CN115818801A - 一种从盐湖卤水中提取锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从盐湖卤水中提取锂的方法，该方法提锂过程分成嵌锂和脱锂两个过程。嵌锂时，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，以阴离子膜将阳极和阴极进行分开，阳极加入硫酸盐溶液，阴极加入盐湖卤水，脱锂时，对调提锂过程中的阴阳极的电极极性，同时，上周期铅电极侧的溶液保持不变，以新鲜的硫酸盐溶液替换卤水做支持电解质，再次通电实现硫酸锂的释放。相比于“(+)磷酸铁锂/磷酸铁(‑)”的提锂体系，新体系适用于低浓度的盐湖卤水提锂，可用于低温条件下提锂，成本更低，更加安全；可以在容量设计上保证阴极离子筛嵌入足够的锂，可通过调节电流使阴阳极脱锂和嵌锂的容量更加匹配，提高了锂的回收效率；充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取锂的方法，具体涉及一种从盐湖卤水中提取锂的方法，用于直接处理盐湖卤水，使锂与杂质离子分离，进而制备碳酸锂的方法。
背景技术
早期的锂盐大都从矿石中提取，但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高，盐湖提锂逐渐引起人们的关注。目前盐湖提锂的生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法和电渗析法等。
电渗析法是绿色的工艺技术，也是盐湖提锂的一个新的研究方向，但实际应用还有困难，该方法成本较高，而且锂的总回收率也还有待提高。
专利号：201110185128.6采用电化学脱嵌法进行盐湖提锂，以采用LiFePO4-FePO4电极体系进行提锂反应为例，其具体步骤在于：
(1)采用LiFePO4为阳极，LiFePO4脱锂后的FePO4为阴极，用阴离子交换膜将阴阳极分割成两个室；(2)阳极室注入NaCl等不含Mg2+的支持电解质；阴极室注入待提锂的盐湖卤水；(3)在阴、阳极两端施加一定的电压，阳极LiFePO4失去电子将Li+离子脱出进入富锂室(即反应LiFePO4-e＝Li++FePO4)，相反阴极FePO4因得到电子而迫使盐湖中的Li+离子进入到FePO4晶格中以维持材料的电中性(反应LiFePO4-e＝Li++FePO4)，卤水室的阴离子则通过阴离子膜进入富锂室以维持整个体系的电荷平衡。
在一个正常的提锂过程中，阳极发生锂从磷酸铁锂中脱出的反应，阴极发生卤水中的锂嵌入磷酸铁的反应。对于理想的反应来说，阳极脱出一个锂离子的同时阴极也将嵌入一个锂离子，但是在实际反应过程当中，阴极嵌锂过程受卤水的粘度，卤水中的锂离子浓度以及杂质离子的浓度影响很大，这就导致阴极嵌锂过程较阳极脱锂过程慢很多，二者的差异导致了阴阳极脱锂和嵌锂容量的不匹配问题，同时，因为两种电极需要不断进行电极极性的调换，这就决定了阴阳极涂覆的电极材料需要尽可能保持一致，而无法对阴阳极进行容量匹配的设计。采用LiFePO4-FePO4电极体系进行提锂反应，LiFePO4的脱锂速率明显快于FePO4的嵌锂速率，这在一定程度上会造成嵌锂和脱锂容量不匹配的问题，尤其是在处理低浓度的含锂溶液时显得尤为突出。
同时，我国的盐湖卤水主要分布在青藏高原，该地区常年温度较低(0℃左右)，锂离子电池的在该温度下容量衰减较为明显(20％，《温度对磷酸铁锂电池性能的影响》，中国自行车，2012年第7期，42-49页，孙庆)。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决阴阳极容量不匹配的问题，本发明将提锂过程分成嵌锂和脱锂两步进行，两个过程构成一个提锂周期，实现从卤水中提取锂的目的，充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
本发明的目的在于提供一种从盐湖卤水中提取锂的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种从盐湖卤水中提取锂的方法，包括以下步骤：
一种从盐湖卤水中提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)嵌锂过程：采用电渗析装置，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，采用阴离子交换膜将电解槽垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室内加入含硫酸根的氯化物盐溶液，阴极室内加入盐湖卤水；通电后，阴极室盐湖卤水中的Li+嵌入到所述离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时，作为阳极的铅生成硫酸铅；
