一种碳酸锂的提取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种碳酸锂的提取装置，包括：电渗析装置；搅拌装置，设置于电渗析装置顶板上，与电渗析装置的顶板固定连接；其特征在于，所述电渗析装置包括第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四渗析箱、第五渗析箱和第六渗析箱；所述第一渗析箱到第六渗析箱端面和连接处依次设置直流电源阳极、第一双极膜、第一二价阴离子交换膜、阳离子交换膜、第二二价阴离子交换膜、第二双极膜和直流电源阴极；通过上述设置，能够产生硫酸和纯碱等副产物，实现硫酸循环利用，避免出现阴阳电极附近酸碱性不平衡问题，加快阴阳离子反应和交换速度，进一步提高碳酸锂提取效率。提高碳酸锂提取效率。提高碳酸锂提取效率。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸锂的提取装置及方法


[0001]本专利技术属于矿物提取
，尤其涉及一种碳酸锂的提取装置及方法。

技术介绍

[0002]碳酸锂作为一种重要的化工原料被广泛的应用于生产玻璃、陶瓷、制冷系统以及锂电池的生产中，碳酸锂一般从锂辉石精矿或者盐湖中提取，我国盐湖资源主要分布在青藏高原，锂含量较低，通常为高镁锂比盐湖，外加当地生态脆弱，不太适合大规模工业生产，因此我国传统上采用锂辉石焙烧法提取碳酸锂。
[0003]现阶段，采用锂辉石焙烧法提取碳酸锂，一方面在对贝塔锂辉石酸化焙烧过程中通常需要消耗大量硫酸，在制得硫酸锂溶液后为保证溶液中锂元素被全部提取，通常需要投入大量的纯碱进行反应，以制取碳酸锂，纯碱的消耗量也较大，不能精准的计算纯碱的投放量；另一方面，传统的电渗析法提取碳酸锂，在阴阳电极附近容易出现酸碱性不平衡导致电渗析提取碳酸锂效率下降的问题。
[0004]因此，如何提供一种能够产生硫酸和纯碱等副产物，实现硫酸循环利用，以及避免出现阴阳电极附近酸碱性不平衡问题的碳酸锂的提取装置及方法，成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题，基于传统的锂辉石焙烧法和电渗析法提取碳酸锂，对传统的碳酸锂提取装置和方法进行改进，通过设置电渗析装置和搅拌装置，科学合理的设置双极膜、正离子交换膜和二价负离子交换膜，提高了提取效率，保证了该提取装置持续高效运行，增加了该装置的复合产出，H2SO4实现重复利用，减少了纯碱Na2CO3的消耗量。
[0006]本专利技术提供一种碳酸锂的提取装置，包括：电渗析装置；搅拌装置，设置于电渗析装置顶板上，与电渗析装置的顶板固定连接；其特征在于，所述电渗析装置包括第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四渗析箱、第五渗析箱和第六渗析箱，所述第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四渗析箱、第五渗析箱和第六渗析箱在水平方向上并排连接；所述第一渗析箱左侧板内侧设置直流电源阳极；所述第一渗析箱和第二渗析箱连接面固定设置有第一双极膜；第二渗析箱和第三渗析箱连接面固定设置有第一二价阴离子交换膜；第三渗析箱和第四渗析箱连接面固定设置有阳离子交换膜；第四渗析箱和第五渗析箱连接面固定设置有第二二价阴离子交换膜；第五渗析箱和第六渗析箱连接面固定设置有第二双极膜；第六渗析箱右侧板内侧设置直流电源阴极；所述搅拌装置的数量为六个，与渗析箱的数量一致。
[0007]进一步的，所述搅拌装置包括驱动电机、齿轮箱、转轴、搅拌棒和扰动装置；其中，所述齿轮箱一端连接驱动电机，另一端与转轴连接，所述转轴中下部设置搅
拌棒，搅拌棒垂直于转轴与其固定连接。
[0008]进一步的，相邻搅拌棒之间的角度为120度；每个搅拌棒上设置至少一个扰动装置，且不同搅拌棒上的扰动装置与转轴的距离不同。
[0009]进一步的，所述扰动装置包括：移动块、磁力弹簧、支撑柱、滚轮、扰动块、第二滑轨、限位块和第一滑轨；搅拌棒的迎水压力面和两侧端面为开口设置，内部形成空腔。
[0010]进一步的，所述移动块设置在搅拌棒的迎水压力面开口内，在迎水压力面与移动块靠近处设置限位块，限位块与搅拌棒迎水压力面开口内侧固定连接；所述移动块两侧与搅拌棒迎水压力面开口内侧设置第一滑轨。
[0011]进一步的，所述移动块上表面中部设置磁力弹簧，磁力弹簧两端分别与移动块和空腔顶部固定连接；所述磁力弹簧两侧分别设置支撑柱，支撑柱与移动块固定连接，其上端设置滚轮。
[0012]进一步的，在搅拌棒两侧端面开口内设置扰动块，扰动块上下两侧和搅拌棒两侧端面开口内侧设置第二滑轨，扰动块截面成倒梯形，在空腔内部的扰动块斜面与滚轮相切。
[0013]进一步的，所述第四渗析箱中下部搅拌棒上的扰动块在迎水方向上的投影面积大于上部搅拌棒上的扰动块在迎水方向上的投影面积。
[0014]进一步的，磁力弹簧的弹性系数为：
[0015]式中，k为磁力弹簧的弹性系数，N/m；n为搅拌棒转速，r/min；P为搅拌装置的功率，kw；S为搅拌棒迎水压力面面积，m2；μ为溶液的粘度，Pa
·
S；ρ为溶液的密度，kg/m3；N为扰动块的数量，无量纲；S
r
为扰动块在迎水方向上的投影面积，m2；r为搅拌棒的长度，m；S
y
为移动块在迎水方向上的投影面积，m2；d为移动块在迎水方向上厚度，m；θ为扰动块在空腔内的斜面的坡度，度；l0为磁力弹簧初始压缩长度，m；g为重力加速度，m/s2。
