一种无机吸附剂与连续流体分离组合工艺技术在卤水提锂中的应用的制作方法

1.本发明涉及产品流体分离技术领域，特别地是一种无机吸附剂与连续流体分离组合工艺技术在卤水提锂中的应用。


背景技术：

2.锂是一种新型的清洁能源，是做动力电池重要的原料，市场需求空间巨大。据统计，全球锂资源可分为盐湖资源和矿石资源两大类。其中，盐湖卤水、地下卤水中锂资源占60％以上。盐湖卤水由于锂与大量的钠、钾、镁等组分共存，盐湖提锂技术主要是利用盐田，通过日照蒸发，分离大量的钠盐、钾盐，锂在蒸发母液中得到富集，由于大量的钠盐、钾盐及其他固体夹带，造成锂资源的大量损失，现有卤水提锂技术主要有碳化法、萃取法、段烧法，这些方法的共同特点都对提锂原料中锂浓度有较高要求。锰酸锂型吸附剂、钛酸锂型吸附剂和铝系吸附剂无机离子吸附剂是具有记忆效应的离子筛，具有高选择性、高效率等特点，可以解决卤水中锂与大量镁、钠、钾及其他组分分离问题。实现从盐湖卤水中直接分离提取锂，制得碳酸锂及其他锂盐产品。吸附提取技术一般采用柱式装置设备，由于吸附剂体积庞大并根据工艺要求需要进行多柱串联或并联连接，在连续操作中各柱的吸附解析操作状态需不断更改切换，致使设备连接管道复杂，控制难度大。本发明针对现有提锂技术存在的弊端，将高效无机锂离子吸附剂与新型连续离交系统结合，建立一种无机锂离子吸附剂与连续流体分离组合工艺技术，用于盐湖卤水、地下卤水直接提锂，该技术的应用将促使盐湖提锂的效率大幅提升，成本亦有望进一步降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种无机吸附剂与连续流体分离组合工艺技术在卤水提锂中的应用，达到降低生产成本、简化生产方法、缩短生产周期、增大锂镁比、增加总收率的目的。
4.本发明通过以下技术方案实现的：
5.一种无机吸附剂与连续流体分离组合工艺技术在卤水提锂中的应用，其中：含锂卤水通过填装有无机离子吸附剂填料的连续流体分离系统，锂进入吸附剂中与原料中镁、钠、钾组分分离，再经解析剂淋洗将吸附剂填料上的锂离子解析出来，得到高浓度的富锂溶液。
6.进一步地，所述连续流体分离系统内置若干个分离单元，每个分离单元内分别填充有锰系吸附剂填料，所述连续流体分离系统包括交换区、交换水洗区、酸再生解析区和水洗酸区；所述交换区、交换水洗区、酸再生解析区、水洗酸区沿圆周顺时针方向依次排列。
7.进一步地，所述交换区采用串联和并联的组合方式进料，吸附卤水中的锂离子，料液首先进入到第一组并联柱子里，与锰系吸附剂充分接触；流出为含有少量锂离子的尾液进入后续的并联柱子再进行二次吸附，确保最后排出的吸附尾液只含有微量的锂或不含
锂。
8.进一步地，卤水经过锰系吸附剂交换后，吸附剂失去了交换能力，需要将吸附剂进行再生解析，由于柱子内还残留有卤水原液，需将柱子内的原料洗出；所述交换水洗区采用多根柱子串联的形式进行梯度水洗，水洗出来的稀料重新上柱，或者进入原料液，对原料液进行稀释，确保过程中不会结晶析出。
9.进一步地，所述酸再生解析区与水洗酸区使用逆向解析的方式，使树脂在解析过程中处于半流化状态，提高解析速度，降低树脂的溶损；树脂解析完之后，将解析剂快速排出系统，并用水将残留的解析剂清洗干净。
10.进一步地，所述无机离子吸附剂是指锰酸锂型吸附剂，吸附剂采用造粒技术，密度及粒径需满足其在连续流体分离系统中形成半流态化工作状态。
11.进一步地，所述解析剂包括硫酸、盐酸的稀溶液，浓度范围为0.0-2.0mol/l。
12.进一步地，所述连续流体分离系统可满足锰系吸附剂的快速装填及拆卸。
13.本发明的有益效果：
14.(1)降低了生产成本、简化了生产方法、缩短了生产周期、增大了产品锂镁比，锂镁比由原来的1:1可以增加到4:1、增加了总收率，系统总收率可以增加10％以上。
15.(2)采用连续流体分离系统，其优点还有以下几点：
16.1)由于连续运行，产品成分和浓度保持稳定，便于下游工段的配套。
17.2)设备紧凑，易于安装在任何位置。
18.3)再生剂的用量大幅度减少，洗涤水的用量最高可节约50-60％。
19.4)根据生产过程的需要随流入流体的质量和流量的变化可自动调节旋转速度；因此能保证经济上最佳状态下运行。
20.5)根据生产过程的便利，使流体的流向可联接成逆流或者并流方式。
21.6)由于采用多个分离单元，可灵活变更生产方法流程。
附图说明
22.图1为本发明实施例连续流体分离系统提锂工序示意图；
23.图2为本发明实施例连续流体分离系统的结构示意图；
24.图3为本发明实施例卤水提锂实例1表；
25.图4为本发明实施例卤水提锂实例2表；
26.图5为本发明实施例卤水提锂实例3表。
具体实施方式
