【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池正极材料及资源循环利用，具体涉及一种含锂洗水中提取锂的方法及其系统和应用。
技术介绍
1、锂电池是一种相对清洁的储能元件，在目前商用二次电池中的使用是最普及的，正极材料对锂电池的很多关键性能都有直接影响，包括容量、寿命、倍率、安全性等。高镍三元正极以其高比容量成为了目前锂电正极材料未来最有应用前景的选择，然而，经过前道工序等一系列步骤制备出的高镍三元正极还有残余锂较多、压实密度低、循环性能差等亟待解决的问题，因而需要通过水洗、表面包覆，改进形貌等方式对高镍三元正极进行改性，进一步提升高镍三元正极的性能。水洗成品是去除高镍三元正极表面残余锂最好的方法。
2、在制造三元正极材料的过程中多余的锂盐以li的氧化物形式存在于材料的表面和内部，与空气中的h2o和co2反应再次生成lioh、li2co3，残留在材料表面。目前采用水洗方法来降低高镍三元正极材料的表面残锂量。水洗会产生含锂、镍、钴、锰等金属离子的废水。该废水含有价金属，不能直接回用，亦不能直接排放。
3、现有多元正极材料的洗水中氢氧化锂的提纯方法为：碳酸锂苛化法、离子膜电解法、铝酸盐沉淀法和煅烧法等。其中，碳酸锂苛化法是目前生产氢氧化锂的主要方法。碳酸锂苛化法是利用石灰乳与碳酸锂制备氢氧化锂，具体是利用氢氧化锂和碳酸钙溶解度的不同，得到氢氧化锂溶液，然后再经过结晶的方式制备氢氧化锂；但是由于制备过程中需要使用大量的生石灰，同时还会产生含碳酸钙的废盐，氢氧化锂中钙离子含量较高，需要经过多次结晶，造成了资源的浪费和成本的增加。离子膜电解法制
4、现有多元正极材料的洗水中碳酸锂的提纯方法为：先从废水中沉淀出粗品碳酸锂，采用下列技术路线将粗品碳酸锂转化电池级碳酸锂或高纯级碳酸锂。技术路线一：将粗品碳酸锂通过化学法转成电池级氢氧化锂，电池级氢氧化锂重结晶提纯获得高纯氢氧化锂，高纯氢氧化锂与二氧化碳反应制备高纯级碳酸锂；技术路线二：粗品碳酸锂与二氧化碳、水反应形成可溶性的碳酸氢锂，碳酸氢锂溶液过滤去除机械杂质和不溶物，滤液通过离子交换树脂除杂后，在高温80～90℃下使碳酸氢锂分解析碳酸锂晶体得到满足电池级要求的碳酸锂，电池级碳酸锂再与二氧化碳、水反应形成碳酸氢锂溶液，碳酸氢锂溶液螯合树脂深度除杂，碳酸氢锂热分解析得到高纯级碳酸锂。采用高杂质锂源制备高纯级碳酸锂，需很多中间提纯步骤，同样存在流程长、回收率较低、成本较高等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术从含锂洗水中提锂的方法不能兼顾降低锂元素流失量与提高含锂产品纯度的问题，提供一种含锂洗水中提取锂的方法及其系统和应用，该方法能克服锂元素的流失问题，所获得的含锂化合物的纯度高。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种含锂洗水中提取锂的方法，其中，所述方法包括：
3、(1)将含锂洗水进行第一阳离子交换，得到第一滤液，所述第一滤液进行浓缩处理得到第一浓水和第一清液，所述第一浓水进行第二阳离子交换，获得第二滤液；
4、(2)将所述第一清液进行脱盐处理，获得第二浓水和第二清液，所述第二浓水返回至含锂洗水中；
5、(3)对步骤(1)的第二滤液进行双极膜电渗析处理，获得碱液和酸液；
6、(4)将所述碱液进行结晶，获得含锂化合物。
7、本专利技术第二方面提供一种从含锂洗水中提取锂的系统，其中，所述系统包括预处理部(1)、富集脱盐部(2)、氢氧化锂回收部(3)、氢氧化锂干燥部(4)和可选地碳酸锂回收部(40)；
8、其中，所述预处理部(1)包括：依次连接的第一阳离子交换单元(5)、膜浓缩单元(6)和第二阳离子交换单元(7)；
9、所述第一阳离子单元(5)用于对含锂洗水进行第一阳离子交换，得到第一滤液；
10、所述膜浓缩单元(6)包括进水端、出水端、浓水端和产水端，所述膜浓缩单元(6)的进水端与第一阳离子单元(5)相连，用于将第一滤液进行浓缩处理，得到第一浓水和第一清液；
11、所述第二阳离子交换单元(7)与膜浓缩单元(6)的浓水端相连，用于将所述第一浓水进行第二阳离子交换，获得第二滤液；
12、其中，所述富集脱盐部(2)包括膜脱盐单元(15)，所述膜脱盐单元(15)包括进水端、出水端、浓水端和产水端，所述膜脱盐单元(15)的进水端与膜浓缩单元(6)的产水端相连，所述膜脱盐单元(15)的浓水端与所述第一阳离子交换单元(5)的进水端相连，用于将所述第一清液进行脱盐处理，获得第二浓水和第二清液，所述第二浓水返回至含锂洗水中；
13、其中，所述氢氧化锂回收部(3)包括双极膜单元(9)；所述双极膜单元(9)包括进水端、碱性回收侧和酸性回收侧；所述双极膜单元(9)的进水端与第二阳离子交换单元(7)的出水端连接；用于将所述第二滤液进行双极膜电渗析处理，得到碱液和酸液；
14、其中，所述氢氧化锂干燥部(4)包括至少一个干燥系统；用于将所述碱液进行结晶，得到含锂化合物。
15、本专利技术第三方面提供一种上述方法或上述系统在提锂中的应用。
16、通过上述技术方案，本专利技术提供的含锂洗水中提取锂的方法及其系统和应用具有以下有益效果：
17、(1)本专利技术通过对第一清液进行脱盐处理，获得富集阳离子的第二浓水，第二浓水返回至含锂洗水中，能有效降低锂元素的流失。本专利技术可以有效回收洗水中低浓度的li离子，且经本专利技术特定的参数和步骤可以获得较高的li离子回收率，更有利于处理低锂离子浓度的含锂洗水。