[0016]根据溶液的密度计算磁力弹簧的弹性系数，对磁力弹簧的弹性系数进行调节。
[0017]本专利技术还提供一种碳酸锂的提取方法，用于上述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，包括如下步骤：S1、将锂辉石精矿粉碎，在回转窑中焙烧生成贝塔锂辉石，冷却后送入球磨机研磨至0.1mm的粒径；S2、在贝塔锂辉石粉末中加入硫酸，送至酸化回转炉中再次焙烧；S3、冷却后，用石灰中和过量的硫酸，并去除大部分钙、镁等离子杂质；S4、使用纯碱Na2CO3深度去除残留的钙、镁离子杂质，经过滤后制得Li2SO4溶液；S5、通过管道依次在第一渗析箱中通入Na2SO4溶液，在第三渗析箱中通入Li2SO4溶液，在第五渗析箱通入Na2CO3溶液，在第六渗析箱中通入Na2SO4溶液；S6、直流电源阳极和直流电源阴极通电，搅拌装置对渗析箱内的溶液进行搅拌，扰动装置进一步对溶液进行扰动，进而在第二渗析箱中制得H2SO4，第五渗析箱制得NaOH，第四
渗析箱中制得Li2CO3。
[0018]本专利技术的有益效果是：1、通过设置第一双极膜、第二双极膜、直流电源阳极和直流电源阴极，在第一渗析箱中电离生成的H
+
和第一双极膜电离生成的OH
‑
反应生成H2O，在第六渗析箱中直流电源阴极电离出的OH
‑
和第二双极膜电离出的H
+
反应生成H2O，使得第一渗析箱和第六渗析箱始终保持酸碱平衡，解决了传统电渗析法因阴阳电极附近酸碱性不平衡导致电渗析提取碳酸锂效率下降的问题，提高了提取效率，保证了该提取装置持续高效运行；2、第二渗析箱生成H2SO4，可用于对贝塔锂辉石的酸化，实现重复利用；第五渗析箱中生成高价值副产物烧碱NaOH，增加了该装置的复合产出；相比传统的浸湿法提取碳酸锂通过直接加入纯碱Na2CO3，传统计算往往相对保守，导致部分纯碱Na2CO3不能参与反应造成浪费，本实施例的碳酸锂提取方法可根据Li2SO4溶液的浓度计算纯碱Na2CO3投料量，投料量计算更加精准，减少了纯碱Na2CO3的消耗量。
[0019]3、通过提供磁力弹簧弹性系数方程，根据参与反应的溶液浓度及密度变化调节磁力弹簧的弹性系数，使得扰动块的伸入到渗析箱溶液中一定距离，加快溶液中离子的交换，避免因为参与反应的溶液浓度逐渐降低使得反应速度减慢。
[0020]通过设置扰动装置，加强对溶液的搅拌及扰动，加快正负离子反应速度和交换速度，进一步提高该装置碳酸锂的提取效率；在第四渗析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸锂的提取装置，包括：电渗析装置；搅拌装置，设置于电渗析装置顶板上，与电渗析装置的顶板固定连接；其特征在于，所述电渗析装置包括第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四渗析箱、第五渗析箱和第六渗析箱，所述第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四渗析箱、第五渗析箱和第六渗析箱在水平方向上并排连接；所述第一渗析箱左侧板内侧设置直流电源阳极；所述第一渗析箱和第二渗析箱连接面固定设置有第一双极膜；第二渗析箱和第三渗析箱连接面固定设置有第一二价阴离子交换膜；第三渗析箱和第四渗析箱连接面固定设置有阳离子交换膜；第四渗析箱和第五渗析箱连接面固定设置有第二二价阴离子交换膜；第五渗析箱和第六渗析箱连接面固定设置有第二双极膜；第六渗析箱右侧板内侧设置直流电源阴极；所述搅拌装置的数量为六个，与渗析箱的数量一致。2.根据权利要求1所述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，所述搅拌装置包括驱动电机、齿轮箱、转轴、搅拌棒和扰动装置；其中，所述齿轮箱一端连接驱动电机，另一端与转轴连接，所述转轴中下部设置搅拌棒，搅拌棒垂直于转轴与其固定连接。3.根据权利要求2所述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，相邻搅拌棒之间的角度为120度；每个搅拌棒上设置至少一个扰动装置，且不同搅拌棒上的扰动装置与转轴的距离不同。4.根据权利要求3所述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，所述扰动装置包括：移动块、磁力弹簧、支撑柱、滚轮、扰动块、第二滑轨、限位块和第一滑轨；搅拌棒的迎水压力面和两侧端面为开口设置，内部形成空腔。5.根据权利要求4所述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，所述移动块设置在搅拌棒的迎水压力面开口内，在迎水压力面与移动块靠近处设置限位块，限位块与搅拌棒迎水压力面开口内侧固定连接；所述移动块两侧与搅拌棒迎水压力面开口内侧设置第一滑轨。6.根据权利要求5所述的碳酸锂的提取装置，其特征在于，所述移动块上表面中部设置磁力弹簧，磁力弹簧两端分别与移动块和空腔顶部固定连接；所述磁力弹簧两侧分别设置支撑柱，支撑柱与移动块固定连接，其上端设置滚轮。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，赵敏刚，翟民，邱建伍，郝万鹏，张彦博，底松辉，
申请(专利权)人：河北云瑞化工设备有限公司，
类型：发明
国别省市：