WO2012065361A4 - 一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法和装置 - Google Patents

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Claims

经修改的权利要求 国际局收到日 ： 2012年 5月 8日（08.05.2012) 权 利 要 求
1、 一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法， 其特征在于， 依次包括如下步骤：
( 1 ) 用阴离子交换膜将电渗析装置的电渗析槽垂直分隔成锂盐室和卤水室两个区域， 卤水室内充入盐湖卤水， 锂盐室内充入不含 Mg2+的支持电解质溶液；
(2 )将涂覆有离子筛的导电基体置于卤水室中作为阴极， 涂覆有嵌锂态离子筛的导电 基体置于锂盐室中作为阳极， 进行电渗析； 所述的离子筛是选自能在外电势的驱动下， 使 卤水室卤水中的 Li+嵌入到离子筛中转化形成嵌锂态离子筛的材料； 所述的嵌锂态离子筛 是选自能在外电势的驱动下将 Li+释放到导电溶液后， 转化形成离子筛的材料； 经离子筛 与嵌锂态离子筛的对 Li+嵌入和脱嵌作用， 实现卤水室中的 Li+与 Mg2+及其他阳离子的分 离， 同时锂在锂盐室中富集， 得到富锂溶液。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
步骤 （2 ) 完成后， 至少进行一次以下操作：
将卤水室中的嵌锂后液排出， 重新加入盐湖卤水， 然后将阴极和阳极交换放置， 继续 进行电渗析。
3、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
步骤 (2)完成后， 至少进行一次以下操作：
保持阳极和阴极位置固定， 将卤水室中的嵌锂后液排出， 将锂盐室中的含锂溶液转移 到卤水室中， 将新的盐湖卤水加入到锂盐室中； 即将卤水室和锂盐室转换功能使用， 继续 进行电渗析。
4、 如权利要求 1或 2或 3所述的方法， 其特征在于， 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。
5、 如权利要求 1或 2或 3所述的方法， 其特征在于， 步骤 （2 ) 所述的导电基体为涂 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。
6、如权利要求 1或 2或 3所述的方法，其特征在于， 电渗析装置中溶液的温度为 0~80 。C , pH值为 2〜12; 电渗析装置中两电极间的电压范围为 0.5~2.0V。
7、如权利要求 1或 2或 3所述的方法， 其特征在于， 所述的离子筛为磷酸铁、钛酸锂、 Mn02中的一种或几种的混合物。
14
修改页 （条约第 19条)
8、 如权利要求 7所述的方法， 其特征在于， 所述的嵌锂态离子筛为磷酸铁、 钛酸锂、 Mn02中的一种或几种的混合物在外电势的驱动下使卤水室卤水中的 Li+嵌入到离子筛中， 转化形成。
9、如权利要求 Ί所述的方法，其特征在于，所述的磷酸铁为 Fe i_xMexP04、 Fe1-xMexP04/C 中的一种或两种的混合， 其中 Me为 Mn、 Co、 Mo、 Ti、 Al、 Ni、 Nb中的一种或几种的混 合， x的范围为： 0 χ 0.1 ; 钛酸锂为 Li4Ti5Ol 2、 LixMeyTi5012 Li4MemTin012中的一种或 几种的混合物； Me为V、 Fe、 Co、 Mn、 A Ba、 Ag、 Zr、 Sr、 Nb、 F中的一种或几种的 混合； 0<x<4， 0<y<4， 0<m<5 , 0<n<5。
10、 如权利要求 1或 2或 3所述的方法， 其特征在于， 所述的嵌锂态离子筛采用磷酸 铁锂、 LiMn204的一种或两种混合物。
11、 如权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述的离子筛是由磷酸铁锂、 LiMn204 的一种或两种混合物在外电势的驱动下， 将 Li+释放到导电溶液后转化形成。
12、如权利要求 10所述的方法，其特征在于，所述的磷酸铁锂为 LiFeP04、 LiFeP04/C、 LixMeyFeP04、 LixMeyFeP04/C、 LiFexMeyP04、 LiFexMeyP04/C中的一种或几种的混合物， 其中 Me为 Mn、 Co、 Mo、 Ti、 Al、 Ni、 Nb中的一种或几种的混合， 0<χ< 1， 0<y< l D
13、 权利要求 1 所述的盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法的配套装置， 其特征在于， 包括具有被阴离子交换膜分隔成两个空间的电渗析槽的电渗析装置， 以及阴极和阳极， 所 述的阴极和阳极分别设置于隔成的两个空间内； 所述的阴极为涂覆有离子筛的导电基体， 阳极为涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体。
14、 一种嵌锂态离子筛磷酸铁锂离子筛， 其特征在于， 所述的磷酸铁锂为 LiFeP04、
LixMeyFeP04、 LiFexMeyP04中的一种或几种的混合物， 其中 Me为 Mn、 Co、 Mo、 Ti、 Al、 Ni、 Nb中的一种或几种的混合， 0 <χ< 1， 0<y< l。
15、 一种磷酸铁离子筛， 其特征在于， 由权利要求 14所述的磷酸铁锂离子筛在外电势 的驱动下， 将 Li+释放到导电溶液后转化形成。 '
16、 权利要求 15所述的磷酸铁离子筛应用于含锂溶液或者盐湖卤水中提取锂。
17、 根据权利要求 16所述的磷酸铁离子筛的应用方法， 其特征在于,使磷酸铁离子筛 与含锂溶液或盐湖卤水接触， 通过加入外电路电压来调整体系电势使离子筛结构中的正三 价铁被还原为正二价， 锂离子进入磷酸铁的晶格生成磷酸铁锂， 将生成的磷酸铁锂置于支 持电解质溶液中， 并调整体系电势再使离子筛结构中的正二价铁氧化为正三价， 使锂离子 进入溶液， 实现 Li+与其他元素的分离； 同时离子筛重新转化为磷酸铁重复使用。
15
修改页 （条约第 19条)
提供了一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法及其配套装置。 该方法包括以下步骤： 用阴离子交换膜 （1 ) 将电渗析装置隔成锂盐室 （5) 和卤水室 （4) ， 卤水室 （4) 内充入盐湖卤水， 锂盐室 （5 ) 内充入不含 Mg2+的支 持电解质溶液； 将涂覆有离子筛的导电基体置于卤水室（4) 中作为阴极（2) ； 将涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体 置于锂盐室 （5 ) 中作为阳极 （3 ) ； 在外电势的驱动下， 使卤水室（4) 卤水中的 Li+嵌入到离子筛中形成嵌锂态离 子筛， 锂盐室 （5 ) 中的嵌锂态离子筛将 Li+释放到导电溶液后恢复为离子筛； 卤水室 （4) 中的嵌锂后液排出， 重 新加入盐湖卤水， 两室电极交换放置， 重复循环操作， 高效实现锂与其他离子的分离， 同时获得富锂溶液。 该方法 具有流程短、 操作简单、 生产成本低、 可连续操作、 易于工业化应用的优点。
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