缩液用于进行烟道喷洒，或者将第二浓缩液注入纳滤膜单元进行分离，纳滤膜淡水侧以氯化钠溶液为主，纳滤膜浓水侧以硫酸钠溶液为主，分别结晶制备氯化钠盐和硫酸钠盐。

本发明的主要工艺路线为，对进入电渗析浓缩单元的富含锂待处理原料液进行预处理除硬度，去除悬浮物、胶体等大颗粒物质，保证进入电渗析的原料粗液浊度小于1NTU，电渗析采用特殊构造的四通道模块，在原料粗液进入电渗析单元第一脱盐通道13的同时，同时配制好14％浓度的碳酸氢钠溶液，从电渗析单元第二脱盐通道23进入，在开启电源以后，电渗析的四个通道将分别形成两个脱盐液通道，两个浓缩液通道，并且通过离心泵一直在电渗析单元内循环。第一脱盐通道13的原料粗液含盐量不断下降，达到设定目标值以后由原料液存储容器11溢流到下一单元进行处理，可以采用反渗透膜或者脱盐电渗析进一步脱盐处理后，淡水回用，浓水返回原原料液存储容器11循环处理。第二脱盐通道23的碳酸氢钠溶液浓度也不断下降，需要补充碳酸氢钠盐以维持初始浓度，具体实施时可间歇性补充或连续补充。在两个浓缩通道中分别形成两股浓缩液，其中第一浓缩通道33是以碳酸氢根离子和原料粗液中各种阳离子混合在一起的碳酸氢根盐浓缩溶液，第二浓缩通道43是以钠离子和原料粗液中各种阴离子混合在一起的钠盐浓缩溶液。

以碳酸氢锂为主的碳酸氢根盐浓缩液池溢流到下一单元进行处理，进行蒸发沉淀制备碳酸锂盐。钠盐浓缩液池溢流出的钠盐浓缩液，可以进行烟道喷洒，或者流到纳滤膜单元进行分离，纳滤膜淡水侧以氯化钠溶液为主，纳滤膜浓水以硫酸钠溶液为主，可以分别结晶制备氯化钠盐和硫酸钠盐。

本发明采用特殊构造的四通道电渗析模块，并且引入碳酸氢钠溶液进行离子配对，原料粗液经过四通道电渗析脱盐后采用反渗透膜或者脱盐电渗析进一步处理，四通道电渗析最终形成两股浓缩液分别是碳酸氢锂为主的碳酸氢根盐浓缩液和富含硫酸根与氯根的钠盐浓缩液，这就将制备碳酸氢锂时，药剂投加与碳酸氢锂浓缩两个步骤合二为一，且无需添加价格比碳酸氢钠更贵的碳酸钠，这样就大幅节省加药成本，并且缩短整体盐湖提锂的工艺流程，减小占地面积，现有技术中，锂的总体回收率只能做到60％～80％，而本发明的回收率可达90％以上。并且，在富含硫酸根与氯根的钠盐浓缩液中，不含有钙镁离子，硫酸根和钙镁离子分别处于两个浓缩液环境，有效避免电渗析单元的浓缩液侧硫酸盐结垢问题。最终富含碳酸氢锂的浓缩液可以去蒸发沉淀制备碳酸锂，就得到了所需的碳酸锂产品。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，在没有做出创造性劳动前提下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，其特征在于：包括第一电渗析循环装置、第二电渗析循环装置、第三电渗析循环装置、第四电渗析循环装置、阳极液循环装置和阴极液循环装置；所述第一电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的原料液存储容器、第一循环泵和第一脱盐通道，所述原料液存储容器上还设有原料粗液输入口和已处理原料液排出口；所述第二电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的离子补偿液存储容器、第二循环泵、第二脱盐通道和离子补偿液配置容器；所述第三电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的第一浓缩液存储容器、第三循环泵和第一浓缩通道，所述第一浓缩液存储容器上还设有第一浓缩液排出口；所述第四电渗析循环装置包括通过管道依次循环连接的第二浓缩液存储容器、第四循环泵和第二浓缩通道，所述第二浓缩液存储容器上还设有第二浓缩液排出口；所述阳极液循环装置包括通过管道依次循环连接的阳极液存储容器、第五循环泵和阳极液通道，所述阳极液通道的外侧的侧壁设有阳极电板；所述阴极液循环装置包括通过管道依次循环连接的阴极液存储容器、第六循环泵和阴极液通道，所述阴极液通道的外侧的侧壁设有阴极电板；所述第二脱盐通道、所述第二浓缩通道、所述第一脱盐通道与所述第一浓缩通道共同组成电渗析四通道；所述阳极液通道、所述电渗析四通道与所述阴极液通道依次并列设置于所述阳极电板与所述阴极电板之间；所述阳极液通道与所述第二脱盐通道之间，所述第二浓缩通道与所述第一脱盐通道之间以及所述第一浓缩通道与所述阴极液通道之间均设置有阴离子交换膜；所述第二脱盐通道与所述第二浓缩通道之间以及所述第一脱盐通道与所述第一浓缩通道之间均设置有阳离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，其特征在于：所述第一电渗析循环装置、所述第二电渗析循环装置、所述第三电渗析循环装置以及所述第四电渗析循环装置均为若干组；若干组所述第一电渗析循环装置、所述第二电渗析循环装置、所述第三电渗析循环装置以及所述第四电渗析循环装置中组成的所述电渗析四通道依次并列设置于阳极液通道与所述阴极液通道之间。

