使用纳滤软化锂盐水的方法技术

本发明专利技术涉及使用纳滤软化锂盐水的方法。锂盐水用多道次纳滤(NF)膜系统处理。将硫酸根加入到来自上游道次的渗透物，之后将来自上游道次的渗透物流过下游道次。任选，通过渗透物与硫酸或盐(例如硫酸钠)一起投配，可将硫酸根加入到渗透物中。随后可将经软化的盐水进一步加工，例如通过溶剂提取、电解、结晶和干燥的组合，以产生可用于制造电池的氢氧化锂产品。以产生可用于制造电池的氢氧化锂产品。以产生可用于制造电池的氢氧化锂产品。

【技术实现步骤摘要】
使用纳滤软化锂盐水的方法
[0001]本申请是申请号为201780090579.7母案的分案申请。该母案的申请日为2017年5月11日；专利技术名称为“使用纳滤软化锂盐水的方法”。


[0002]本说明书涉及膜分离方法和软化盐水，特别是锂盐水。

技术介绍

[0003]锂例如用于制造锂离子电池。全球约一半的锂从地下盐水提取。盐水的锂浓度可为约100
‑
1,400 mg/L或更高。当前的商业盐水提取方法通常采用在大的池中蒸发，接着浸出或吸收，以从盐水提取锂。整个过程需要超过一年，并且只能回收盐水中约60%的锂。
[0004]提取锂的其他方法包括例如溶剂提取。溶剂提取方法描述于国际公开号WO 2013/065050，Process for Metal Ions Removal From Aqueous Solutions (用于从水溶液去除金属离子的方法)。用于锂盐水的溶剂提取系统由Tenova Bateman Technologies以LISX商标出售。在溶剂提取之前，将盐水软化以除去钙和镁离子。随后溶剂提取过程产生氯化锂溶液。后来通过电解将氯化锂溶液转化为氢氧化锂或溶液。随后使用结晶器浓缩氢氧化锂，以产生可用于制造电池的氢氧化锂水合物。
[0005]锂盐水可通过离子交换来软化。替代地，国际公开号WO 2015/177705，Selective Separation Process (选择性分离方法)，描述了在亚渗透压下使用反渗透膜，以保留一部分钙和镁离子在盐水中，同时允许大多数锂离子通过，到达渗透物。
[0006]国际公开号WO 2014/089796，Method for Treating High Strength Wastewater Such as RO Brine (用于处理高强度废水如RO盐水的方法)，描述了用纳滤膜单元处理高强度工业废水如反渗透盐水的系统和方法。

