CN214829053U

CN214829053U - 一种盐湖卤水吸附提锂装置

Info

Publication number: CN214829053U
Application number: CN202120308611.8U
Authority: CN
Inventors: 张许; 王肖虎; 熊福军; 程杨; 顾俊杰; 郭中伟
Original assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2031-02-02

Abstract

本实用新型涉及一种盐湖卤水吸附提锂装置，包括：吸附罐，装填有钛系吸附剂，用于对卤水中的锂离子进行吸附处理；第一固液分离器，用于对吸附罐中得到的吸附剂进行分离；解吸柱，用于对第一固液分离器中得到的吸附剂进行解吸处理；第一稀酸加入罐和第二稀酸加入罐，分别连接于解吸柱，用于向解吸柱中送入稀酸；沉淀反应器，连接于解吸柱，用于对解吸柱中得到的解吸液进行碳酸锂的沉淀反应。本实用新型使用稀酸溶液对吸附剂进行预解吸，利用钠锂解吸顺序不同的特性，实现先解吸大部分的钠和少部分的锂，再使用稀酸溶液对吸附剂进行解吸，达到降低合格液钠锂的目的。

Description

一种盐湖卤水吸附提锂装置

技术领域

本实用新型涉及一种盐湖卤水吸附提锂装置，特别涉及一种降低钛系吸附剂溶损、合格液钠锂比的方法，属于盐湖提锂技术领域。

背景技术

锂是自然界最轻、半径最小的碱金属，化学性质活泼。锂及其化合物广泛应用于航空、医药、化工、国防以及新能源等多个领域，被称为“推动世界前进的重要元素”。近年来，全球新能源行业的迅猛发展带动锂资源的需求量持续增长，锂资源的开发利用广受关注。中国锂储量高达320万吨，位居世界第二，其中盐湖锂资源占比接近80％，主要分布在青海柴达木盆地和青藏高原。

从卤水中提取锂的方法有：煅烧法、溶剂萃取法、选择性膜分离法、吸附法和离子交换法等。其中，吸附和离子交换方法因其对目标离子的高选择性和良好的循环利用而越来越受到人们的重视，特别是在低品位卤水和卤水中的应用越来越多。但现有技术中，在使用锂离子筛吸附剂对卤水进行提锂过程中，解吸液pH值(在1～3之间)较低、钛溶损和钠锂比较高，这些问题会增加后段分离提纯工艺的能耗和成本、影响最终锂产品的纯度，并且增加吸附剂的年损耗量。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供了一种盐湖卤水中锂的吸附分离方法，本方法采用了分步解吸的方式去实现降低吸附剂钛溶损、合格液钠锂比的目的。

一种卤水吸附提锂方法，包括如下步骤：

第1步，采用离子筛吸附剂对盐湖卤水进行吸附处理；

第2步，采用第一稀酸溶液对吸附剂进行解吸，所述的第一稀酸溶液[H+]浓度为0.001～0.2mol/L，得到第一解吸液；

第3步，采用第二稀酸溶液对第1步得到的吸附剂进行解吸，所述的第二稀酸溶液[H+]浓度为0.05～0.6mol/L，得到第二解吸液。

在一个实施方式中，对第二解吸液进行浓缩、Li⁺沉淀、分离后，得到碳酸锂。

在一个实施方式中，还包括如下步骤：采用第三稀酸溶液对第2步得到的吸附剂进行解吸，所述的第三稀酸溶液[H+]浓度为0.05～0.3mol/L，得到第三解吸液。

在一个实施方式中，还包括如下步骤：将第三解吸液再次配制成与第二解吸液相同的[H+]浓度，并用于第3步中进行解吸。

在一个实施方式中，所述卤水为碳酸盐型卤水、沉锂母液，也可以是氯化物型、硫酸亚镁型、油田地下卤水加碱后的卤水。

在一个实施方式中，卤水中锂离子浓度为0.01～10g/L，钠锂质量比为5:1～500:1。

在一个实施方式中，第一稀酸溶液、第二稀酸溶液或者第三稀酸溶液可以是盐酸、硫酸、硝酸或醋酸溶液中至少一种。

在一个实施方式中，第2步之前，需要对吸附剂表面采用低盐水进行洗涤，采用的低盐水可以是去离子水、蒸馏水或工业淡水。

在一个实施方式中，所述第一解吸液中钠锂质量比为2:1～20:1，pH值为5.0～7.0，其中钛离子浓度为0.01～1mg/L。

在一个实施方式中，所述第一解吸液与卤水混合进入第1步。

在一个实施方式中，所述第二解吸液中钠锂质量比为1:5～3:1，pH值为4.0～7.0，其中钛离子浓度为0.1～10mg/L。

在一个实施方式中，所述第三解吸液中钠锂质量比1:10～1:3，pH值为1.5～4.0，其中钛离子浓度为0.5～20mg/L。

有益效果

(1)利用钠锂解吸顺序不同的特性，首先使用低浓度(0.001～0.2mol/L)的稀酸溶液对吸附剂进行预解吸，在该浓度的酸性条件下，可以实现钠的大量解吸，实现了先解吸大部分的钠和少部分的锂，这部分解吸液与卤水混合后再进行吸附；然后使用0.05～0.6mol/L的稀酸溶液对吸附剂进行第二次解吸，将酸溶液浓度进行提高后，在该浓度条件下能够将锂进行大部分的解吸，达到降低解吸液钠锂比的目的，这部分解吸液作为后段锂产品的原料(合格液)。一般情况下，单次解吸钠锂分离效果差，且吸附剂钛溶损较高，得到合格液中钠锂比为1:1～5:1，使用预解吸的情况下，得到合格液中钠锂比为1:5～3:1，得到了明显的提高。

