CN115637327A - 一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 - Google Patents
一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115637327A CN115637327A CN202211333320.XA CN202211333320A CN115637327A CN 115637327 A CN115637327 A CN 115637327A CN 202211333320 A CN202211333320 A CN 202211333320A CN 115637327 A CN115637327 A CN 115637327A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic
- extraction
- crystallizer
- combined system
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 49
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 49
- 238000002137 ultrasound extraction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 36
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 32
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 23
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical class OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 12
- GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N lithium magnesium Chemical compound [Li].[Mg] GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
本发明方案公开了一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法。本发明通过采用新兴的反应耦合技术对高镁锂比的盐湖卤水提锂更加适合。所述装置包括耦合萃取反萃取技术、结晶技术和超声波技术，将超声技术作为辅助传质设备应用于盐湖提锂：在超声萃取反萃取联合系统中，超声技术产生的空化作用可以促进水相与油相混合，提高锂盐纯度且减少料液浪费，达到有效强化萃取‑反萃取过程的目的。在超声结晶器联合系统中，超声波存在的能量作用提高传热过程，增加水分气化的产生，加快结晶过程；其空化作用降低夹带的母液，使结晶充分并减小结晶颗粒的大小，从而达到提高锂资源采收效率的目的。
Description
技术领域
本发明属于盐湖提锂技术领域，进一步属于超声辅助于盐湖中提锂的耦合技术领域，具体涉及一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法。
背景技术
全球锂资源市场需求以每年6%的涨幅快速增长，预计未来锂资源每年的消费量在2025年将达到9.5万吨。随着社会生产对锂资源日益增长的需求，锂资源匮乏逐渐显现。为了减少资源浪费和增加物质采收，增长盐湖中锂资源的提取成为国家资源可持续发展的重点问题。
我国目前已探明锂资源总量为510万吨，其中“盐湖型”锂资源量占基础储量的87%，成为提锂主要来源。当前我国锂资源主要分布在青藏高原地区且资源丰富，多属于氯化物型和硫酸镁亚型，具有高镁、低锂含量的特点，且卤水中杂质离子较多，极大影响着锂的提纯，降低了锂资源采收率。
目前，基于我国盐湖卤水现状，直接采用低镁锂比卤水的提取方法会造成锂盐损失严重和成本提高的问题。萃取反萃取法作为当前国内外热门的盐湖提锂新技术，其特点是利用有机溶剂对锂进行特殊性能萃取，有效分离碱金属和碱土金属，达到有效锂盐提纯的目的。但是目前萃取反萃取技术在高镁锂比卤水的运用中存在分级分段萃取工艺长、萃取液用量大、反应不充分等问题，降低了萃取效率，增加了生产成本。结晶器作为锂盐提纯的重要工序之一，其晶体生产的强度决定着设备的优劣。目前高镁锂比卤水在结晶器中存在搅拌不均匀、夹带母液、结晶不充分和结晶颗粒较大等问题，影响了锂盐结晶的质量，严重降低了锂资源采收效率。
因此，针对以上目前高镁锂比卤水在结晶器中存在搅拌不均匀、夹带母液、结晶不充分和结晶颗粒较大等问题，影响了锂盐结晶的质量，严重降低了锂资源采收效率的技术缺陷问题，急需设计和开发一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置；
本发明的第二目的在于提供一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置的使用方法；
本发明的第一目的是这样实现的：所述装置由超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器联合系统组成；