27.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
28.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连
接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.如图1和图2所示，一种无机吸附剂与连续流体分离组合工艺技术在卤水提锂中的应用，其中：含锂卤水通过填装有无机离子吸附剂填料的连续流体分离系统，锂进入吸附剂中与原料中镁、钠、钾组分分离，再经解析剂淋洗将吸附剂填料上的锂离子解析出来，得到高浓度的富锂溶液。相比目前卤水提锂生产方法步骤繁杂、收率低、成本高、等缺点，本发明基于锰系吸附剂吸附容量大、连续流体分离装置分离方法先进，提供一种全新的卤水提锂生产方法，以达到降低了生产成本、简化了生产方法、缩短了生产周期、增大了锂镁比、增加了总收率的目的。
32.具体的，本实施例方案中，所述连续流体分离系统内置若干个分离单元，每个分离单元内分别填充有锰系吸附剂填料，所述连续流体分离系统包括交换区、交换水洗区、酸再生解析区和水洗酸区；所述交换区、交换水洗区、酸再生解析区、水洗酸区沿圆周顺时针方向依次排列。
33.具体的，本实施例方案中，所述交换区采用串联和并联的组合方式进料，吸附卤水中的锂离子，料液首先进入到第一组并联柱子里，与锰系吸附剂充分接触；流出为含有少量锂离子的尾液进入后续的并联柱子再进行二次吸附，确保最后排出的吸附尾液只含有微量的锂或不含锂。交换区通过柱子串并联的巧妙组合，可以最大限度的提高进料流量，同时保证树脂的吸附容量，从而提高树脂的利用效率和利用率。
34.具体的，本实施例方案中，卤水经过锰系吸附剂交换后，吸附剂失去了交换能力，需要将吸附剂进行再生解析，由于柱子内还残留有卤水原液，需将柱子内的原料洗出；所述交换水洗区采用多根柱子串联的形式进行梯度水洗，水洗出来的稀料重新上柱，或者进入原料液，对原料液进行稀释，确保过程中不会结晶析出，影响生产。通过多级串联的方式，可以有效的降低水洗用量，同时确保清洗完全。
35.具体的，本实施例方案中，所述酸再生解析区与水洗酸区使用逆向解析的方式，使树脂在解析过程中处于半流化状态，提高解析速度，降低树脂的溶损；树脂解析完之后，将解析剂快速排出系统，并用水将残留的解析剂清洗干净，减少解析剂与树脂的接触时间，降低树脂的溶损。
36.具体的，本实施例方案中，所述无机离子吸附剂是指锰酸锂型吸附剂，吸附剂采用造粒技术，密度及粒径需满足其在连续流体分离系统中形成半流态化工作状态。
37.具体的，本实施例方案中，所述解析剂包括硫酸、盐酸的稀溶液，浓度范围为0.0-2.0mol/l。
38.具体的，本实施例方案中，所述连续流体分离系统可满足锰系吸附剂的快速装填及拆卸。
39.具体的，本发明实施方法为：采用装填有锰系吸附剂的连续流体分离装置先进分离方法，取代了传统方法中吸附 多级膜等步骤的功能，将锂从卤水中提取出来。设计生产方法流程如下：
40.含锂卤水——装填锰系吸附剂的连续流体分离装置——富锂液——进入下游工段
41.本发明具体方法为含锂卤水通过填装有锰系吸附剂的连续流体分离装置中的分离单元。在连续流体分离装置单元中，锂与锰系吸附剂上的氢离子经过交换，流出物是吸附交换后的废液。已经交换过的吸附剂会随着系统的旋转进入再生解析区，在再生区内经过稀酸的再生解析，得到富锂液。这样再经过水洗后的锰系吸附剂重新进入交换区，以继续吸附锂。
42.本发明方法所使用的锰系吸附剂和连续流体分离装置技术将传统生产中的多段膜法生产工艺实现于一个连续式生产方法中，连续进料且连续出产品，完全革新传统的技术。在本发明中省去了传统生产方法中的多个中间环节。同时由于连续流体分离装置的连续运行，各个流体分配阀的依次切换，每个分离单元将根据方法设计依次泵入不同介质的液体比如：原料、水、不同化学试剂等。
43.如图1和图2所示，本发明采用锰系吸附剂和连续流体分离装置，将两款产品有机的结合起来用于卤水提锂。
44.该生产方法中，采用锰系吸附剂填料和连续流体分离装置组合使用，取代了原先多段膜组合工艺，该步骤产品收率可以达到95％以上，产品锂镁比可以达到4:1以上，如图3至图5所示；
45.本发明与现有其他技术相比：
46.在锰系吸附剂与连续流体分离的组合工艺中。相较于其他吸附剂，吸附容量更大，比其他吸附剂吸附容量大300％左右；设备投资规模更小，比其他吸附剂设备规模少60％左右；吸附剂使用量更少，比其他吸附剂使用量少60％左右。同时，系统占地面积小60％左右；产品收率提高10％；产品锂镁比提高300％。
47.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。