(2)使用分段解吸的方式，控制第二次解吸的pH为4.0～7.0，之后使用0.05～0.3mol/L的稀酸溶液对吸附剂解吸，解吸出高锂低钠的合格液可以用来配酸在此进行解吸，可以达到提高合格液钠锂比、降低吸附剂溶损的目的。对于钛系吸附剂而言，单次解吸情况下，合格液中钛离子浓度为5～20mg/L，使用分段解吸的方式，得到合格液中的钛离子浓度为0.1～10mg/L，主要是由于在第一次解吸的过程中利用了低浓度稀酸进行解吸处理，保持了钠的解吸同时不会引起钛系吸附剂的溶损。

附图说明

图1是本实用新型的流程图；

图2是本实用新型的设备图；

其中，1、吸附罐；2、卤水加入口；3、第一固液分离器；4、解吸柱；5、低盐水加入罐；6、第一稀酸加入罐；7、第二稀酸加入罐；8、第三稀酸加入罐；9、沉淀反应器；10、沉淀剂加入罐；11、第二固液分离器；12、干燥器；13、配酸池；14、酸加入罐；

具体实施方式

本实用新型中所使用的锂离子筛吸附剂可以包括：钛系离子筛吸附剂、锰系离子筛吸附剂。在以下的实施例中，主要是以钛系离子筛吸附剂进行示例。

卤水中锂离子浓度为0.01～10g/L，钠锂比为5:1～500:1。

以下实施例中所使用的卤水性质是：锂离子浓度为0.5g/L，钠锂比为200:1。

本实用新型采用的设备如图2所示，包括：

吸附罐1，装填有钛系吸附剂，用于对卤水中的锂离子进行吸附处理；

第一固液分离器3，用于对吸附罐1中得到的吸附剂进行分离；

解吸柱4，用于对第一固液分离器3中得到的吸附剂进行解吸处理；

第一稀酸加入罐6和第二稀酸加入罐7，分别连接于解吸柱4，用于向解吸柱4中送入稀酸；沉淀反应器9，连接于解吸柱4，用于对解吸柱4中得到的解吸液进行碳酸锂的沉淀反应。

在一个实施方式中，所述的第一稀酸加入罐6中装有H⁺浓度为0.001～0.2mol/L的稀酸；所述的第二稀酸加入罐7中装有H⁺浓度为0.05～0.6mol/L的稀酸；所述的第三稀酸加入罐8中装有H⁺浓度为0.05～0.3mol/L的稀酸。

在一个实施方式中，还包括：卤水加入口2，连接吸附罐1，用于向吸附罐1中加入卤水。

在一个实施方式中，还包括：低盐水加入罐5，连接于解吸柱4，用于向解吸柱4中加入低盐水。

在一个实施方式中，还包括：第三稀酸加入罐8，连接于解吸柱4，用于向解吸柱4中加入稀酸。

在一个实施方式中，还包括：沉淀剂加入罐10，用于向沉淀反应器9中加入锂沉淀剂；所述的锂沉淀是碳酸钠。

在一个实施方式中，还包括：第二固液分离器11，用于对沉淀反应器9中得到的碳酸锂进行固液分离。

在一个实施方式中，还包括：干燥器12，连接于第二固液分离器11，用于对分离得到的碳酸锂进行干燥处理。

在一个实施方式中，还包括：配酸池13，连接于解吸柱4，用于对解吸液进行酸的浓度调节；所述的配酸池13连接于第二稀酸加入罐7。

在一个实施方式中，还包括：酸加入罐14，连接于配酸池13，用于向配酸池13中加入酸。在一个实施方式中，所述的解吸柱4的解吸液出口还连接于吸附罐1。

实施例1

第一步，将含锂的卤水通入装有钛系吸附剂的装置中，锂离子富集于吸附剂上，卤水流速5BV/h，吸附温度25-30℃，吸附完成之后进行固液分离，得到尾卤和富锂的吸附剂；本步骤的目的是利用钛系吸附剂对含锂卤水进行吸附，在吸附的过程中会使卤水中的钠、锂、镁等离子都会存在一定量的在吸附剂表面的吸附；