所述超声萃取反萃取联合系统由超声萃取联合系统和超声反萃取联合系统组成；
所述超声萃取联合系统由萃取腔体、桨叶驱动器、螺旋桨、原料罐、压力泵、萃取液槽、澄清分离槽、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声反萃取联合系统由反萃取腔体、反萃取剂槽、压力泵、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声结晶器联合系统由结晶器、压力泵、产品收集罐、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成。
本发明的第二目的是这样实现的：所述方法包括步骤：
将配比好的原料卤水送入原料罐中，用压力泵分别将原料卤水和萃取剂泵入超声萃取联合系统中；在萃取腔体中，调节桨叶驱动器开启螺旋桨，通过螺旋桨对腔体中的油相与水相进行搅拌，再通过打开超声面板的开关开启超声波；
混合溶液在澄清分离槽中静置分层，水相返回原料罐中，油相和在反萃取槽中的反萃取剂分别被压力泵泵入超声反萃取联合系统中，在反萃取腔体中，开启超声波，促进其混合，油箱回到萃取槽中，水相通过压力泵泵入超声结晶器联合系统中，经过加热器加热后冷凝水由冷凝水出口排出，蒸汽由蒸汽口排出，水相由原料液进口进入结晶器中；
通过螺旋桨的作用下在结晶腔体中充分搅拌，减少母液携带，开启超声波，强化结晶效果；结晶器下部接有淘析柱，结晶器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器；加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面；
溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大，在环形挡板外围还有一个沉降区，在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管并受热溶解，晶体于结晶器底部入淘析柱，多余的水蒸气进入冷凝器中，在冷却水入口处的水从进口流下使水蒸气冷凝后聚集在冷凝器底部排出。
本发明采用新兴的反应耦合技术对高镁锂比的盐湖卤水提锂更加适合。其装置包括耦合萃取反萃取技术、结晶技术和超声波技术，将超声技术作为辅助传质设备应用于盐湖提锂：在超声萃取反萃取联合系统中，超声技术产生的空化作用可以促进水相与油相混合，提高锂盐纯度且减少料液浪费，达到有效强化萃取-反萃取过程的目的。在超声-结晶器联合系统中，超声波存在的能量作用提高传热过程，增加水分气化的产生，加快结晶过程；其空化作用降低夹带的母液，使结晶充分并减小结晶颗粒的大小，从而达到提高锂资源采收效率的目的。也就是说，本发明装置采用非常规冶金强化手段(超声波冶金)强化萃取反萃取过程的油相与水相混合及结晶过程的锂盐结晶，以达到快速、高效提取锂的目的，具有工艺流程简单、操作可靠、能耗低，且制得的最终产品锂盐的质量好、成本较低，对环境友好的特点。
附图说明
图1为本发明一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置结构示意图；
图2为本发明一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置使用方法流程示意图；
图中：1-原料罐，2-萃取剂槽，3-压力泵，4-萃取腔体，5-排风口，6-超声腔体，7-超声波探头，8-保温层，9-桨叶驱动器、10-超声电源按钮，11-功率调节旋钮，12-超声运行警示灯，13-温度显示仪表，14-澄清分离槽，15-反萃取剂槽，16-磁控管，17-反萃取腔体，18-变幅杆，19-换能器，20-加热器，21-冷凝水出口，22-蒸气出口，23-进料口，24-结晶器腔体，25-桨叶驱动器，26-冷却水进口，27-冷凝器，28-产品收集罐，29-螺旋桨，30-螺旋桨，31-淘析柱，32-循环管，33-裙式挡板、34-导流筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以便所属领域技术人员详细了解本发明，但不以任何方式对本发明加以限制。依据本发明的技术启示所做的任何变换或改进均属于本发明的保护范围。
以下结合附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明提供了一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，所述装置由超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器联合系统组成；
所述超声萃取反萃取联合系统由超声萃取联合系统和超声反萃取联合系统组成；
所述超声萃取联合系统由萃取腔体、桨叶驱动器、螺旋桨、原料罐、压力泵、萃取液槽、澄清分离槽、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声反萃取联合系统由反萃取腔体、反萃取剂槽、压力泵、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声结晶器联合系统由结晶器、压力泵、产品收集罐、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成。
