CN116395719A - 一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，属于盐湖提锂技术领域。方法包括将经吸附提锂后的盐湖卤水进行纳滤预处理，以除去卤水中大部分的钙离子和镁离子；经纳滤预处理后的废水进入一二价分离电渗析系统，以截留钙离子、镁离子和硼离子，实现卤水中锂离子的浓缩，得到浓水产物和淡水产物；浓水产物进入MVR蒸发器，以进一步提高浓水产物中锂离子的浓度；随后通入碳酸钠进行沉锂反应，离心分离后得到氯化钠滤液和碳酸锂产品；氯化钠滤液冷却后通入双极膜电渗析系统，反应后得到盐酸溶液和氢氧化钠溶液。本发明通过一二价分离电渗析系统分离出氯化锂后，淡水中锂含量小于0.1g/L，回收利用率高。
Description
技术领域
本发明属于盐湖提锂技术领域，具体涉及一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法。
背景技术
随着锂离子电池在电动汽车、便携式电子设备、电动工具及电网储能中的用量持续增加，锂资源需求量快速增长，其中我国卤水锂资源储量丰富，占全国锂资源储量的79％，潜在经济价值极大，开发利用对于满足国内需求、促进地区经济发展具有重要现实意义。随着锂产品在高科技领域的应用范围不断扩大，国内外对锂盐的需求量也日益增长，对产品的纯度要求也越来越高，因此开发高附加值的高纯锂盐产品势在必行。
现有盐湖卤水提锂技术中，萃取法成本高易腐蚀设备，且严重污染环境；吸附法萃取剂制取复杂造价高，且酸处理腐蚀污染、吸附剂溶损严重；反应/分离耦合法易引入钠盐纯度降低；膜法对前处理要求较高，且易造成膜污染。
基于上述原因，耦合利用不同提锂技术优势，绿色经济的分离盐湖卤水中的锂迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法。本发明基于吸附法提锂后的盐湖卤水，是一种以一二价分离电渗析、双极膜电渗析技术为主的盐湖卤水的浓缩除杂方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
本发明提供了一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，具体如下：
S1：将经吸附提锂后的盐湖卤水进行纳滤预处理，以除去卤水中大部分的钙离子和镁离子；
S2：经纳滤预处理后的废水进入一二价分离电渗析系统，以截留钙离子、镁离子和硼离子，实现卤水中锂离子的浓缩，得到浓水产物和淡水产物；
S3：所述浓水产物进入MVR蒸发器，以进一步提高浓水产物中锂离子的浓度；随后通入碳酸钠进行沉锂反应，离心分离后得到氯化钠滤液和碳酸锂产品；
S4：所述氯化钠滤液冷却后通入双极膜电渗析系统，反应后得到盐酸溶液和氢氧化钠溶液。
作为优选，所述吸附提锂操作是通过添加铝系吸附剂实现。
作为优选，所述一二价分离电渗析系统的阴极和阳极之间包括若干交替间隔设置的阴膜和阳膜，与阳极邻近的膜为阴膜，与阴极邻近的膜为阳膜。
作为优选，所述一二价分离电渗析系统中，电流密度为200～400A/m2，电压为0.3～0.5V/对，运行温度为20～40℃。
作为优选，所述纳滤预处理中，通过纳滤膜实现对硫酸镁的截留率大于90％。
作为优选，所述一二价分离电渗析系统的阳膜采用一二价离子分离膜，进水pH控制在3-5.5之间。
作为优选，所述一二价分离电渗析系统对水中钙离子和镁离子的截留率均大于90％，对硼离子的截留率大于92％。
作为优选，所述一二价分离电渗析的浓水出水中锂离子浓度控制在20g/L以上，淡水出水中锂离子浓度控制在0.05g/L以下。
作为优选，所述双极膜电渗析系统中，电流密度为600～800A/m2，电压为3V/对，运行温度为30～40℃。
作为优选，所述双极膜电渗析系统中，碱室产生的氢氧化钠浓度为2-2.5mol/L，酸室产生的盐酸浓度为2-2.5mol/L。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
1)一二价分离电渗析系统可实现卤水中锂的浓缩、硼的去除、钙镁等高价离子的分离，可替代传统的多级纳滤除钙镁、树脂除硼、反渗透浓缩、普通电渗析浓缩的组合工艺，实现工艺的简洁化。
2)本发明通过一二价分离电渗析系统分离出氯化锂后，淡水中锂含量小于0.1g/L，回收利用率高。
3)本发明中双极膜电渗析系统可将沉锂滤液中的氯化钠直接转化为盐酸与氢氧化钠，酸碱均可回用至前端电渗析系统调节pH及吸附剂再生，避免废盐产生，最大程度实现了废水中的资源回收再利用。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为一二价分离电渗析系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，为本发明提供的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，该方法具体如下：
S1：首先将待处理的盐湖卤水经铝系吸附提锂后得到合格液，随后再将合格液经卷式纳滤膜进行预处理，以除去卤水中大部分的钙离子和镁离子。
S2：经纳滤预处理后的废水进入一二价分离电渗析系统的淡水室，浓水室中通入纯水，经电渗析处理后，在淡水室中得到淡水产物，在浓水室中得到高锂溶液的浓水产物，钙离子、镁离子和硼离子等杂质离子截留在淡水室中，实现卤水中锂离子的深度浓缩。
S3：将浓水产物进入MVR蒸发器，以进一步提高浓水产物中锂离子的浓度；随后通入碳酸钠进行沉锂反应，离心分离出氯化钠滤液，并制取碳酸锂产品。
S4：氯化钠滤液冷却后通入双极膜电渗析系统的盐室中，反应后得到盐酸溶液和氢氧化钠溶液。其中，酸溶液和碱溶液可以回用至一二价分离电渗析系统调节pH及用于前端吸附剂再生。