(2)脱锂过程：将步骤(1)反应完成后，调转电源的正负极，以步骤(1)生成的所述硫酸铅为阴极，以步骤(1)生成的所述嵌锂态离子筛为阳极；保持阴极室中的含硫酸根的氯化物盐溶液不变，阳极室中的溶液(脱锂后的盐湖卤水排掉)换成支持电解质溶液；通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅，阳极的嵌锂态离子筛脱锂后恢复为离子筛，同时锂在阳极室中富集，得到富锂液。
优选的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液。
优选的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液；然后进行沉淀过程：采用碳酸钠溶液进行沉淀所述氯化锂溶液，得到碳酸锂沉淀。
进一步优选的，所述碳酸钠溶液的浓度为200g/L-350g/L，所述沉淀过程中的反应温度为60-95℃。
优选的，所述除杂具体包括：将所述富锂液经氯化钡脱硫，经碳酸钠除钙离子和镁离子，再采用氢氧化钠深度除镁，采用树脂除硼。
优选的，步骤(1)中，作为阳极的所述铅为含铅物质，包括铅板、铅网或铅粉。
优选的，步骤(1)中，导电基体的极板为涂膏式极板、玻璃丝管式极板、化成式极板或者半化成式极板。
优选的，步骤(1)中，所述硫酸盐和氯化物的混合溶液中所述硫酸盐溶液包括硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸镁溶液或硫酸铵溶液，所述氯化物为NaCl或者KCl，所述硫酸根的浓度为0.2-2mol/L，所述氯化物的浓度为0.1-3mol/L；所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
优选的，步骤(1)中，所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
优选的，步骤(2)中，所述支持电解质溶液为氯化锂、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的混合物；所述富锂液中的锂浓度为0.3-3g/L。
优选的，所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛为FePO4、Li1-xMn2O4、Li1- xNiCoMnO2、Li1-xV2O5、Li1-xV3O8、Li1-xCoO2和Li2-xMnO3中的一种或者几种混合物，其中，Li2- xMnO3中的0<x<2，除Li2-xMnO3外的其他离子筛中均为0<x<1。
本发明中所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛优选为FePO4。
进一步优选的，采用磷酸铁作为阴极，所述磷酸铁是由磷酸铁锂电极经过电化学法或者化学法脱锂后制得的，其中，磷酸铁锂电极是由LiFePO4、C和PVDF混合制备而成，所述LiFePO4、C和PVDF的添加量之为7-9：2-0.5：1-0.5。
更进一步的，所述C为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、石墨和碳纤维中的一种或几种混合制成。
步骤(2)完成后，将富锂液排出并收集，换成新的盐湖卤水，调换电源的的正负极，继续进行电渗析，重复步骤(1)-(2)的操作。
本发明中所述的盐湖卤水包括任意含Li+的溶液、任意盐湖中的原始卤水及其蒸发浓缩后的卤水和提钾后的蒸发老卤中的一种或几种。
本发明中所述的导电基体为镀钌钛网、石墨板、Pt族金属及其合金箔、碳纤维布、石墨纸中的一种。
本发明采用铅为阳极，更适用于处理低浓度的含锂溶液。在实际操作过程中，铅的使用量可以为理论使用量的1.3-2.0倍，保证FePO4能充分进行锂的嵌入，充分保证电极的吸附容量，尽可能减少容量不匹配的问题。为了解决低温条件下磷酸铁容量衰减的问题，降低嵌锂速率以尽可能提高嵌锂容量，在脱锂时通过适当增加电流以弥补嵌锂过程所用的时间，提高锂的回收效率。
本发明的方法中的步骤(1)，构建“铅|硫酸盐|阴离子膜|卤水|离子筛(FePO4)|惰性电极”体系用于卤水提锂；步骤(2)构建“硫酸铅|硫酸盐|阴离子膜|支持电解质|嵌锂离子筛(LiFePO4)|惰性电极”体系进行锂的脱出，得到富锂液。
铅酸蓄电池因其廉价，使用安全等特点被广泛应用于电动车领域。本发明采用以铅作为阳极，可以在容量设计上保证阴极离子筛(尤其是磷酸铁锂)的锂嵌入量，同时，“铅蓄电池的低温充电性能(0℃左右)较常温条件下无较大的变化”(《汽车铅酸蓄电池低温大电流放电性能研究概况》，南昌航空工业学院学报，1996年第2期，79-83页，孙国忠)，以铅作为阳极，可以适当降低充电电流，让磷酸铁的吸附容量不至于因温度降低而衰减更多，在放电时则可以适当提高电流，以弥补电池容量的衰减问题，比采用LiFePO4-FePO4电极更具有优势。