所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波反应腔体结构相同；
所述超声波反应腔体由腔体、排风口、保温层和磁控管组成；所述保温层位于腔体内部，所述磁控管均匀分布于腔体外部，所述排风口穿过所述磁控管内部；
所述磁控管表面的管道接口采用串联方式连接。
所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波发生器结构相同；
所述超声波发生器依次由换能器、变幅杆和超声波探头连接组成。
所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波控制面板结构相同；
所述超声波控制面板表面分别设置有超声电源按钮、温度显示仪表、功率调节旋钮和超声运行警示灯。
所述结晶器由加热器、淘析柱、结晶器腔体、桨叶驱动器、螺旋桨和冷凝器连接组成。
所述结晶器腔体由裙式挡板、导流筒、进料口、循环管、蒸气出口、冷凝水出口和冷却水进口连接组成。
所述超声萃取反萃取联合系统与超声结晶器联合系统的管道接口为串联方式连接；所述超声结晶器联合系统的结晶器采用导流筒挡板蒸发结晶器。
所述超声结晶器联合系统在结晶处理过程中，结晶器的转速为10-20转/min，结晶液面蒸气压为500-600mmHg的微负压状态，蒸发的终点氯化锂浓度为54％，蒸发温度为160±10℃，结晶温度为90～110℃。
为实现本发明方案目的，如图2所示，还提供一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置的使用方法，所述方法包括步骤：
将配比好的原料卤水送入原料罐中，用压力泵分别将原料卤水和萃取剂泵入超声萃取联合系统中；在萃取腔体中，调节桨叶驱动器开启螺旋桨，通过螺旋桨对腔体中的油相与水相进行搅拌，再通过打开超声面板的开关开启超声波；
混合溶液在澄清分离槽中静置分层，水相返回原料罐中，油相和在反萃取槽中的反萃取剂分别被压力泵泵入超声反萃取联合系统中，在反萃取腔体中，开启超声波，促进其混合，油箱回到萃取槽中，水相通过压力泵泵入超声结晶器联合系统中，经过加热器加热后冷凝水由冷凝水出口排出，蒸汽由蒸汽口排出，水相由原料液进口进入结晶器中；
通过螺旋桨的作用下在结晶腔体中充分搅拌，减少母液携带，开启超声波，强化结晶效果；结晶器下部接有淘析柱，结晶器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器；加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面；
溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大，在环形挡板外围还有一个沉降区，在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管并受热溶解，晶体于结晶器底部入淘析柱，多余的水蒸气进入冷凝器中，在冷却水入口处的水从进口流下使水蒸气冷凝后聚集在冷凝器底部排出。
所述卤水包括氯化型盐湖卤水、硫酸型盐湖卤水以及氯化型盐湖卤水提钾后蒸发所得含锂老卤；盐湖卤水中的Mg2+与Li+的质量比为40:1～180:1，原料卤水含Li+浓度为5.3×10-3～8.5×10-3g/L；
超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器系统中超声功率调至35khz；超声萃取反萃取联合系统的超声温度调节至20-25℃，pH 值为5.5～8；超声结晶器联合系统的超声温度控制在90-110℃，pH 值为6～8。
具体地，在本发明实施例中，提供一种超声辅助强化萃取反萃取结晶器在盐湖中提锂的耦合装置及使用方法，包括超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器联合系统，其中超声萃取反萃取联合系统主要由超声萃取联合系统和超声-反萃取联合系统组成。超声萃取系统主要由萃取腔体4、桨叶驱动器9、螺旋桨29、原料罐1、压力泵3、萃取液槽2、澄清分离槽14、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成，其中超声控制面板包括表面设置的超声电源按钮10、温度显示仪表13、功率调节旋钮11和超声运行警示灯12；超声反应腔体包括腔体6、排风口5、保温层8、磁控管16，保温层位于腔体内部，磁控管均匀分布于腔体外部，排风口穿过磁控管内部设置其上；超声波发生器依次连接换能器19、变幅杆18、超声波探头7。超声-反萃取联合系统主要由反萃取腔体17、反萃取剂槽15、压力泵3、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成。超声-结晶器联合系统主要由结晶器、压力泵3、产品收集罐28、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成，其中，结晶器主要由加热器20、淘析柱31、结晶器腔体24、桨叶驱动器25、螺旋桨30和冷凝器27，其中结晶器腔体包括裙式挡板33、导流筒34、进料口23、循环管32、蒸气出口22、冷凝水出口21和冷却水进口26结构。超声-反萃取联合系统及超声-结晶器联合系统的超声波控制面板和超声波发生器与超声-萃取联合系统的超声波控制面板和超声波发生器构成相同。