如图2所示，在本实施例中，一二价分离电渗析系统的阴极和阳极之间包括若干交替间隔设置的阴膜和阳膜，阳膜为一二价分离阳膜，其表面的特殊涂层具有阻隔高价阳离子的作用，阴阳膜均采用均相膜。阴极和阳极之间通过阴膜和阳膜依次构成极水室-淡水室-浓水室-淡水室-浓水室-···-浓水室-淡水室-浓水室-淡水室-极水室。在阴电极和阳电极上施加电场后，淡水室中锂离子受到电场力的作用向阴极移动透过阳膜，迁移至浓水室中，钙镁等高价阳离子被阳膜阻隔在淡水室中，氯离子受到电场力的作用向阳极移动透过阴膜，迁移至浓水室中，实现氯化锂溶液的浓缩及钙镁离子的去除。
在实际应用时，一二价分离电渗析系统中，电流密度为200～400A/m2，电压为0.3～0.5V/对，运行温度为20～40℃。纳滤预处理中，通过纳滤膜实现对硫酸镁的截留率大于90％。一二价分离电渗析系统的阳膜采用一二价离子分离膜，进水pH控制在3-5.5之间。一二价分离电渗析系统对水中钙离子和镁离子的截留率均大于90％，对硼离子的截留率大于92％。一二价分离电渗析的浓水出水中锂离子浓度控制在20g/L以上，淡水出水中锂离子浓度控制在0.05g/L以下。双极膜电渗析系统中，电流密度为600～800A/m2，电压为3V/对，运行温度为30～40℃。双极膜电渗析系统中，碱室产生的氢氧化钠浓度为2-2.5mol/L，酸室产生的盐酸浓度为2-2.5mol/L。
实施例1
将吸附法提锂后的盐湖卤水，经纳滤除杂系统，获得的纳滤产水中钙镁离子去除率90％，获得的纳滤产水中锂离子浓度为3-5g/L、硼离子浓度为1-2g/L。将纳滤产水通入盐酸调至pH为3，再进入一二价分离电渗析系统中进行浓缩除杂，电流密度控制在400A/m2、电压0.5V/对，直至所获得的浓水中锂离子的浓度为20g/L，淡水锂离子浓度小于0.1g/L；且出水硼去除率90％、钙镁离子去除率90％。将该浓水通入MVR蒸发器中进行蒸发，得到锂离子浓度为30g/L的高纯氯化锂溶液。高纯氯化锂溶液加入碳酸钠经沉锂反应后得到碳酸锂产品与沉锂母液。蒸发后的母液经离心后得到盐浓度为12％的氯化钠滤液，进入双极膜电渗析系统，电流密度控制在800A/m2、电压3V/对，产出浓度2.5mol/L的盐酸和2.5mol/L的氢氧化钠。
综上所述，本发明利用一二价分离电渗析系统可实现卤水中锂的浓缩、硼的去除、钙镁离子的分离，简化了工艺路线。本发明耦合利用不同提锂技术优势，最大限度实现了一二价分离电渗析浓缩除杂的优势。沉锂滤液中的氯化钠盐通过双极膜电渗析转化为酸或碱，可回用前端吸附剂再生等工艺，最大程度实现了废水中的资源回收再利用。为企业节约了生产成本，也带来了额外收益、实现清洁生产，且方法简单，绿色环保，具有良好的工业应用前景。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，具体如下：
S1：将经吸附提锂后的盐湖卤水进行纳滤预处理，以除去卤水中大部分的钙离子和镁离子；
S2：经纳滤预处理后的废水进入一二价分离电渗析系统，以截留钙离子、镁离子和硼离子，实现卤水中锂离子的浓缩，得到浓水产物和淡水产物；
S3：所述浓水产物进入MVR蒸发器，以进一步提高浓水产物中锂离子的浓度；随后通入碳酸钠进行沉锂反应，离心分离后得到氯化钠滤液和碳酸锂产品；
S4：所述氯化钠滤液冷却后通入双极膜电渗析系统，反应后得到盐酸溶液和氢氧化钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述吸附提锂操作是通过添加铝系吸附剂实现。
3.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述一二价分离电渗析系统的阴极和阳极之间包括若干交替间隔设置的阴膜和阳膜，与阳极邻近的膜为阴膜，与阴极邻近的膜为阳膜。
4.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述一二价分离电渗析系统中，电流密度为200～400A/m2，电压为0.3～0.5V/对，运行温度为20～40℃。
5.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述纳滤预处理中，通过纳滤膜实现对硫酸镁的截留率大于90％。
6.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述一二价分离电渗析系统的阳膜采用一二价离子分离膜，进水pH控制在3-5.5之间。
7.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述一二价分离电渗析系统对水中钙离子和镁离子的截留率均大于90％，对硼离子的截留率大于92％。
8.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述一二价分离电渗析的浓水出水中锂离子浓度控制在20g/L以上，淡水出水中锂离子浓度控制在0.05g/L以下。
9.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统中，电流密度为600～800A/m2，电压为3V/对，运行温度为30～40℃。
10.根据权利要求1所述的一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统中，碱室产生的氢氧化钠浓度为2-2.5mol/L，酸室产生的盐酸浓度为2-2.5mol/L。
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