本发明以铅作为电池的一极，形成的电池的低温充电性能要高于磷酸铁锂，在嵌锂过程中，可以适当降低充电电流，让磷酸铁嵌入更多的锂，脱锂过程中又可将充电电流进行适当升高以缩短时间，节省充电时间。而LiFePO4-FePO4电极体系则无法实现电流增大的操作，为保证充电效率，其充电容量将会有很大的牺牲。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种从盐湖卤水中提取锂的方法，该方法以铅作为电池的一极，形成的电池的低温充电性能高于磷酸铁锂；
以铅作为电池的一极，适用于低浓度的盐湖卤水提锂，可用于低温条件下提锂，成本更低，更加安全；
本发明采用以铅作为阳极，可以在容量设计上保证阴极离子筛的锂嵌入量，可通过调节电流使阴阳极脱锂和嵌锂的容量更加匹配，提高锂的回收效率；充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
相比于“(+)磷酸铁锂/磷酸铁(-)”的提锂体系，本发明从盐湖卤水中提取锂的方法更适用于低浓度的盐湖卤水提锂，可用于低温条件下提锂，成本更低，更加安全；可以在容量设计上保证阴极离子筛嵌入足够的锂，可通过调节电流使阴阳极脱锂和嵌锂的容量更加匹配，提高了锂的回收效率；充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
附图说明
图1为本发明的方法中嵌锂过程的电解槽的结构示意图；
其中，1-铅阳极；
2-离子筛阴极；
3-阴离子交换膜；
4-电解槽；
5-硫酸盐溶液；
6-盐湖卤水。
图2为本发明的方法中脱锂过程的电解槽的结构示意图；
其中，7-硫酸铅阴极；
8-嵌锂态离子筛阳极；
3-阴离子交换膜；
4-电解槽；
5-硫酸盐溶液；
9-支持电解质溶液。
图3为涂膏式极板的结构示意图；
图4为玻璃丝管式极板的结构示意图；
其中，a为铅锑合金芯子；b为玻璃丝管式极板；
图5为化成式极板的结构示意图；
图6为比对LiFePO4-FePO4电极体系与Pb-FePO4体系处理卤水的效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种从盐湖卤水中提取锂的方法，该方法包括以下步骤：
(1)嵌锂过程(如图1所示)：采用电渗析装置，以铅1作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体2为阴极，采用阴离子交换膜3将电解槽4垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室内加入硫酸盐溶液5，阴极室内加入盐湖卤水6；通电后，阴极室盐湖卤水中的Li+嵌入到所述离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时，作为阳极的铅生成硫酸铅；
(2)脱锂过程(如图2所示)：将步骤(1)反应完成后，调转外电源的正负极，以步骤(1)生成的所述硫酸铅7为阴极，以步骤(1)生成的所述嵌锂态离子筛8为阳极；保持阴极室中的硫酸盐溶液5不变，阳极室中的溶液(脱锂后的盐湖卤水排掉)换成支持电解质溶液9；通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅，阳极的嵌锂态离子筛脱锂后恢复为离子筛，同时锂在阳极室中富集，得到富锂液。
进一步的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液。
进一步的，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液；除杂所得氯化锂溶液浓缩到锂浓度为20克/升后进行沉淀过程：采用碳酸钠溶液进行沉淀所述氯化锂溶液，得到碳酸锂沉淀。
更进一步的，所述碳酸钠溶液的浓度为200g/L-350g/L，所述沉淀过程中的反应温度为60-95℃。
进一步的，所述除杂具体包括：将所述富锂液经氯化钡脱硫，经碳酸钠除钙离子和镁离子，再采用氢氧化钠深度除镁，采用树脂除硼。
进一步的，步骤(1)中，作为阳极的所述铅为含铅物质，包括铅板、铅网或铅粉。
进一步的，步骤(1)中，导电基体的极板为涂膏式极板(如图3所示)、玻璃丝管式极板(如图4所示)、化成式极板(如图5所示)或者半化成式极板。
进一步的，步骤(1)中，所述硫酸盐和氯化物的混合溶液中所述硫酸盐溶液包括硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸镁溶液或硫酸铵溶液，所述氯化物为NaCl或者KCl，所述硫酸根的浓度为0.2-2mol/L，所述氯化物的浓度为0.1-3mol/L；所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。。