所述超声萃取反萃取联合系统与超声-结晶器联合系统的管道接口为串联方式连接；所述磁控管16表面的管道接口采用串联方式连接。
所述超声结晶器联合系统的结晶器采用导流筒-挡板蒸发结晶器，又称DTB型结晶器。
所述超声结晶器联合系统在结晶处理过程中，控制结晶器的转速为10-20转/min，控制结晶液面蒸气压为500-600mmHg的微负压状态，控制蒸发的终点氯化锂浓度为54％，蒸发温度为160±10℃，控制结晶温度为90～110℃。
也就是说，本发明提供一种超声辅助强化萃取反萃取结晶器在盐湖中提锂的耦合装置及使用方法，包括超声-萃取-反萃取联合系统和超声-结晶器联合系统，其中超声萃取反萃取联合系统主要由超声-萃取联合系统和超声-反萃取联合系统组成。超声萃取联合系统主要由萃取腔体4、桨叶驱动器9、螺旋桨29、原料罐1、压力泵3、萃取液槽2、澄清分离槽14、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成，其中超声波控制面板包括表面设置的超声电源按钮10、温度显示仪表13、功率调节旋钮11和超声运行警示灯12；超声波反应腔体包括腔体6、排风口5、保温层8、磁控管16，保温层位于腔体内部，磁控管均匀分布于腔体外部，排风口穿过磁控管内部设置其上；超声波发生器包括换能器19、变幅杆18、超声波探头7。超声反萃取联合系统主要由反萃取腔体17、反萃取剂槽15、压力泵3、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成。超声-结晶器联合系统主要由结晶器、压力泵3、产品收集罐28、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体组成，其中，结晶器主要由加热器20、淘析柱31、结晶器腔体24、桨叶驱动器25、螺旋桨30和冷凝器27，其中结晶器腔体包括裙式挡板33、导流筒34、进料口23、循环管32、蒸气出口22、冷凝水出口21和冷却水进口26结构。超声-反萃取联合系统及超声-结晶器联合系统的超声波控制面板和超声波发生器与超声-萃取联合系统的超声波控制面板和超声波发生器构成相同。
所述超声-萃取-反萃取联合系统与超声-结晶器联合系统的管道接口为串联方式连接；所述磁控管16表面的管道接口采用串联方式连接。
所述超声-结晶器联合系统的结晶器采用导流筒-挡板蒸发结晶器，又称DTB型结晶器。
所述超声-结晶器联合系统在结晶处理过程中，控制结晶器的转速为10-20转/min，控制结晶液面蒸气压为500-600mmHg的微负压状态，控制蒸发的终点氯化锂浓度为54％，蒸发温度为160±10℃，控制结晶温度为90～110℃。
所述超声纳滤膜蒸馏联合强化高镁锂比盐湖卤水提锂装置的使用方法为：将配比好的原料卤水送入原料罐1中，用压力泵分别将原料卤水和萃取剂泵入超声萃取联合系统中。在萃取腔体4中，通过调节桨叶驱动器9开启螺旋桨29对腔体中的油相与水相进行搅拌，通过打开超声面板的开关10开启超声波，混合溶液在澄清分离槽14中静置分层，水相返回原料罐1中，油相和在反萃取槽15中的反萃取剂分别被压力泵泵入超声-反萃取联合系统中，在反萃取腔体17中，开启超声波，促进其混合，油箱回到萃取槽2中。水相通过压力泵泵入超声-结晶器联合系统中，经过加热器加热后冷凝水由冷凝水出口21排出，蒸汽由蒸汽口22排出，水相由原料液进口23进入结晶器中，通过螺旋桨30的作用下在结晶腔体24中充分搅拌，减少母液携带，开启超声波，强化结晶效果。结晶器下部接有淘析柱31，结晶器内设有导流筒34和筒形挡板33，操作时热饱和料液连续加到循环管32下部，与循环管32内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器20。加热后的溶液在导流筒35底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨30沿导流筒34送至液面。溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大。在环形挡板34外围还有一个沉降区。在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管32并受热溶解。晶体于结晶器底部入淘析柱31。多余的水蒸气进入冷凝器27中，在冷却水入口26处的水从进口流下使水蒸气冷凝后聚集在冷凝器27底部排出。
含锂卤水包括氯化型盐湖卤水、硫酸型盐湖卤水以及氯化型盐湖卤水提钾后蒸发所得含锂老卤；盐湖卤水中的Mg2+与Li+的质量比为40:1～180:1，原料卤水含Li+浓度为5.3×10-3～8.5×10-3g/L。
所述超声萃取反萃取联合系统和超声-结晶器系统中超声功率调至35khz；超声萃取反萃取联合系统的超声温度调节至20-25℃，pH 值为5.5～8；超声-结晶器联合系统的超声温度控制在90-110℃，pH 值为6～8。通过采用超声-萃取-反萃取-结晶器联合提锂技术，该方法使锂盐的纯度大大提高，并且保证了锂的收率。
本发明和现有技术相比本发明的卤水原料丰富。而且提供了从高镁锂比盐湖卤水中经济环保、高效地回收锂的新工艺。而且还提供的锂盐纯度较高，其产品成本具有国际竞争力，产品质量达到或超过国家标准。经不同卤水试验证明：本发明是从青海高镁锂比卤水中提锂的一个可行的方法，其工艺流程操作简单、成本低、能耗少。