技术实现思路

[0007]本说明书描述用于软化锂盐水的系统和方法。可开采锂盐水，即，地下的盐水。盐水可具有超过100 mg/L的锂浓度，和在15
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35%范围内的总溶解固体(TDS)浓度。软化后，盐水可进一步处理以提取锂。例如，可用溶剂提取、电解、结晶和干燥的组合来处理盐水。
[0008]在本文所述的方法中，使锂盐水流过上游纳滤(NF)膜单元，以产生上游渗透物。将硫酸根加入到上游渗透物中。任选，通过将上游渗透物与硫酸或盐(例如硫酸钠)一起投配(dosing)，可将硫酸根加入到上游渗透物中。随后上游渗透物流过下游纳滤膜单元，以产生经软化的渗透物。在至少一些情况下，经软化的渗透物的钙浓度可为20 ppm或更小。在至少一些情况下，经软化的渗透物的镁浓度可为20 ppm或更小。在至少一些情况下，经软化的渗透物的钙和镁的合并组合或硬度浓度可为20 ppm或更小。
[0009]本文所述的系统具有带硫酸根投配系统的多道次纳滤(NF)膜系统。
附图说明
[0010]图1显示锂盐水处理系统的示意性工艺流程图。
具体实施方式
[0011]图1显示用于处理锂盐水12的锂盐水处理系统10。锂盐水12可具有下述的一个或多个：锂浓度超过100 mg/L；钠浓度超过20,000 mg/L；硫酸根浓度为5,000 mg/L或更高；且钙和镁的组合浓度为1000 mg/L或更高。处理系统10具有软化部分14、溶剂提取部分16、电解部分18以及结晶和干燥部分20。
[0012]软化部分14具有上游纳滤膜单元(NF单元) 22和下游NF单元24。任选，可存在与上游NF单元22或下游NF单元24中的一个或二者串联或并联的附加NF单元。每个NF单元22、24可具有多个NF膜模块。合适的NF模块的实例包括来自Osmonics的DK和DL模块或类似物。模块可具有例如平板或螺旋缠绕的膜。在到达软化部分之前，锂盐水12任选被预处理，例如通过过滤以除去悬浮的固体。
[0013]在多道次或串联构造中，使锂盐水12通过NF单元22、24，其中锂盐水12渗透至少两次，以产生经软化的盐水26。第一渗透物28离开上游NF单元22的渗透物侧，并进料到下游NF单元24。上游NF单元22产生上游保留物30，下游NF单元24产生下游保留物32。保留物30、32含有在锂盐水12中存在的大多数钙和镁离子以及其他被排斥的离子。可将保留物30、32进一步加工以回收另外的组分，或者可将其排出。例如，可将保留物30、32泵送回锂盐水从中抽出或结晶的盐湖。
[0014]NF膜主要排斥多价离子。因此，经软化的盐水26仍具有存在于锂盐水12中的锂的大多数。在每个道次(pass)中，相对于给水的渗透物回收率可为80
‑
95%。
[0015]尽管NF膜排斥二价离子，但NF膜对阴离子比对阳离子可更具选择性。特别是，比起Ca
2+
和Mg
2+
离子，按比例更多的硫酸根离子(SO
42
‑
)被排斥。当给水的二价阴离子低时，二价阳离子的排斥进一步降低。不旨在受理论的限制，当给水中存在足够浓度的二价阴离子时，二价阴离子的优先排斥可通过静电吸引而促进二价阳离子的排斥。通常，NF膜的硬度去除可随给水的组成而变化。
[0016]比起镁和钙的组合浓度，锂盐水12倾向于具有更高浓度的硫酸根。因此，相对于锂盐水12，第一渗透物28具有显著降低的硬度。然而，第一渗透物28的硫酸根降低至甚至更大的程度。如果将第一渗透物28不改变地进料到第二NF单元24，则不太可能产生软化至期望水平的第二渗透物。
[0017]为了提高在第二NF单元24中的硬度排斥，将硫酸根34加入到第一渗透物28中。可例如在硫酸钠或硫酸的水溶液中提供硫酸根。第二NF单元24的硬度去除效率可提高至98%或更高。以一定量将硫酸根加入到第一渗透物28中，该量足以使硫酸根离子的摩尔浓度近似等于例如Ca
2+
和Mg
2+
离子的摩尔浓度之和的至少70%或更多。提供较高的硫酸根浓度，例如，硫酸根与硬度离子的接近1:1摩尔比，对于高TDS水(如锂盐水)提供有限的改进。当通过投配硫酸根使得硫酸根离子的摩尔浓度为Ca
2+
和Mg
2+
离子的摩尔浓度之和的至少70%但小于80%来加工锂盐水时，可以较少的硫酸根消耗实现良好的硬度排斥。所得到的经软化的盐水26的钙或镁或二者的浓度可为20 ppm或更低。经软化的盐水26的钙和镁的合并组合或硬度浓度也可为20 ppm或更低。
[0018]任选，经软化的盐水26可在精制单元36中进一步处理。精制单元36可为石灰或苏打软化剂。在这种情况下，精制单元36包括用于接收经软化的盐水26的混合罐。将沉淀剂38，例如苏打(碳酸钠，Na2CO3)、石灰(氢氧化钙Ca(OH)2)、或者石灰或苏打与NaOH的组合投配至罐中，并与经软化的盐水26混合。如果需要，在精制单元36中使用NaOH以产生约10<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂盐水处理系统，包含：a) 上游纳滤膜单元；b) 下游纳滤膜单元；c) 硫酸根投配系统，和，d) 溶剂提取部分，其中所述上游纳滤膜单元的渗透物出口与所述下游纳滤膜单元的进料入口连接，并且所述硫酸根投配系统在所述上游纳滤膜单元和所述下游纳滤膜单元之间连接；并且其中所述下游纳滤膜单元的渗透物出口与所述溶剂提取部分连接。2.根据权利要求1所述的锂盐水处理系统，其中所述溶剂提取部分包括锂提取单元和汽提单元。3.根据权利要求2所述的锂盐水处理系统，其中所述溶剂提取部分还包括洗涤单元。4.根据权利要求1所述的锂盐水处理系统，其具有在所述下游纳滤膜单元和所述溶剂提取部分之间的精制单元。5.根据权利要求4所述的锂盐水处理系统，其中所述精制单元包括石灰或苏打软化剂。6.根据权利要求5所述的锂盐水处理系统，其中所述精制单元还包括微滤器。7.根据权利要求1
‑
6任一项中所述的锂盐水处理系统，其包括与所述溶剂提取部分连接的电解部分。8.根据权利要求7所述的锂盐水处理系统，其包括与所述溶剂提取部分连接的结晶和干燥部分。9.根据权利要求1所述的锂盐水处理系统，其中硫酸根投配系统包括硫酸或硫酸钠。10.一种软化锂盐水的方法，包括以下步骤：a) 使锂盐水流向纳滤膜单元中，以产生第一渗透物；b) 将硫酸根加入到所述第一渗透物中；c) 使所述第一渗透物流向另一个纳滤膜单元，以产生经软化的渗透物；和d) 处理所述经软化的渗透物，以产生氢氧化锂或氯化锂。11.根据权利要求10所述的软化锂盐水的方法，其中通过溶剂提取来处理所述经软化的渗透物，以产生氯化锂。12.根据权利要求10或11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F里柏拉托，
申请(专利权)人：BL科技公司，
类型：发明
国别省市：