由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法技术

本发明专利技术公开了一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，包括：(1)使用微滤净化系统对盐湖卤水进行预处理，去除其中的悬浮物、胶体和其他杂质，然后用淡水稀释，获得微滤预处理卤水；(2)将得到的微滤预处理卤水送入纳滤分盐系统，分离获得以一价阳离子为主的滤液和以多价阳离子为主的浓缩液；(3)将步骤(2)中的滤液送入膜浓缩系统，浓缩得富锂浓缩液；(4)将步骤(3)得到的富锂浓缩液送入纳滤深度除镁系统，经纳滤膜深度除镁后得到提锂母液。该工艺能耗低、回收率高、生产成本低、工艺连续可控、可靠性高，制取的提锂母液镁锂比低、锂离子浓度高、质量稳定，可用于规模化生产。

Separation of mother liquor from lithium extraction by multistage membrane thickening from Saline Lake brine

The invention discloses a whole membrane separation method which is produced by concentrating the multistage membrane of the Saline Lake brine, including: (1) using the microfiltration purification system to pretreat the Saline Lake brine, remove the suspended substance, colloid and other impurities, and then dilute it with fresh water to obtain the micro filter pretreated brine; (2) the micro filtration preprocessing will be obtained. The brine water is sent into the nanofiltration separation salt system to separate the filtrates based on the monovalent cation and the concentrated liquid mainly with polyvalent cations; (3) the filtrate in the step (2) is sent to the membrane enrichment system and concentrated to the rich lithium enrichment solution; (4) the rich lithium enriched solution obtained from step (3) is sent to the deep magnesium removal system of nanofiltration and the depth of the nanofiltration membrane is removed. Then the lithium mother liquid was obtained. This process has low energy consumption, high recovery rate, low production cost, continuous and controllable process and high reliability. It is low in mg Li ratio, high lithium ion concentration and stable quality, and can be used in large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离工艺。
技术介绍
锂及其化合物在能源、石油化工、冶金、陶瓷、医药、航空航天、制冷等领域发挥着极其重要的作用，被称为“21世纪的能源金属”。盐湖卤水是锂的一个重要来源，目前世界锂盐总产量的80％以上来自盐湖卤水。目前，盐湖卤水提锂的主要方法有蒸发结晶分离法、沉淀法、煅烧浸取法、有机溶剂萃取法、离子交换吸附法、电渗析法、许氏法和纳滤法等，后处理步骤一般为除杂、浓缩、沉淀等。提锂的前处理工艺、产品质量及经济效益，与卤水中锂的浓度及镁锂比有很大的关系。低锂浓度和高镁锂比都会严重限制卤水提锂的工艺组合方式，影响其可行性和经济效益。纳滤法可将一价离子和多价离子有效分离，但常规纳滤系统对含盐量非常高的盐湖卤水稀释多倍后才能进行处理。申请号为201310571755.2的中国专利申请公开了通过纳滤系统分离镁离子和锂离子，反渗透系统富集锂离子，盐田蒸发浓缩，可以使锂离子浓度达到精制碳酸锂所需的浓度；然而该申请设计的纳滤系统的级数仅为一级，镁锂分离能力有限，对高镁锂比的卤水处理效果不佳，具有一定的局限性；此外，反渗透浓缩后仍需耗时较长的盐田蒸发进一步浓缩，才能使锂离子浓度达到制取碳酸锂的要求。