也就是说，超声辅助强化萃取-反萃取-结晶器耦合系统的装置包括超声-萃取-反萃取联合系统、超声-结晶器联合系统、原料罐、反萃取剂槽、萃取剂槽、澄清分离槽、产品收集罐和压力泵。在此过程中，原料液在超声萃取反萃取联合系统中受超声强化作用，使其与萃取剂、反萃取剂充分混合；水相溶液在加热器中加热后进入超声-结晶器联合系统，溶液在超声与搅拌器联合作用下析出晶体，得到结晶产品，多余水分蒸发至冷凝器后在出水口排出。本发明针对锂资源采收难、产量低、环境污染等问题，达到对高镁锂比盐湖卤水有效分离提纯的目的，首次采用超声辅助强化萃取-反萃取-结晶器耦合系统的装置提高氯化锂提取浓度，实现高效锂资源生产。
以下通过具体而非限定的实施例对本发明加以详述。
实施例一：
本实施例说明萃取反萃取联合装置的效果。
在不添加超声的情况下，用萃取-反萃取联合装置对盐湖卤水进行锂盐提纯。将含锂5.31×10-3g/L、镁225×10-3g/L、钙5.69×10-3g/L和氯115×10-3g/L，pH=6.5的原料卤水打入原料液罐中，在萃取反萃取联合系统中运行6小时后取样分析，各料液组成如表1所示：
表1 经萃取反萃取联合装置后的各料液组成浓度
可以看出，经过萃取-反萃取分离，镁离子去除率达到86.03%，镁锂质量比由原料卤水中的42.37降低到产水中的5.04。因此，萃取-反萃取联合装置对卤水中的锂盐有明显提纯作用，有利于锂盐的富集。
实施例二：
本实施例说明超声萃取反萃取联合装置的效果。
在添加超声的情况下，用超声萃取反萃取联合装置对盐湖卤水进行锂盐提纯。将含锂5.31×10-3g/L、镁225×10-3g/L、钙5.69×10-3g/L和氯115×10-3g/L，pH=6.5的原料卤水打入原料液罐中，超声调至35khz，在超声萃取反萃取联合系统中温度调至20℃，经6小时后取样分析，各料液组成如表2所示：
表2 经超声萃取反萃取联合装置后的各料液组成浓度
可以看出，经过超声萃取反萃取分离，镁离子去除率达到90.4%，镁锂质量比由原料卤水中的42.37降低到产水中的2.15。因此，超声萃取反萃取联合装置对卤水中的锂盐有高效提纯作用，有利于锂盐晶体的精制。
实施例三：
本实施例说明结晶器作用的结晶效果。
将近饱和溶液送入结晶器中，控制蒸发温度165℃，蒸发终点氯化锂54％，然后在95℃下结晶，保证结晶器转速15转/min和结晶液面蒸汽压550mmHg的微负压状态，避免形成水合氯化锂，最终得到湿氯化锂结晶产品。经干燥后对氯化锂产品质量进行随机检测，发现上述得到的氯化锂产品质量稳定、批次合格且收率在85％左右。
实施例四：
本实施例说明超声-结晶器联合作用的结晶效果。
将近饱和溶液送入超声-晶器联合系统中，控制蒸发温度165℃，蒸发终点氯化锂54％。超声调至35khz，在超声-晶器联合系统中温度调至100℃。在95℃下结晶，保证结晶器转速15转/min和结晶液面蒸汽压550mmHg的微负压状态，避免形成水合氯化锂，最终得到湿氯化锂结晶产品。经干燥后对氯化锂产品质量进行随机检测，发现上述得到的氯化锂产品质量稳定、批次合格。具体地，产出的氯化锂可以满足GB/T10575-2007一级品及以上质量标准，且收率大于95％。
Claims (10)
1.一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述装置由超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器联合系统组成；
所述超声萃取反萃取联合系统由超声萃取联合系统和超声反萃取联合系统组成；
所述超声萃取联合系统由萃取腔体、桨叶驱动器、螺旋桨、原料罐、压力泵、萃取液槽、澄清分离槽、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声反萃取联合系统由反萃取腔体、反萃取剂槽、压力泵、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成；
所述超声结晶器联合系统由结晶器、压力泵、产品收集罐、超声波控制面板、超声波发生器和超声波反应腔体连接组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波反应腔体结构相同；
所述超声波反应腔体由腔体、排风口、保温层和磁控管组成；所述保温层位于腔体内部，所述磁控管均匀分布于腔体外部，所述排风口穿过所述磁控管内部；
所述磁控管表面的管道接口采用串联方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波发生器结构相同；
所述超声波发生器依次由换能器、变幅杆和超声波探头连接组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述超声萃取反萃取联合系统、所述超声反萃取联合系统和所述超声结晶器联合系统中设置的超声波控制面板结构相同；
所述超声波控制面板表面分别设置有超声电源按钮、温度显示仪表、功率调节旋钮和超声运行警示灯。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述结晶器由加热器、淘析柱、结晶器腔体、桨叶驱动器、螺旋桨和冷凝器连接组成。