进一步的，步骤(1)中，所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
进一步的的，步骤(2)中，所述支持电解质溶液为氯化锂、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的混合物；所述富锂液中的锂浓度为0.3-3g/L。
进一步的，所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛为FePO4、Li1-xMn2O4、Li1- xNiCoMnO2、Li1-xV2O5、Li1-xV3O8、和Li1-xCoO2中的一种或者几种混合物，其中，离子筛中均为0<x<1。
具体的，本发明中所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛优选为FePO4。
具体的，采用磷酸铁作为阴极，所述磷酸铁是由磷酸铁锂电极经过电化学法或者化学法脱锂后制得的，其中，磷酸铁锂电极是由LiFePO4、C和PVDF混合制备而成，所述LiFePO4、C和PVDF的添加量之为7-9：2-0.5：1-0.5。
更具体的，所述C为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、石墨和碳纤维中的一种或几种混合制成。
为了从盐湖卤水进行循环处理，从中不断提锂，在步骤(2)完成后，将富锂液排出并收集，换成新的盐湖卤水，调换电源的的正负极，继续进行电渗析，重复步骤(1)-(2)的操作。
实施例1
(1)以铅作为阳极，以磷酸铁为阴极，以阴离子膜将电解槽分割成阴阳两极室，阳极室加入一定浓度的硫酸盐和氯化物的混合溶液，阴极室加入卤水，通电状态下，利用磷酸铁对卤水中的锂进行选择性的吸附：Li++FePO4+e＝LiFePO4，铅阳极作为对电极生成硫酸铅：Pb+SO4 2--2e＝PbSO4，电解槽装置如图1所示；
(2)当步骤(1)结束后，调转电源的正负极，以生成的硫酸铅为阴极，生成的磷酸铁锂为阳极，阴极室的溶液保持硫酸盐溶液不换，阳极溶液换成一定盐浓度的支持电解质如图2所示，通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅：PbSO4+2e＝Pb+SO4 2-，阳极的磷酸铁锂脱锂后转化为磷酸铁：LiFePO4-e＝Li++FePO4，得到含锂的富锂液；
(3)步骤(2)所得含锂的富锂液转入后续除杂过程，经氯化钡脱硫，碳酸钠除钙镁，氢氧化钠深度除镁，树脂除硼工序，制备出纯净的氯化锂溶液；
(4)所得氯化锂溶液浓缩到锂浓度为20克/升后采用碳酸钠进行沉淀氯化锂，得到碳酸锂沉淀。
实施例2
(1)嵌锂过程：以铅板作为阳极，以磷酸铁为阴极，极板采用涂膏式极板，以阴离子膜将电解槽分割成阴阳两极室，阳极室加入硫酸钾和氯化钠的混合溶液，硫酸根的浓度为0.2mol/L，氯离子浓度为2mol/L，阴极室加入硫酸盐型卤水(主要成分见表1)，通电状态下，利用磷酸铁对卤水中的锂进行选择性的吸附：Li++FePO4+e＝LiFePO4，铅阳极作为对电极生成硫酸铅：Pb+SO4 2--2e＝PbSO4，电解槽装置如图1所示；所述FePO4电极是由LiFePO4电极经过电化学法(或者化学法)脱锂后制得的，其中，LiFePO4电极是由LiFePO4、C、PVDF按一定比例混合制备的，其中LiFePO4：C：PVDF＝7：0.5：1；所述C为乙炔黑(也可以是碳纳米管，石墨烯，石墨，碳纤维中的一种或几种混合)制成；15A/m2的电流密度进行恒流充电，当电压达到0.25V后，进行0.25V恒压充电，截止电流4A/m2；
(2)脱锂过程：当步骤(1)结束后，调转电源的正负极，以生成的硫酸铅为阴极，生成的磷酸铁锂为阳极，阴极室的溶液保持硫酸盐和氯化物的混合溶液不换，阳极溶液换成一定盐浓度的支持电解质，如图2所示，通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅：PbSO4+2e＝Pb+SO4 2-，阳极的磷酸铁锂脱锂后转化为磷酸铁：LiFePO4-e＝Li++FePO4，得到含锂的富锂液；所述支持电解质为氯化钠溶液，所述含锂富锂液中的锂浓度为0.6g/L；15A/m2的电流密度进行恒流充电，当电压达到0.9V后进行恒0.9V压充电，截止电流4A/m2；
(3)除杂过程：步骤(2)所得含锂的富锂液转入后续除杂过程，经氯化钡脱硫，碳酸钠除钙镁，氢氧化钠深度除镁，树脂除硼工序，制备出纯净的氯化锂溶液；
(4)沉淀过程：所得氯化锂溶液浓缩到锂浓度为20克/升后采用碳酸钠进行沉淀氯化锂，碳酸钠浓度为200g/L，反应温度为60℃，得到碳酸锂沉淀。
在步骤(2)完成后，将富锂液排出并收集，换成新的盐湖卤水，调换电源的的正负极，继续进行电渗析，重复步骤(1)-(2)的操作，实现对盐湖卤水的循环处理。
