以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法技术

本发明专利技术涉及以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法。以镁锂比为0.5～10，锂含量150～2500mg/L的吸附提锂洗脱液为原液，经过反渗透，预浓缩到含锂1700～7000mg/L，所得反渗透浓水作为电渗析脱盐原液，采用一价离子选择性交换膜处理，可获得含锂14g/L以上，镁锂比为0.1～1，适于制备碳酸锂、氯化锂等高纯锂盐的氯化锂浓缩液。反渗透淡水回用到吸附提锂解吸步骤循环使用；电渗析脱盐产水返回到吸附步骤循环使用，从而实现了洗脱液中锂的浓缩富集和水量的完全回用。本发明专利技术操作简便，过程连续，投资省，成本低，从根本上解决了高镁锂比盐湖吸附提锂洗脱液除镁浓缩的瓶颈问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀贵金属无机盐溶液分离和纯化领域，尤其是一种采用膜分离技术对吸附提锂过程料液中的锂进行浓缩富集的方法。
技术介绍
新能源金属锂作为新时代人类的重要战略资源，国内外对碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂等基础锂盐产品需求的迅猛增长。锂主要是以固体矿和液体矿两种形式存在于自然界，其中卤水锂资源量约占2/3，卤水提锂是全球锂市场的主要来源。从该类体系中经济地提取锂，不仅取决于含锂浓度，而且取决于镁、钙离子的含量；同时锂收率和纯度也受到液体矿中硫酸盐、硼酸盐等杂质含量的制约。我国是盐湖锂资源大国，约占世界盐湖锂资源的1/3，其中高镁锂比盐湖占主要比例，钙镁含量极高，锂品位很低，开发难度很大。针对盐湖、地热、油田水等高镁锂比、低品位液体锂矿原料，我国科研人员已开发了选择性电渗析法、煅烧法和吸附法提锂技术。吸附法是使用对Li有较高选择性的吸附剂来吸附锂，再洗脱Li，达到分离Li与其他杂质离子的目的。经吸附法提锂，所得富锂洗脱液中Li+的浓度一般低于1000mg/L，并且由于受操作因素的限制，夹带有较多的镁盐和少量的硫酸盐和硼酸盐等杂质，镁锂(质量)比高于1，甚至达到5以上，必须经过进一步除去镁盐和其它杂质，并将锂浓缩到10g/L以上，才能用于碳酸锂、氯化锂等基础锂盐的制取。现有的处理技术一般采用沉淀法、阳离子交换法先行除镁，而后采用反渗透、常规电渗析、自然蒸发、强制蒸发等方法对除镁母液进行浓缩。沉淀法和阳离子交换法只除去钙、镁离子，同时会引入大量氯化钠等杂质；由于除镁后洗脱液蒸水量过大，无法直接强制蒸发，天然蒸水所需盐田面积也较大，盐田投资高，并且产品产量和质量受季节影响波动大；常规电渗析仅对除镁后洗脱液起到浓缩作用，当原液中锂含量很低时，设备生产效率低，投资较大。中国专利200310122238.3提供了一种从高镁锂比盐湖卤水分离镁和浓缩锂的方法，采用一价离子选择性离子交换膜电渗析，同时实现了镁锂分离和锂的浓缩，浓缩液中锂的含量可以提高到10g/L或者更高，同时显著降低了浓缩液中硼酸盐和硫酸盐的含量。但是专利仅将原液限定为镁锂比为1～300的盐湖卤水及其蒸发所得浓缩卤水；当原液中锂含量低于0.1M时，为避免发生浓差极化现象，设备只能在低负荷下运行，导致生产效率很低，设备投资较高。总之，现有技术无法做到以较低投资成本连续稳定地实现镁锂分离和锂的浓缩，在大量除去镁的同时，将锂浓缩到10g/L以上或者更高，同时显著降低吸附提锂洗脱液中硫酸根、硼酸根等杂质含量。