6.根据权利要求5所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述结晶器腔体由裙式挡板、导流筒、进料口、循环管、蒸气出口、冷凝水出口和冷却水进口连接组成。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述超声萃取反萃取联合系统与超声结晶器联合系统的管道接口为串联方式连接；所述超声结晶器联合系统的结晶器采用导流筒挡板蒸发结晶器。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置，其特征在于，所述超声结晶器联合系统在结晶处理过程中，结晶器的转速为10-20转/min，结晶液面蒸气压为500-600mmHg的微负压状态，蒸发的终点氯化锂浓度为54％，蒸发温度为160±10℃，结晶温度为90～110℃。
9.根据权利要求1-8的任一项所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
将配比好的原料卤水送入原料罐中，用压力泵分别将原料卤水和萃取剂泵入超声萃取联合系统中；在萃取腔体中，调节桨叶驱动器开启螺旋桨，通过螺旋桨对腔体中的油相与水相进行搅拌，再通过打开超声面板的开关开启超声波；
混合溶液在澄清分离槽中静置分层，水相返回原料罐中，油相和在反萃取槽中的反萃取剂分别被压力泵泵入超声反萃取联合系统中，在反萃取腔体中，开启超声波，促进其混合，油箱回到萃取槽中，水相通过压力泵泵入超声结晶器联合系统中，经过加热器加热后冷凝水由冷凝水出口排出，蒸汽由蒸汽口排出，水相由原料液进口进入结晶器中；
通过螺旋桨的作用下在结晶腔体中充分搅拌，减少母液携带，开启超声波，强化结晶效果；结晶器下部接有淘析柱，结晶器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器；加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面；
溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大，在环形挡板外围还有一个沉降区，在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管并受热溶解，晶体于结晶器底部入淘析柱，多余的水蒸气进入冷凝器中，在冷却水入口处的水从进口流下使水蒸气冷凝后聚集在冷凝器底部排出。
10.根据权利要求9所述的一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置的使用方法，其特征在于，所述卤水包括氯化型盐湖卤水、硫酸型盐湖卤水以及氯化型盐湖卤水提钾后蒸发所得含锂老卤；盐湖卤水中的Mg2+与Li+的质量比为40:1～180:1，原料卤水含Li+浓度为5.3×10-3～8.5×10-3g/L；
超声萃取反萃取联合系统和超声结晶器系统中超声功率调至35khz；超声萃取反萃取联合系统的超声温度调节至20-25℃，pH 值为5.5～8；超声结晶器联合系统的超声温度控制在90-110℃，pH 值为6～8。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211333320.XA CN115637327B (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211333320.XA CN115637327B (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115637327A true CN115637327A (zh) | 2023-01-24 |
| CN115637327B CN115637327B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=84946608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211333320.XA Active CN115637327B (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115637327B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102963914A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种从盐湖卤水中制取高纯碳酸锂的方法 |
| CN103318927A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-25 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种加速盐湖卤水中碳酸锂结晶的方法 |
| CN104195344A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-10 | 株洲起源科技有限责任公司 | 一种锌精矿或铅锌混合矿富氧直接浸出渣超声波强化回收硫磺和铅、锌、银的方法 |
| WO2015016607A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Apparatus for manufacturing potassium compound and method of recovering potassium compound from brine |
