用于锂提取的离子交换系统技术方案

本发明专利技术涉及从液体资源如天然和合成卤水、来自粘土和矿物的浸出液和回收产品中提取锂。

Ion exchange system for lithium extraction

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂提取的离子交换系统交叉引用本申请要求于2017年8月2日提交的美国临时申请号62/540,511和于2017年11月6日提交的美国临时申请号62/582,208的权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
锂是高能可充电电池和其他技术的基本元素。锂可以在多种液体溶液中找到，包括天然和合成卤水，以及来自矿物和回收产品的浸出液。
技术实现思路
可使用基于无机离子交换材料的离子交换过程从液体资源中提取锂。无机离子交换材料在释放氢离子的同时从液体资源吸收锂离子，然后在吸收氢离子的同时在酸中洗脱锂离子。可重复离子交换过程以从液体资源中提取锂离子并产生浓锂离子溶液。该浓锂离子溶液可还加工成电池工业或其他工业的化学品。本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：a)离子交换材料；以及b)pH调节装置，用于提高系统中液体资源的pH。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在容器中。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在多个容器中。在一些实施方案中，pH调节装置连接至装载有离子交换材料的容器。在一些实施方案中，容器还包含多个注入口，其中该多个注入口用于提高系统中液体资源的pH。在一些实施方案中，pH调节装置还包含一个或多个罐(tank)。在一些实施方案中，pH调节装置是罐，其包含：a)一个或多个隔室；以及b)用于移动液体资源通过一个或多个隔室的工具。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在至少一个隔室中。在一些实施方案中，罐还包含用于使液体资源在整个罐中循环的工具。在一些实施方案中，用于使液体资源在整个罐中循环的工具是混合设备。在一些实施方案中，罐还包含注入口。本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含罐，其中罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统的pH的pH调节装置，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在一个或多个隔室的至少一个中。在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是注入口。在一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个柱，其中多个柱中的每一个均被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料并且离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含酸性溶液。在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含液体资源。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送离子交换材料。在一些实施方案中，离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料中的多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一些实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。在一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂的设备，其包含一个或多个容器，该一个或多个容器被独立配置为同时容纳在一个方向上移动的多孔离子交换珠，以及在净相反的方向(netoppositedirection)上移动的交替的酸、卤水和任选其他溶液。在一些实施方案中，一个或多个容器中的至少一个装有传送系统，该传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。在一些实施方案中，多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。在一些实施方案中，液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流过本文所述的系统以产生锂化离子交换材料；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流过本文所述的系统的罐，以产生锂化离子交换材料；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含罐的系统中以产生锂化离子交换材料，其中该罐还包含(i)一个或更多的隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变液体资源的pH的pH调节装置；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。在一些实施方案中，该方法还包括在b)之前，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括在b)之后，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。在一些实施方案中，该方法还包括在a)期间，pH调节装置测量pH的变化。在一些实施方案中，pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，pH变化至低于约2至约9的pH值触发碱的添加以维持锂吸收。在本文所述的方法的一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)提供系统，该系统包含离子交换材料，包含一个或多个隔室的罐；以及一种混合设备，其中(i)离子交换材料是基于氧化物的并且用氢离子交换锂离子，并且(ii)混合设备能够使液体资源在包含一个或多个隔室的罐周围移动；b)使液体资源流入a)的系统中，从而使液体资源与离子交换材料接触，其中离子交换材料用氢离子交换液体资源中的锂离子以产生锂化离子交换材料；c)从b)的系统中去除液体资源；d)使酸溶液流入c)的系统中，从而使酸溶液与锂化离子交换材料接触，其中锂化离子交换材料用锂离子交换酸溶液中的氢离子以产生离子交换材料和包含来自锂化离子交换材料的锂离子的盐溶液；以及e)收集包含锂离子的盐溶液用于进一步处理。在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：/na)离子交换材料；以及/nb)用于提高所述系统中所述液体资源的pH的pH调节装置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 US 62/540,511;20171106 US 62/582,2081.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：
a)离子交换材料；以及
b)用于提高所述系统中所述液体资源的pH的pH调节装置。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在容器中。


3.根据权利要求2所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在多个容器中。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述pH调节装置连接至装载有所述离子交换材料的容器。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中所述容器还包含多个注入口，其中所述多个注入口用于提高所述系统中所述液体资源的pH。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述pH调节装置还包含一个或多个罐。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述pH调节装置是罐，该罐包含：
a)一个或多个隔室；以及
b)用于移动所述液体资源通过所述一个或多个隔室的工具。


8.根据权利要求7所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在至少一个隔室中。


9.根据权利要求7或8所述的系统，其中所述罐还包含用于使所述液体资源在整个所述罐中循环的工具。


10.根据权利要求9所述的系统，其中所述用于使所述液体资源在整个所述罐中循环的工具是混合设备。


11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述罐还包含注入口。


12.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，该系统包括罐，其中所述罐还包含：
a)一个或多个隔室；
b)离子交换材料；
c)混合设备；以及
d)用于改变所述系统的pH的pH调节装置，
其中所述离子交换材料用于从所述液体资源中提取锂离子。


13.根据权利要求12所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在所述一个或多个隔室的至少一个中。


14.根据权利要求12或13所述的系统，其中所述pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。


15.根据权利要求14所述的系统，其中所述pH测量设备是pH探针。


16.根据权利要求14所述的系统，其中所述入口是注入口。


17.根据权利要求12至16中任一项所述的系统，其中所述罐还包含多孔隔板。


18.根据权利要求17所述的系统，其中所述多孔隔板是多孔聚合物隔板。


19.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个柱，其中所述多个柱中的每一个均被配置为沿着所述柱的长度输送所述离子交换材料，并且所述离子交换材料用于从所述液体资源中提取锂离子。


20.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个柱中的至少一个包含酸性溶液。


21.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个柱中的至少一个包含所述液体资源。


22.根据权利要求19至21中任一项所述的系统，其中所述多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送所述离子交换材料。


23.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料包含多个离子交换颗粒。


24.根据权利要求23所述的系统，所述离子交换材料中的所述多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。


25.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料为多孔离子交换材料。


26.根据权利要求25所述的系统，其中所述多孔离子交换材料包含孔的网络，该孔的网络允许液体快速地从所述多孔离子交换材料的表面移动到所述多个离子交换颗粒。


27.根据权利要求1至26中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。


28.根据权利要求1至27中任一项所述的系统，其中所述液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。


29.一种用于从液体资源中提取锂的设备，该设备包含一个或多个容器，所述一个或多个容器被独立配置为同时容纳在一个方向上移动的多孔离子交换珠，以及在净相反的方向上移动的交替的酸、卤水和任选其他溶液。


30.根据权利要求29所述的设备，其中所述一个或多个容器中的至少一个装有传送系统，所述传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。


31.根据权利要求29或30所述的设备，其中所述多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。


32.根据权利要求29至31中任一项所述的设备，其中所述液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。


33.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：
a)使所述液体资源流过权利要求1至6中任一项所述的系统以产生锂化离子交换材料；以及
b)用酸溶液处理来自a)的所述锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。


34.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：
a)使所述液体资源流过权利要求7至28中任一项所述的系统的罐以产生锂化离子交换材料；以及
b)用酸溶液处理来自a)的所述锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。


35.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：
a)使所述液体资源流入包含罐的系统中，以产生锂化离子交换材料，其中所述罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变所述液体资源的pH的pH调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·亨利·辛达克尔，亚历山大·约翰·格兰特，赖安·艾利·扎尔柯什，
申请(专利权)人：锂莱克解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US