表1硫酸盐型卤水主要成分表
| 元素 | Li<sup>+</sup> | Na<sup>+</sup> | K<sup>+</sup> | Mg<sup>2+</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl<sup>-</sup> |
| 浓度g/L | 0.31 | 88.5 | 12.1 | 24.5 | 25.5 | 2.1 | 199.4 |
实施例3
(1)嵌锂过程
以铅网为阳极，以Li0.5CoO2为阴极，极板采用玻璃丝管式极板，阳极室加入一定浓度的硫酸钠和氯化钠的混合溶液，硫酸根的浓度为2mol/L，氯离子的浓度为0.1mol/L，阴极室加入氯化物型卤水(卤水主要成分见表2)，其它实验材料和实验过程同实施例2；
(2)脱锂过程
支持电解质为氯化锂溶液，其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为3.0g/L；
(3)除杂过程同实施例2；
(4)沉淀过程：
碳酸钠浓度为350g/L，反应温度为95℃，实验过程同实施例2。
表2氯化物型卤水主要成分表
| 元素 | Li<sup>+</sup> | Na<sup>+</sup> | K<sup>+</sup> | Mg<sup>2+</sup> | Ca<sup>2+</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl<sup>-</sup> |
| 浓度g/L | 0.38 | 65.4 | 15.1 | 6.82 | 55.1 | 0.35 | 0.84 | 184.3 |
实施例4
(1)嵌锂过程
以含铅粉的物质为阳极，以Li1V2O5为阴极，极板采用化成式极板，阳极室加入一定浓度的硫酸镁和氯化钾的混合溶液，硫酸根的浓度为0.5mol/L，氯离子的浓度为3mol/L，阴极室加入碳酸盐型卤水，其它实验材料和实验过程同实施例2；
(2)脱锂过程
支持电解质为氯化钾溶液，其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为2.1g/L；
(3)除杂过程同实施例2；
(4)沉淀过程：
碳酸钠浓度为300g/L，反应温度为80℃，实验过程同实施例2。
实施例5
(1)嵌锂过程
以Li1V3O8为阴极，极板采用化成式极板，阳极室加入一定浓度的硫酸铵溶液和氯化钠的混合溶液，硫酸根的浓度为1mol/L，氯离子浓度为1mol/L，阴极室加入碳酸盐型卤水，其它实验材料和实验过程同实施例2；
(2)脱锂过程
支持电解质为氯化钾和氯化钠的混合溶液，其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为2.5g/L；
(5)除杂过程同实施例2；
(6)沉淀过程：
碳酸钠浓度为230g/L，反应温度为85℃，实验过程同实施例2。
试验效果例：对比LiFePO4-FePO4电极体系与本发明的Pb-FePO4体系进行循环处理卤水。
试验1、Pb-FePO4电极体系处理，实验温度为25℃：
(1)嵌锂过程
阴极室加入NaCl饱和的盐湖卤水(卤水成分见表3)，其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为0.5g/L，实验温度为0℃；
(2)脱锂过程同实施例2。
表3卤水主要成分表
| 元素 | Li<sup>+</sup> | Na<sup>+</sup> | K<sup>+</sup> | Mg<sup>2+</sup> | Ca<sup>2+</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl<sup>-</sup> |
| 浓度g/L | 0.24 | 98.5 | 12.8 | 12.5 | 0.24 | 20.8 | 1.3 | 187.1 |
试验2、Pb-FePO4电极体系处理，实验温度为0℃：
(1)嵌锂过程
阴极室加入NaCl饱和的盐湖卤水(卤水成分见表3)，其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为0.5g/L，实验温度为25℃；
(2)脱锂过程同实施例2。
试验3、LiFePO4-FePO4电极体系处理，实验温度为25℃：
(1)嵌锂过程
以LiFePO4为阳极，阴极室加入NaCl饱和的盐湖卤水(卤水成分见表3)，15A/m2的电流密度进行恒流充电，当电压达到0.35V后，进行0.35V恒压充电，截止电流4A/m2；
其它实验材料和实验过程同实施例2，得到的富锂液中的锂浓度为0.5g/L；
(2)脱锂过程：15A/m2的电流密度进行恒流充电，当电压达到0.35V后，进行0.35V恒压充电，截止电流4A/m2，其它实验材料和实验过程同实施例2。