申请号为201610751304.0的中国专利申请公开指出了使用正渗透系统能够浓缩含锂溶液，富集锂离子，然而由于一级纳滤系统的镁离子去除效果和产水中锂离子浓度有限，正渗透浓缩后仍需加入碱深度除镁，并通过高能耗的多效蒸发对精制含锂溶液进一步浓缩，提高锂离子浓度；并且正渗透系统使用碳酸氢铵溶液作为汲取液，未能就地取材，充分利用盐田摊晒所得的盐。我国盐湖卤水多为硫酸盐型和氯化物型，具有锂含量高和镁锂比高两个显著的特点，因此，如何经济有效地利用盐湖卤水制备高纯度的锂盐，成为我国盐湖锂资源开发利用的关键。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离工艺，充分利用微滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜各自的优势，根据卤水水质，对纳滤系统的级数和膜组件进行合理配置，可有效去除镁离子，解决卤水中锂镁分离难题，并通过能耗极低的正渗透系统对纳滤滤液进行浓缩，提高了溶液中的锂离子浓度，获得提锂母液。该工艺能耗低、回收率高、生产成本低、工艺连续可控、可靠性高，制取的提锂母液镁锂比(按质量比计)低、锂离子浓度高、质量稳定，可用于规模化生产。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，包括以下步骤：(1)使用微滤净化系统对盐湖卤水进行预处理，去除其中的悬浮物、胶体和其他杂质，然后用淡水稀释2～5倍，获得微滤预处理卤水；(2)将步骤(1)得到的微滤预处理卤水送入纳滤分盐系统，分离微滤预处理卤水中的多价阳离子与部分一价阳离子，获得以一价阳离子为主的滤液和以多价阳离子为主的浓缩液；(3)将步骤(2)中的滤液送入包括正渗透系统或正渗透系统与反渗透系统组合的多级膜浓缩系统；根据各种物料的不同渗透压，使用大于渗透压的反渗透压力，浓缩步骤(2)中以一价阳离子为主的滤液，从反渗透系统获得初级富锂浓缩液，反渗透系统的反渗透滤液和反渗透滤液回流到微滤净化系统的淡水稀释系统，用以制备微滤预处理卤水；依靠选择性正渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递，通过汲取液吸收水，进一步浓缩反渗透系统处理过的以一价阳离子为主的滤液，正渗透系统不需要压力，且浓缩倍率和适用浓度范围好于反渗透系统，从正渗透系统获得富锂浓缩液，正渗透系统的汲取液与微滤预处理卤水合并；(4)将步骤(3)得到的富锂浓缩液送入纳滤深度除镁系统，经纳滤膜深度除镁后得到提锂母液。进一步，所述步骤(1)中，盐湖卤水的镁锂比(按质量比计)为(10～1000):1，锂离子的质量浓度为0.1～5g/L，pH值为5～8。进一步，所述步骤(1)中，微滤净化系统的级数为1～2级，由过滤精度为1～5μm、0.45～1μm或0.1～0.45μm中的一种或两种按孔径大小依次组合而成。进一步，微滤净化系统的微滤膜材质为陶瓷、聚丙稀、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或多种。进一步，所述步骤(2)中，纳滤分盐系统的级数为1～3级；第一级纳滤分盐系统采用DT纳滤膜，其对硫酸镁的截留率为70～95％，对氯化钠的截留率为1～5％，操作压力为3～6MPa，回收率为50～70％；第二级和第三级纳滤分盐系统采用卷式膜、管式膜或者板式膜中的一种，其对硫酸镁的截留率为90～98％，对氯化钠的截留率为5～10％，操作压力为0.8～4MPa，回收率为60～80％，过滤方式为错流过滤。进一步，所述步骤(2)中，纳滤分盐系统采用内部循环模式，即各级纳滤分盐系统的浓缩液中的一部分回流至本级纳滤分盐系统的原液池中进行循环，其中一级浓缩液在回流前降温，促使部分无机盐饱和析出，降低浓缩液的含盐量，经过滤后送入第一级纳滤分盐系统的原液池中；另一部分一级浓缩液外排另作他用，剩余的二级和三级浓缩液分别回流至第一级和第二级纳滤分盐系统的原液池中。进一步，所述步骤(3)中，正渗透系统使用的正渗透膜的组件形式为平板、卷式或中空纤维中的一种；所述正渗透膜的材质为三醋酸纤维素、聚苯并咪唑、聚丙烯腈、聚砜或聚醚砜中的一种。所述反渗透系统的操作压力为4-6MPa时，采用单级浓缩，过滤方式为错流过滤，盐的截留率达97-98％；反渗透膜的组件采用卷式，反渗透膜的组件材质为芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、聚酰亚胺或磺化聚砜中的一种或多种。进一步，所述汲取液为去除机械杂质的盐湖卤水、纳滤分盐系统外排的一级浓缩液或者盐湖卤水摊晒制取的氯化钠、水氯镁石、硫酸镁中的一种或多种所配制成的溶液。进一步，所述步骤(4)中，纳滤深度除镁系统的级数为1～2级，采用全循环模式，即各级浓水全部回流至本级纳滤分盐系统的原液池中进行循环；使用卷式膜、管式膜或者板式膜中的一种，其对硫酸镁的截留率为90～99％，对氯化钠的截留率为5～10％，操作压力为0.8～3MPa，回收率为60～80％，过滤方式为错流过滤；获得的提锂母液中锂离子的质量浓度为20～40g/L，镁锂比小于0.2。