3.根据权利要求2所述的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置，其特征在于：以下共用关系中至少有一处存在：若干组所述第一电渗析循环装置共用同一组所述原料液存储容器和所述第一循环泵；若干组所述第二电渗析循环装置共用同一组所述离子补偿液存储容器、所述第二循环泵和所述离子补偿液配置容器；若干组所述第三电渗析循环装置共用同一组所述第一浓缩液存储容器和所述第三循环泵；若干组所述第四电渗析循环装置共用同一组所述第二浓缩液存储容器和所述第四循环泵。

4.一种盐湖提锂方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1)预处理：

利用强碱溶液对待处理原料液进行预处理，并将生成的包括氢氧化钙和/或氢氧化镁的悬浮物、胶体和/或沉淀物去除，得到原料粗液；

S2)利用如权利要求1～3任一项所述的用于盐湖提锂的四通道电渗析装置进行四通道电渗析操作：

S21)将所述原料粗液通过所述原料粗液输入口加入所述原料液存储容器；

在所述离子补偿液配置容器中配置初始质量浓度为8％～20％碳酸氢钠水溶液并输入所述离子补偿液存储容器；

S22)启动所述四通道电渗析装置，使所述原料粗液进入所述第一脱盐通道后，在电场的作用下，包括氯离子和硫酸根离子的阴离子穿过阴离子交换膜进入所述第二浓缩通道，包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子穿过阳离子交换膜进入所述第一浓缩通道，未进入所述第二浓缩通道或所述第一浓缩通道的离子在所述第一循环泵的作用下在所述第一电渗析循环装置中循环并在再次经过所述第一脱盐通道时进入所述第二浓缩通道或所述第一浓缩通道，直至所述原料液存储容器内的所述原料粗液达到溢流标准排出所述原料液存储容器；

所述碳酸氢钠水溶液进入所述第二脱盐通道后，在电场的作用下，碳酸氢根离子穿过阴离子交换膜进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道，钠离子穿过阳离子交换膜进入所述第二浓缩通道，未进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道或所述第二浓缩通道的离子在所述第二循环泵的作用下在所述第二电渗析循环装置中循环并在再次经过所述第二脱盐通道时进入所述阳极液通道或所述第一浓缩通道或所述第二浓缩通道；

包括氯离子和硫酸根离子的阴离子和钠离子进入所述第二浓缩通道后，在所述第四循环泵的作用下在所述第四电渗析循环装置中循环形成第二浓缩液，直至所述第二浓缩液存储容器内的所述第二浓缩液达到溢流标准排出所述第二浓缩液存储容器；

包括锂离子、钠离子和钾离子的阳离子和碳酸氢根离子进入所述第一浓缩通道后，在所述第三循环泵的作用下在所述第三电渗析循环装置中循环形成第一浓缩液，直至所述第一浓缩液存储容器内的所述第一浓缩液达到溢流标准排出所述第一浓缩液存储容器；

S3)蒸发沉淀：

对S22排出的所述第一浓缩液进行加热蒸发，使其中的碳酸氢锂分解生成碳酸锂即得。

5.根据权利要求4所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S1制得的所述原料粗液的浊度小于1NTU。

6.根据权利要求4所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S21中的所述碳酸氢钠水溶液能够用碳酸氢钾水溶液代替。

7.根据权利要求4所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S21中的所述碳酸氢钠水溶液的质量浓度为14％。

8.根据权利要求4所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S22中所述原料粗液达到溢流标准为TDS值为10000～20000mg/L；所述第一浓缩液和所述第二浓缩液的溢流标准均为TDS值大于等于200000mg/L。

9.根据权利要求4～8任一项所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S22中当所述原料液存储容器内的所述原料粗液达到溢流标准排出所述原料液存储容器时经过S1预处理的所述原料粗液自动补入所述原料液存储容器；在所述离子补偿液配置容器中持续加入碳酸氢钠或碳酸氢钾使所述离子补偿液存储容器内的溶液的浓度维持在初始质量浓度。

10.根据权利要求9所述的盐湖提锂方法，其特征在于：S22排出所述第二浓缩液用于进行烟道喷洒，或者通过纳滤膜分离结晶制备氯化钠盐和硫酸钠盐。

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