第二步，使用低盐水对富锂吸附剂进行洗涤，洗去吸附剂表面残留的离子；本步骤的目的是通过低盐水对吸附剂处理后，使表面残留离子去除，为后续的解吸进行准备；

第三步，使用酸A，即[H+]浓度为0.005mol/L的稀酸溶液对富锂的吸附剂进行解吸，流速为8BV/h，解吸至瞬时出水钠锂比为3，得到解吸液A；本步骤的目的，可以使钠优先于锂析出，为后续的获得锂解吸液进行准备；

第四步，使用酸B，即[H+]浓度为0.25mol/L的稀酸溶液对富锂的吸附剂进行解吸，流速为10BV/h，解吸至瞬时出水pH值为4，得到解吸液B；步骤中，通过酸溶液进行解吸处理，获得主要含锂的解吸液；

第五步，使用酸C，即[H+]浓度为0.2mol/L的稀酸溶液对富锂的吸附剂进行解吸，流速为6BV/h，解吸至瞬时出水pH值为1.5，得到解吸液C。本步骤是用于最终对钛系吸附剂进行解吸处理，实现完全再生。

得到的解吸液A与卤水混合，再进入第一步，可以将其中的酸回用，并且其中极少量的锂也可以得到回用；解吸液B经过后续分离、纯化、浓缩、沉锂和干燥，得到碳酸锂产品；解吸液C回到第四步配酸B，可以实现酸的完全回用，其中的锂离子也得到继续回用。

对照例1

与实施例1的区别在于：未对吸附剂采用酸A进行预解吸处理，而是依次采用酸B和酸C处理。解吸液B作为生产碳酸锂产品的原料，解吸液C去配酸B。

对照例2

与实施例1的区别在于：未对吸附剂采用酸B的解吸处理，而是依次采用酸A和酸C处理。解吸液C作为生产碳酸锂产品的原料，解吸液A去和卤水混合。

对照例3

与实施例1的区别在于：未对吸附剂采用酸A和酸C的解吸处理，而是直接采用酸B处理。解吸液B作为生产碳酸锂产品的原料。

表1

从上表中可以看出，本实用新型通过先采用酸A进行预解吸处理，然后再依次用高(酸B)、低浓度(酸C)酸液进行分段解吸，不仅能有效降低解吸液B的钠锂比，而且提高解吸液B的锂浓度，同时具有相对较低的溶损，对后续的分离、纯化、浓缩工段非常有利，并能生产出纯度较高的电池级碳酸锂。

对照例1不采用酸A进行预解吸，得到的解吸液B钠锂比(为3)较高，后续分离、纯化过程很难再将钠锂分离，导致浓缩过程能耗较高，且生产出的碳酸锂产品纯度低。

对照例2不采用酸B进行解吸，这样得到的解吸液C锂浓度较低，会增加后续浓缩工段设备用量及能耗。

对照例3仅采用一种较高浓度的酸B进行解吸，这样得到的解吸液B不仅钠锂比较高，而且呈酸性，不利于后续工段的进一步处理，同时钛溶损较高，缩短了钛离子筛的使用寿命，得到的碳酸锂产品纯度相对较低。

Claims

1.一种盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，包括：

吸附罐（1），装填有钛系吸附剂，用于对卤水中的锂离子进行吸附处理；

第一固液分离器（3），用于对吸附罐（1）中得到的吸附剂进行分离；

解吸柱（4），用于对第一固液分离器（3）中得到的吸附剂进行解吸处理；

第一稀酸加入罐（6）和第二稀酸加入罐（7），分别连接于解吸柱（4），用于向解吸柱（4）中送入稀酸；

沉淀反应器（9），连接于解吸柱（4），用于对解吸柱（4）中得到的解吸液进行碳酸锂的沉淀反应。

2.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，所述的第一稀酸加入罐（6）中装有H⁺浓度为0.001~0.2mol/L的稀酸；所述的第二稀酸加入罐（7）中装有H⁺浓度为0.05~0.6 mol/L的稀酸。

3.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：卤水加入口（2），连接吸附罐（1），用于向吸附罐（1）中加入卤水。

4.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：低盐水加入罐（5），连接于解吸柱（4），用于向解吸柱（4）中加入低盐水。

5.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：第三稀酸加入罐（8），连接于解吸柱（4），用于向解吸柱（4）中加入稀酸；所述的第三稀酸加入罐（8）中装有H⁺浓度为0.05~0.3 mol/L的稀酸。

6.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：沉淀剂加入罐（10），用于向沉淀反应器（9）中加入锂沉淀剂。

7.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：第二固液分离器（11），用于对沉淀反应器（9）中得到的碳酸锂进行固液分离。

8.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：干燥器（12），连接于第二固液分离器（11），用于对分离得到的碳酸锂进行干燥处理。

9.根据权利要求1所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：配酸池（13），连接于解吸柱（4），用于对解吸液进行酸的浓度调节；所述的配酸池（13）连接于第二稀酸加入罐（7）。

10.根据权利要求9所述的盐湖卤水吸附提锂装置，其特征在于，还包括：酸加入罐（14），连接于配酸池（13），用于向配酸池（13）中加入酸；所述的解吸柱（4）的解吸液出口还连接于吸附罐（1）。