进一步，所述步骤(2)的纳滤分盐系统和步骤(4)的纳滤深度除镁系统皆采用一价离子选择性透过纳滤膜，纳滤膜材质为芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、聚酰亚胺或磺化聚砜中的一种或多种。本专利技术的优点及有益效果为：(1)本专利技术以低耗、高效的膜分离工艺为核心，选用微滤、纳滤、反渗透和正渗透系统，以及耐高压、分盐降镁效率较高的DT纳滤系统。可根据水质进行不同的组合和配置，设计灵活，能够处理的盐湖卤水水质宽泛，应用性强，可以对不同锂浓度及镁锂比的盐湖卤水进行镁锂分离和锂的浓缩富集。(2)本专利技术的全膜分离工艺，在生产中有效避免了蒸发浓缩、沉淀降盐等传统工艺对设备腐蚀性大、环境污染严重、运行成本高等的不足，在保证锂离子较高的富集程度和回收率的同时，降低生产成本。(3)本专利技术的全膜分离工艺运行维护方便，膜系统易于配置、清洗、安装和转运，有利于推广应用，进行规模化生产。(4)本专利技术的全膜分离工艺对资源进行了充分有效地利用，其中：正渗透系统的汲取液，可以为去除机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用微滤净化系统对盐湖卤水进行预处理，去除其中的悬浮物、胶体和其他杂质，然后用淡水稀释2～5倍，获得微滤预处理卤水；(2)将步骤(1)得到的微滤预处理卤水送入纳滤分盐系统，分离微滤预处理卤水中的多价阳离子与部分一价阳离子，获得以一价阳离子为主的滤液和以多价阳离子为主的浓缩液；(3)将步骤(2)中的滤液送入包括正渗透系统或正渗透系统与反渗透系统组合的多级膜浓缩系统；根据各种物料的不同渗透压，使用大于渗透压的反渗透压力，浓缩步骤(2)中以一价阳离子为主的滤液，从反渗透系统获得初级富锂浓缩液，反渗透系统的反渗透滤液和反渗透滤液回流到微滤净化系统的淡水稀释系统，用以制备微滤预处理卤水；依靠选择性正渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递，通过汲取液吸收水，进一步浓缩反渗透系统处理过的以一价阳离子为主的滤液，正渗透系统不需要压力，且浓缩倍率和适用浓度范围好于反渗透系统，从正渗透系统获得富锂浓缩液，正渗透系统的汲取液与微滤预处理卤水合并；(4)将步骤(3)得到的富锂浓缩液送入纳滤深度除镁系统，经纳滤膜深度除镁后得到提锂母液。...

【技术特征摘要】
1.一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用微滤净化系统对盐湖卤水进行预处理，去除其中的悬浮物、胶体和其他杂质，然后用淡水稀释2～5倍，获得微滤预处理卤水；(2)将步骤(1)得到的微滤预处理卤水送入纳滤分盐系统，分离微滤预处理卤水中的多价阳离子与部分一价阳离子，获得以一价阳离子为主的滤液和以多价阳离子为主的浓缩液；(3)将步骤(2)中的滤液送入包括正渗透系统或正渗透系统与反渗透系统组合的多级膜浓缩系统；根据各种物料的不同渗透压，使用大于渗透压的反渗透压力，浓缩步骤(2)中以一价阳离子为主的滤液，从反渗透系统获得初级富锂浓缩液，反渗透系统的反渗透滤液和反渗透滤液回流到微滤净化系统的淡水稀释系统，用以制备微滤预处理卤水；依靠选择性正渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递，通过汲取液吸收水，进一步浓缩反渗透系统处理过的以一价阳离子为主的滤液，正渗透系统不需要压力，且浓缩倍率和适用浓度范围好于反渗透系统，从正渗透系统获得富锂浓缩液，正渗透系统的汲取液与微滤预处理卤水合并；(4)将步骤(3)得到的富锂浓缩液送入纳滤深度除镁系统，经纳滤膜深度除镁后得到提锂母液。2.根据权利要求1所述的一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盐湖卤水的镁锂比按质量比计为(10～1000):1，锂离子的质量浓度为0.1～5g/L，pH值为5～8。3.根据权利要求1所述的一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，微滤净化系统的级数为1～2级，由过滤精度为1～5μm、0.45～1μm或0.1～0.45μm中的一种或两种按孔径大小依次组合而成。4.根据权利要求1所述的一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，微滤净化系统的微滤膜材质为陶瓷、聚丙稀、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种由盐湖卤水多级膜浓缩生产提锂母液的全膜分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，纳滤分盐系统的级数为1～3级；第一级纳滤分盐系统采用DT纳滤膜，其对硫酸镁的截留率为70～95％，对氯化钠的截留率为1～5％，操作压力为3～6MPa，回收率为50～70％；第二级和第三级纳滤分盐系统采用卷式膜、管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王佳璇，王旭东，吕永涛，陈立成，
申请(专利权)人：陕西省膜分离技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61