| CN106337138A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-01-18 | 深圳市捷鑫资产管理有限公司 | 一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺 |
| CN106756104A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种利用硅基介孔材料提取海水中锂的方法 |
| CN107585822A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-16 | 重庆三峡学院 | 一种从冶金废水中萃取镁的方法 |
| CN108359813A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 陕西省膜分离技术研究院有限公司 | 一种节能环保的盐湖卤水提锂工艺 |
| CN207685329U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-03 | 青海柴达木兴华锂盐有限公司 | 一种用于利用箱式萃取法从盐湖卤水提锂的强化分相装置 |
| CN108504868A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-07 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种回收废旧锂离子电池中金属锂的方法 |
| CN110550646A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-10 | 宜春市科远化工有限公司 | 一种硫酸铯和硫酸铷的制备方法 |
| CN111424183A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-17 | 孟元 | 一种硫酸盐型盐湖和氯化物型盐湖卤水中提取制备碳酸锂的方法 |
| CN113804799A (zh) * | 2021-10-25 | 2021-12-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种用于测试锂离子电池极片中nmp含量的前处理方法及方法 |
-
2022
- 2022-10-28 CN CN202211333320.XA patent/CN115637327B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102963914A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种从盐湖卤水中制取高纯碳酸锂的方法 |
| CN103318927A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-25 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种加速盐湖卤水中碳酸锂结晶的方法 |
| WO2015016607A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Apparatus for manufacturing potassium compound and method of recovering potassium compound from brine |
| CN104195344A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-10 | 株洲起源科技有限责任公司 | 一种锌精矿或铅锌混合矿富氧直接浸出渣超声波强化回收硫磺和铅、锌、银的方法 |
| CN106337138A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-01-18 | 深圳市捷鑫资产管理有限公司 | 一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺 |
| CN106756104A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种利用硅基介孔材料提取海水中锂的方法 |
| CN107585822A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-16 | 重庆三峡学院 | 一种从冶金废水中萃取镁的方法 |
| CN207685329U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-03 | 青海柴达木兴华锂盐有限公司 | 一种用于利用箱式萃取法从盐湖卤水提锂的强化分相装置 |
| CN108359813A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 陕西省膜分离技术研究院有限公司 | 一种节能环保的盐湖卤水提锂工艺 |