所以，提锂洗脱液的除镁浓缩问题是限制吸附法实现满负荷、稳定生产的瓶颈问题，甚至影响到吸附法提锂的推广应用。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种吸附提锂洗脱液经膜分离浓缩、除镁获得氯化锂浓缩液的方法。具体步骤如下：(1)预处理洗脱液：以镁锂比为0.5～10，锂含量为150～2500mg/L的吸附提锂所获洗脱液为原料，对所述原料进行预处理，首先过滤所述原料中含有的固态杂质，使固态悬浮物含量≤5mg/L，然后将所述原料pH值调节为3～7，优选地，将其pH值调节为4～6，获得预处理后的洗脱液；(2)反渗透预浓缩：对所述步骤(1)中预处理后的洗脱液进行反渗透处理，获得反渗透淡水和含锂1700～7000mg/L的反渗透浓水；其中，所述反渗透淡水返回到到吸附提锂的解吸步骤作为解吸用水循环使用。反渗透浓水进入下一步骤进行除镁浓缩。(3)电渗析除镁浓缩：以步骤(2)所获反渗透浓水为脱盐原液，采用离子交换膜电渗析法进行镁锂分离和锂的浓缩，同时除去硫酸根和硼酸根，获得锂含量>14g/L、镁锂比为0.1～1的氯化锂浓缩液，可经简单精制后用于制备高纯度碳酸锂、氯化锂等锂盐产品。其中，采用离子交换膜电渗析进行镁锂分离和锂的法浓缩过程是在一电渗析装置中进行的。该电渗析装置由交替排列的一价离子选择性阳离子交换膜(阳膜)和一价离子选择性阴离子交换膜(阴膜)组成的膜堆以及膜堆两侧的阴阳两级构成；其中阴膜和阳膜之间形成交替排列的浓缩室和脱盐室，膜堆两侧分别形成阳极室和阴极室；该电渗析装置外接有脱盐循环泵、脱盐循环槽、浓缩循环泵、浓缩循环槽，其中脱盐室、脱盐循环泵和脱盐循环槽之间通过脱盐循环管路连接，浓缩室、浓缩循环泵和浓缩循环槽之间通过浓缩循环管路连接。将脱盐原液通入所述脱盐循环槽中，通过脱盐循环泵和脱盐循环管路在脱盐室和脱盐循环槽之间循环，形成脱盐液；将浓缩液进水通入浓缩循环槽中，通过浓缩循环泵和浓缩循环管路在浓缩室和浓缩循环槽之间循环；在直流电场的作用下，脱盐液中的锂离子通过阳膜从脱盐室迁移至浓缩室，在浓缩室获得浓缩产水，在脱盐室获得脱盐产水。其中，所述浓缩液进水由去离子水、浓缩产水或其稀释液组成。优选地，所述浓缩液进水采用少量浓缩产水，其体积应以保障浓缩流路正常循环和导电为宜，利用电渗析过程中水的电渗透现象，脱盐液中的一小部分水迁移到浓缩液，从而实现浓缩液体积及锂含量的同步提升。其中，所述脱盐原液同浓缩液进水体积之比不小于40。其中，所述电渗析过程采用硝酸钠溶液作为电极循环液，以避免氯气大量生成。其中，所直流电场作用为恒电压或恒电流操作模式，平均电流密度为150～550A/m2。其中，所述一价离子选择性阳膜是日本ASTOM公司生产的CIMS或K192膜、旭硝子公司的CSO(CSV)膜或其它公司具有相近选择性的阳膜；所述一价离子选择性阴膜是ASTOM公司生产的ACS或A192膜、旭硝子公司的ASV膜或其它公司具有相近选择性的阴膜。其中，所述电渗析脱盐产水返回到吸附提锂的吸附步骤，同吸附提锂原液合并后重复使用。有益效果：本专利技术通过以上吸附提锂—反渗透—电渗析的耦合联用的方案，同时实现了洗脱液中锂的浓缩富集和水量的完全回用，将锂浓缩到14g/L以上，锂收率接近100％，能够做到连续稳定生产，并节约投资，降低生产成本。本专利技术具有绿色环保、工艺简单、易操作和推广等优点：(1)为吸附提锂洗脱液的后处理提供了一种绿色环保的技术方案，采用反渗透--选择性电渗析联用技术，同时实现锂同镁及硫酸根和硼酸根等杂质离子的高效分离和锂的浓缩，获得适于高纯锂盐的氯化锂浓缩液。(2)避开了盐田浓缩随季节波动大的问题，产品产量和品质更稳定。