试验4、LiFePO4-FePO4体系处理，实验温度为0℃：试验过程同试验3。
将试验1-4的试验结果进行比对，结果见图6所示。
从图6中可以看出，与以LiFePO4为阳极比较，本发明采用铅作为阳极从盐湖卤水中循环提锂，形成的电池的低温充电性能高于磷酸铁锂为阳极；更适用于低浓度的盐湖卤水提锂，低温条件下提锂效果更好；为保证阴极离子筛锂的嵌入量，通过调节电流使阴阳极脱锂和嵌锂的容量更加匹配，提高了锂的回收效率；充分发挥了吸附材料的吸附容量，减少了低温条件下容量衰减的问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种从盐湖卤水中提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)嵌锂过程：采用电渗析装置，以铅作为阳极，以涂覆有离子筛的导电基体为阴极，采用阴离子交换膜将电解槽垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室内加入硫酸盐和氯化物的混合溶液，阴极室内加入盐湖卤水；通电后，阴极室盐湖卤水中的Li+嵌入到所述离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时，作为阳极的铅生成硫酸铅；
(2)脱锂过程：将步骤(1)反应完成后，调转电源的正负极，以步骤(1)生成的所述硫酸铅为阴极，以步骤(1)生成的所述嵌锂态离子筛为阳极；保持阴极室中的硫酸盐和氯化物的混合溶液不变，阳极室中的溶液换成支持电解质溶液，通电后，阴极的硫酸铅转化为金属铅，阳极的嵌锂态离子筛脱锂后恢复为离子筛，同时锂在阳极室中富集，得到富锂液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后，进行除杂过程：将步骤(2)得到的所述富锂液进行除杂，制备出氯化锂溶液；除杂后的氯化锂溶液浓缩到锂浓度为20克/升后进行沉淀过程：采用碳酸钠溶液进行沉淀所述氯化锂溶液，得到碳酸锂沉淀；所述碳酸钠溶液的浓度为200g/L-350g/L，所述沉淀过程中的反应温度为60-95℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述除杂具体包括：将所述富锂液经氯化钡脱硫，经碳酸钠除钙离子和镁离子，再采用氢氧化钠深度除镁，采用树脂除硼。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，作为阳极的所述铅为含铅物质，包括铅板、铅网或铅粉。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，导电基体的极板为涂膏式极板、玻璃丝管式极板、化成式极板或者半化成式极板。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸盐和氯化物的混合溶液中所述硫酸盐溶液包括硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸镁溶液或硫酸铵溶液，所述氯化物为NaCl或者KCl，所述硫酸根的浓度为0.2-2mol/L，所述氯化物的浓度为0.1-3mol/L；所述盐湖卤水为硫酸盐型卤水，氯化物型卤水或碳酸盐型卤水。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述支持电解质溶液为氯化锂、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的混合物；所述富锂液中的锂浓度为0.3-3g/L。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述涂覆有离子筛的导电基体中的离子筛为FePO4、Li1-xMn2O4、Li1-xNiCoMnO2、Li1-xV2O5、Li1-xV3O8、和Li1-xCoO2中的一种或者几种混合物，其中，离子筛中均为0<x<1。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用磷酸铁作为离子筛，所述磷酸铁是由磷酸铁锂电极经过电化学法或者化学法脱锂后制得的，其中，磷酸铁锂电极是由LiFePO4、C和PVDF混合制备而成，所述LiFePO4、C和PVDF的添加量之为7-9：2-0.5：1-0.5；所述C为乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、石墨和碳纤维中的一种或几种混合制成。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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