| CN108504868A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-07 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种回收废旧锂离子电池中金属锂的方法 |
| CN110550646A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-10 | 宜春市科远化工有限公司 | 一种硫酸铯和硫酸铷的制备方法 |
| CN111424183A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-17 | 孟元 | 一种硫酸盐型盐湖和氯化物型盐湖卤水中提取制备碳酸锂的方法 |
| CN113804799A (zh) * | 2021-10-25 | 2021-12-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种用于测试锂离子电池极片中nmp含量的前处理方法及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RONG ZHU等: "Lithium extraction from salt lake brines with high magnesium/lithum ratio:a review", ENVIRONMENTAL CHEMISTRY LETTERS, 8 February 2023 (2023-02-08), pages 1611 - 1626 * |
| ZHANG GUIPING等: "Separation of magnesium and lithium by solvent extraction using di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid (D2EHPA)", JOURNAL OF TSINGHUA UNIVERSITY (SCIENCE AND TECHNOLOGY), 1 March 2010 (2010-03-01), pages 430 - 433 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115637327B (zh) | 2024-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105036222B (zh) | 一种高盐废水的回收处理方法 | |
| CN108341420B (zh) | 从高镁锂比盐湖卤水中直接制取氢氧化锂和碳酸锂的方法 | |
| CN104973726A (zh) | 含氯化钠和硫酸钠的高盐废水的回收处理方法 | |
| CN102079512A (zh) | 从硫酸法制备钛白粉的废酸中回收硫酸和硫酸盐的工艺 | |
| CN104926011B (zh) | 一种高cod废水的蒸发结晶零排放处理系统及处理方法 | |
| CN109534568A (zh) | 一体化海水资源综合利用系统 | |
| CN108299248A (zh) | 一种从三单体工艺废水中提取三单体以及纯度高于95%硫酸钠的方法 | |
| CN103482660A (zh) | 高纯度碳酸锂的制备方法及系统 | |
| CN115637327B (zh) | 一种基于超声辅助于盐湖中提锂的耦合装置及其使用方法 | |
| CN218665442U (zh) | 从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置 | |
| CN216737932U (zh) | 一种电解制氟工艺电解废渣及含氟废水处理装置 | |
| CN111547778A (zh) | 一种氯化亚铁溶液连续转化成硫酸亚铁溶液和晶体的装置及其方法 | |
| CN207845410U (zh) | 一种硼酸锌生产废水处理设备 | |
| WO2022222452A1 (zh) | 海水淡化零排放及资源回收利用工艺 | |
| CN212387914U (zh) | 一种对位芳纶生产中含盐有机废水的处理系统 | |
| CN205023892U (zh) | 结晶盐处理回收装置 | |
| CN109809582A (zh) | 一种硫酸钾废水回收利用方法 | |
| CN109748310A (zh) | 一种硫酸钡和碳酸钾混合溶液的分离方法 | |
| CN210394055U (zh) | 一种飞灰水洗液钾钠盐分质提纯系统 | |
| CN206886880U (zh) | 一种含高盐废水处理系统 | |
| CN111825261A (zh) | 一种对位芳纶生产中含盐有机废水的处理系统及处理工艺 | |
| CN104892621B (zh) | 一种溶剂精制法生产均苯四甲酸二酐的节能减排工艺 | |
| CN208120766U (zh) | 一种硫酸铜母液净化重结晶系统 | |
| CN217895359U (zh) | 一种硫酸法钛白废酸浓缩装置 | |
| CN115028207B (zh) | 一种硫酸法钛白废酸浓缩方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |