锂的高效分离与富集的方法技术

本发明专利技术涉及溶液分离与纯化技术领域，尤其是一种锂的高效分离与富集的方法，方法包括以下步骤：前处理：对盐田老卤进行稀释过滤，得到前处理后的卤水；分离：将前处理后的卤水经过纳滤分离系统分离，得到纳滤淡水和纳滤浓水；纳滤分离系统的操作压力为1.0MPa～5.0MPa；第一次浓缩：将纳滤淡水经过反渗透系统进行第一次浓缩，得到反渗透浓缩液和反渗透淡水；第二次浓缩：将反渗透浓缩液经过电渗析系统进行第二次浓缩，得到电渗析浓水和电渗析淡水，电渗析浓水为富集有锂离子的溶液。本发明专利技术将几种不同的膜分离技术进行耦合，且在纳滤过程中采用具有良好分离性能的一价离子选择性纳滤膜，该纳滤膜可承受超高操作压力，可提高镁锂分离效率、提高富集锂的效率。

Efficient Separation and Enrichment of Lithium

The invention relates to the technical field of solution separation and purification, in particular to a method of high-efficient separation and enrichment of lithium. The method comprises the following steps: pretreatment: dilution and filtration of old brine in salt field to obtain pretreated brine; separation: separation of pretreated brine through nanofiltration separation system to obtain nanofiltration fresh water and nanofiltration concentrated water; and operation pressure of nanofiltration separation system is 1. 0 MPa~5.0 MPa; the first concentration: the first concentration of nanofiltration fresh water through reverse osmosis system to obtain reverse osmosis concentrate and reverse osmosis fresh water; the second concentration: the reverse osmosis concentrate through the electrodialysis system for the second concentration, to obtain electrodialysis concentrated water and electrodialysis fresh water, electrodialysis concentrated water as a solution enriched with lithium ions. The invention couples several different membrane separation technologies, and adopts a univalent ion selective nanofiltration membrane with good separation performance in the nanofiltration process. The nanofiltration membrane can withstand ultra-high operating pressure, and can improve the separation efficiency of magnesium and lithium and the efficiency of enriching lithium.

【技术实现步骤摘要】
锂的高效分离与富集的方法
本专利技术属于溶液分离与纯化
，尤其涉及一种锂的高效分离与富集的方法。
技术介绍
锂是一种非常重要的资源，作为最轻的金属元素，锂在自然界中有固体矿和液体矿两种存在形式。我国锂资源储量丰富，已探明的锂资源工业储量位居世界第二，其中卤水锂占79％，仅青藏高原地区盐湖卤水锂的远景储量就与世界其他国家目前已探明的总储量相当。据估算，青海盐湖锂资源储量(以锂计)150万吨，居全国首位，故盐湖卤水提锂技术成为我国争夺能源高地的重中之重，是国家的重大需求。但就我国盐湖卤水的组成特点来看，从盐湖卤水中提取锂的难度很大。这主要是由于盐湖卤水的一个显著特点是高镁低锂(即镁离子的含量远高于锂离子的含量)，大多数盐湖卤水中镁/锂质量比高于40，例如察尔汗盐湖镁/锂质量比高达1800，大柴旦盐湖为114，青海盐湖卤水的镁锂比也非常高。由于镁、锂的化学性质相近，大量镁的存在导致分离、提取锂的难度增大，因此实有必要开发盐湖卤水镁、锂等重要资源分离、提取的新方法。现有的镁锂分离方法主要包括：沉淀法、吸附法、萃取法等。在分离过程中，上述方法均具有一定程度的限制性。比如：沉淀法适用于镁锂比较低的卤水，当镁锂比较高时存在沉淀剂消耗过大，成本较高的问题；吸附法存在吸附剂的吸附量低，成本高的问题；萃取法对萃取剂的要求比较高，在萃取过程中容易产生环境污染及设备腐蚀等问题。除此之外，虽然上述方法能够在降低卤水镁锂比的过程中一定程度上实现锂的富集，但是最终获得的富锂卤水中锂离子含量尚未达到制备高纯锂盐的浓度、还需要进一步的富集浓缩。除上述分离方法之外，还有一些利用膜分离技术进行盐湖卤水中镁锂分离的相关研究。例如，申请号为03108088.X的中国专利技术专利介绍了一种利用纳滤法从盐湖卤水中分离镁和富集锂的方法。虽然该方法在一定程度上降低了盐湖卤水的镁锂比，实现了卤水锂的富集，但是最终获得的富锂卤水中锂离子含量还未达到制备高纯度锂盐所需的锂浓度，需继续进行锂的富集浓缩且分离过程中锂离子收率低。因此，实有必要对现有的镁锂分离技术进行优化，以解决锂离子的富集效率与工艺成本等问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术人进行了潜心研究，在付出了大量创造性劳动和经过深入实验探索后，从而完成了本专利技术。本专利技术提供一种锂的高效分离与富集的方法，所述方法包括以下步骤：前处理：对盐田老卤进行稀释和过滤，得到前处理后的卤水；分离：将所述前处理后的卤水经过纳滤分离系统分离，得到纳滤淡水和纳滤浓水；所述纳滤分离系统的操作压力为1.0MPa～5.0MPa；第一次浓缩：将所述纳滤淡水经过反渗透系统进行第一次浓缩，得到反渗透浓缩液和反渗透淡水；第二次浓缩：将所述反渗透浓缩液经过电渗析系统进行第二次浓缩，得到电渗析浓水和电渗析淡水，所述电渗析浓水为富集有锂离子的溶液。进一步地，在所述分离的步骤中，所述纳滤分离系统采用一价离子选择性纳滤膜，所述纳滤分离系统包括至少两级纳滤分离装置，且每一级所述纳滤分离装置由多段纳滤分离单元串联组成；所述前处理后的卤水先经过一级纳滤分离装置的多段所述纳滤分离单元进行镁锂分离，再经过下一级纳滤分离装置的多段所述纳滤分离单元进行镁锂分离，经过多级纳滤分离后，得到所述纳滤淡水和所述纳滤浓水，其中所述纳滤浓水通过能量回收装置回收利用。进一步地，所述纳滤分离系统包括两级纳滤分离装置，且每一级所述纳滤分离装置由三段纳滤分离单元串联组成，在任一级所述纳滤分离装置中，三段所述纳滤分离单元的纳滤膜的数量比为35～85:43～70:25～55；所述纳滤淡水中锂离子的浓度为0.2g/L～2.0g/L，所述纳滤淡水中镁离子与锂离子的质量比为0.02～0.5:1。优选地，在任一级所述纳滤分离装置中，三段所述纳滤分离单元的纳滤膜的数量比为55～65:52～68:35～45；所述纳滤分离系统的操作压力为3.6MPa～5.0MPa，所述纳滤淡水中锂离子的浓度为0.5g/L～1.2g/L，所述纳滤淡水中镁离子与锂离子的质量比为0.05～0.2:1。进一步地，所述前处理的步骤是：将所述盐田老卤进行第一次稀释后，依次送入多介质过滤器过滤、送入超滤系统过滤，再进行第二次稀释，得到所述前处理后的卤水。进一步地，在所述前处理步骤中，所述盐田老卤中锂离子的浓度为0.2g/L～5.0g/L，镁离子与锂离子的质量比为6～180:1；所述盐田老卤第一次稀释的倍数为0.5～4.5倍，经所述超滤系统过滤后进行第二次稀释的倍数为3.5～20倍。优选地，在所述前处理步骤中，所述盐田老卤中锂离子的浓度为2.5g/L～4.0g/L，镁离子与锂离子的质量比为6～55:1；所述盐田老卤经过两次稀释后的稀释倍数为5～20倍。更优选地，所述盐田老卤经过两次稀释后的稀释倍数为14～16倍。进一步地，所述反渗透系统由多段反渗透单元串联组成，所述纳滤淡水依次经过各段所述反渗透单元进行第一次浓缩，得到所述反渗透浓缩液和所述反渗透淡水，所述反渗透淡水循环回到所述前处理的步骤中、用于所述盐田老卤的稀释。进一步地，所述反渗透系统由三段反渗透单元串联组成，各段所述反渗透单元的反渗透膜的数量比为22～62:15～45:5～43；所述第一次浓缩的步骤中的操作压力为2.0MPa～10.0MPa，得到的所述反渗透浓缩液中锂离子浓度为2.0g/L～10g/L，所述反渗透浓缩液中镁离子与锂离子的质量比为0.05～3.0:1。优选地，各段所述反渗透单元的反渗透膜的数量比为38～46:25～35:20～28；所述第一次浓缩的步骤中的操作压力为3.5MPa～7.0MPa，得到的所述反渗透浓缩液中锂离子浓度为3.0g/L～5.0g/L，所述反渗透浓缩液中镁离子与锂离子的质量比为0.07～0.2:1。进一步地，在所述电渗析的步骤中，所述电渗析系统采用的离子选择膜为均相膜、半均相膜或非均相膜中的一种；所述电渗析淡水循环回到所述第一次浓缩的步骤中，用于对锂离子进行浓缩；所述电渗析浓水中锂离子的浓度为8g/L～21g/L，所述电渗析浓水中镁离子与锂离子的质量比为0.05～1.0:1。优选地，在所述电渗析的步骤中，所述电渗析系统采用的离子选择膜为均相膜，且阳离子选择膜为CMX均相膜，阴离子选择膜采用AMX均相膜；所述电渗析浓水中锂离子的浓度为14g/L～21g/L，所述电渗析浓水中镁离子与锂离子的质量比为0.07～0.2:1。本专利技术的有益效果如下：首先，本专利技术利用不同膜分离技术的优势，将几种不同的膜分离技术进行耦合，使盐田老卤依次经过超滤系统、纳滤系统、反渗透系统和电渗析系统的处理，实现镁锂分离以及锂的富集。具体是：通过超滤系统滤去全部机械杂质；通过纳滤系统实现镁离子与锂离子的充分分离、提高锂离子的浓度，经过纳滤后，纳滤淡水中镁离子与锂离子的质量比已经从最初盐田老卤中的6～180:1大幅降低至0.02～0.5:1，可见本专利技术的分离步骤高效地实现了镁锂分离；再通过反渗透系统对锂离子进行浓缩，以降低整个方法工艺的能耗、提高整个工艺和系统的合理性，最后再通过电渗析系统进一步浓缩含锂浓缩液，使锂离子含量由最初盐田老卤的0.2g/L～5.0g/L大幅提升至8g/L～21g/L，真正实现锂离子的富集，不仅提高了富集效率，而且保证富集后锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂的高效分离与富集的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：前处理：对盐田老卤进行稀释和过滤，得到前处理后的卤水；分离：将所述前处理后的卤水经过纳滤分离系统分离，得到纳滤淡水和纳滤浓水；所述纳滤分离系统的操作压力为1.0MPa～5.0MPa；第一次浓缩：将所述纳滤淡水经过反渗透系统进行第一次浓缩，得到反渗透浓缩液和反渗透淡水；第二次浓缩：将所述反渗透浓缩液经过电渗析系统进行第二次浓缩，得到电渗析浓水和电渗析淡水，所述电渗析浓水为富集有锂离子的溶液。

【技术特征摘要】
1.一种锂的高效分离与富集的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：前处理：对盐田老卤进行稀释和过滤，得到前处理后的卤水；分离：将所述前处理后的卤水经过纳滤分离系统分离，得到纳滤淡水和纳滤浓水；所述纳滤分离系统的操作压力为1.0MPa～5.0MPa；第一次浓缩：将所述纳滤淡水经过反渗透系统进行第一次浓缩，得到反渗透浓缩液和反渗透淡水；第二次浓缩：将所述反渗透浓缩液经过电渗析系统进行第二次浓缩，得到电渗析浓水和电渗析淡水，所述电渗析浓水为富集有锂离子的溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离的步骤中，所述纳滤分离系统采用一价离子选择性纳滤膜，所述纳滤分离系统包括至少两级纳滤分离装置，且每一级所述纳滤分离装置由多段纳滤分离单元串联组成；所述前处理后的卤水先经过一级纳滤分离装置的多段所述纳滤分离单元进行镁锂分离，再经过下一级纳滤分离装置的多段所述纳滤分离单元进行镁锂分离，经过多级纳滤分离后，得到所述纳滤淡水和所述纳滤浓水，其中所述纳滤浓水通过能量回收装置回收利用。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纳滤分离系统包括两级纳滤分离装置，且每一级所述纳滤分离装置由三段纳滤分离单元串联组成，在任一级所述纳滤分离装置中，三段所述纳滤分离单元的纳滤膜的数量比为35～85:43～70:25～55；所述纳滤淡水中锂离子的浓度为0.2g/L～2.0g/L，所述纳滤淡水中镁离子与锂离子的质量比为0.02～0.5:1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在任一级所述纳滤分离装置中，三段所述纳滤分离单元的纳滤膜的数量比为55～65:52～68:35～45；所述纳滤分离系统的操作压力为3.6MPa～5.0MPa，所述纳滤淡水中锂离子的浓度为0.5g/L～1.2g/L，所述纳滤淡水中镁离子与锂离子的质量比为0.05～0.2:1。5.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，赵有璟，张大义，李燕，罗智波，王怀有，杨春节，昝超，唐发满，
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