18、(2)本专利技术通过进行阳离子交换，有效去除含锂洗水和第一浓水中钙离子、镁离子、镍离子、钴离子、锰离子等杂质，能有效提高含锂化合物的的纯度。
19、(3)本专利技术的第二滤液通过双极膜电渗析处理回收氢氧化锂，双极膜电渗析处理能将第二滤液中的锂元素直接转化为氢氧化锂。本专利技术提取氢氧化锂的方法相比传统提锂方法，本专利技术方法得到的含锂化合物的纯度更高，且具有流程短、操作简便的优势。
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1.一种含锂洗水中提取锂的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，步骤(1)中，所述第一阳离子交换和第二阳离子交换各自独立地采用阳离子交换树脂；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述浓缩处理包括：将所述第一滤液用纳滤膜过滤，获得第三滤液，将所述第三滤液用反渗透膜处理，得到第一浓水和第一清液；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(1)中，所述第二滤液的化学需氧量小于等于35mg/L；
5.根据权利要求1-4所述的方法，其中，步骤(2)中，所述脱盐处理包括：将采用反渗透膜对所述第一清液进行脱盐处理，获得第二浓水和第二清液；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述双极膜电渗析处理的操作电压为每对膜1-3V，电流密度为220-1200A/m2；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，步骤(4)中，所述结晶的次数大于等于2。
8.一种从含锂洗水中提取锂的系统，其特征在于，所述系统包括预处理部(1)、富集脱盐
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一阳离子交换单元(5)和第二阳离子交换单元(7)各自独立地包含阳离子交换树脂；
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述膜浓缩单元(6)包括纳滤膜和反渗透膜；
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的系统，其中，所述系统还包括过滤单元(8)，所述过滤单元(8)分别与所述第二阳离子交换单元(7)和双极膜单元(9)连接，用于对来自第二阳离子交换单元(7)的第二滤液进行过滤，获得第四滤液；
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的系统，其中，所述膜脱盐单元(15)包含反渗透膜；用于对所述第一清液进行脱盐处理，获得第二浓水和第二清液；
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的系统，其中，所述双极膜单元(9)为三室结构的双极膜电渗析系统；
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的系统，其中，所述干燥系统为机械式蒸汽再压缩干燥系统；
15.一种权利要求1-7中任意一项所述的方法或权利要求8-14中任意一项所述的系统在提锂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含锂洗水中提取锂的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，步骤(1)中，所述第一阳离子交换和第二阳离子交换各自独立地采用阳离子交换树脂；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述浓缩处理包括：将所述第一滤液用纳滤膜过滤，获得第三滤液，将所述第三滤液用反渗透膜处理，得到第一浓水和第一清液；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(1)中，所述第二滤液的化学需氧量小于等于35mg/l；
5.根据权利要求1-4所述的方法，其中，步骤(2)中，所述脱盐处理包括：将采用反渗透膜对所述第一清液进行脱盐处理，获得第二浓水和第二清液；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述双极膜电渗析处理的操作电压为每对膜1-3v，电流密度为220-1200a/m2；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，步骤(4)中，所述结晶的次数大于等于2。
8.一种从含锂洗水中提取锂的系统，其特征在于，所述系统包括预处理部(1)、富集脱盐部(2)、氢氧化锂回收部(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤亮，陈琦莹，魏晓晴，喻式颖，
申请(专利权)人：江苏当升材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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