(3)避开了工业蒸发的高能耗和离子交换等过程的高酸碱和水量消耗，属于绿色环保技术。(4)视洗脱液的具体组成，本专利技术除镁浓缩步骤的一次锂收率可达90％以上，硫酸根脱除率可达90％以上，硼脱除率可达85％以上。(5)本专利技术采用反渗透对洗脱液进行预浓缩，将锂离子浓度预浓缩到1700mg/L以上，避免了采用电渗析预浓缩时，设备生产效率太低，特备投资过高的问题。(6)通过反渗透淡水和电渗析脱盐产水的回用，做到了同吸附提锂的“无缝连接”，同时实现了洗脱液中锂的浓缩富集和水量的完全回用，锂收率接近100％。(7)总体工艺流程简单、实用，极易推广应用；选择性电渗析提锂技术已在东台吉乃尔盐湖达到万吨级规模验证，因此本专利技术技术方案十分可靠，具有突出的应用前景。附图说明图1为本专利技术以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法流程示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术提供以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法，包括如下步骤：洗脱液预处理步骤：以镁锂比为0.5～10，锂含量为150～2500mg/L的吸附提锂所获洗脱液为原料，过滤使所述原料的固态悬浮物含量≤5mg/L，调节所述原料pH值为3～7，获得预处理后的洗脱液；反渗透预浓缩步骤：对所述洗脱液进行反渗透处理，获得反渗透淡水和含锂1700～7000mg/L的反渗透浓水；电渗析除镁浓缩步骤：以所述反渗透浓水为脱盐原液，采用离子交换膜电渗析法进行镁锂分离和锂的浓缩，同时除去硫酸根和硼酸根，获得锂含量>14g/L、镁锂比为0.1～1的氯化锂浓缩产水。

【技术特征摘要】
1.一种以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法，包括如下步骤：洗脱液预处理步骤：以镁锂比为0.5～10，锂含量为150～2500mg/L的吸附提锂所获洗脱液为原料，过滤使所述原料的固态悬浮物含量≤5mg/L，调节所述原料pH值为3～7，获得预处理后的洗脱液；反渗透预浓缩步骤：对所述洗脱液进行反渗透处理，获得反渗透淡水和含锂1700～7000mg/L的反渗透浓水；电渗析除镁浓缩步骤：以所述反渗透浓水为脱盐原液，采用离子交换膜电渗析法进行镁锂分离和锂的浓缩，同时除去硫酸根和硼酸根，获得锂含量>14g/L、镁锂比为0.1～1的氯化锂浓缩产水。2.根据权利要求1所述以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法，其特征在于，所述洗脱液的pH值调节为4～6。3.根据权利要求1所述以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法，其特征在于，所述反渗透淡水返回到到吸附提锂的解吸步骤作为解吸用水循环使用。4.根据权利要求1所述以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法，其特征在于，所述离子交换膜电渗析法进行浓缩的过程是：在一包含一价阳离子交换膜和一价阴离子交换膜交替排列组成的电渗析装置中进行，将脱盐原液通入脱盐循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：温现明，朱朝梁，邓小川，邵斐，史一飞，卿彬菊，樊发英，唐志雷，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63