一种用于盐湖提锂的卤水精制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术专利涉及盐化工技术领域，涉及并公开了一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，包括预处理、纳滤除硫酸盐、纳滤除碳酸盐三步。本方法通过控制pH采用纳滤装置分别去除卤水中的硫酸盐和碳酸盐，降低纳滤系统的运行压力，通过对浓水进行洗涤，提高锂的回收率。本发明专利技术还公开了一种用于盐湖提锂的卤水精制装置。本装置包含两个或两个以上膜分离模块和浓水调节装置，设置了进水和浓水平衡阀组，可以在装置系统正常高压生产运行无需停机的情况下，实现装置内单个膜分离模块的切入和切出操作，真正实现连续生产，节约辅助生产时间。浓水调节装置可以实现精密调节，分段降压，降低管道噪音。本发明专利技术可以实现盐湖资源的回收，提高装置运行连续性和稳定性。续性和稳定性。续性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于盐湖提锂的卤水精制方法和装置


[0001]本专利技术属于无机盐化工领域，具体的，本专利技术涉及一种用于盐湖提锂的卤水精制方法和装置。

技术介绍

[0002]我国盐湖卤水资源丰富，含有60余种组分，蕴含巨大的资源价值。根据盐湖中存在的主要离子组分可以分为氯化物型、硫酸盐型和碳酸盐型。每种类型的盐湖中都含有K、B、Li、Na等资源型元素。锂是目前发现的最轻的金属，具有特殊的性质，有着广泛而特殊的用途，被誉为“能源金属”和“推动世界前进的金属”，因此在新能源、航空航天等领域有着重要的作用。近年来，随着新能源、新材料需求的飞速增长，锂的需求量也不断加大，因此盐湖卤水中锂的分离与提取的需求更加强烈。
[0003]我国盐湖主要分布在青藏高原、西藏盆地、四川西部等地区，卤水锂资源极为丰富，储量巨大，但所处地理位置通常是未开发地区，当地自然条件恶劣、开发难度高；青海盐湖多具有镁锂比高的特点，与国外的一些优质卤水相比，卤水镁锂比要高数十倍乃至百倍，Li
+
与Mg
2+
性质具有相似性，分离较为困难，因此资源品质远不及全球主要锂生产厂商拥有的南美优质盐湖卤水锂资源，采取的低成本盐田蒸发、除杂、沉淀工艺等并不适用；藏北地区盐湖卤水锂矿，如西藏扎布耶盐湖，具有镁锂比极低特点，仅为0.024，本盐湖是一个典型的碳酸盐型盐湖，但同时具有很高的硫酸根浓度，增加了卤水精制的难度，采用常规的盐田蒸发、除杂、沉淀等工艺生产周期长，且获得的碳酸锂的纯度较差。因此，高效、环保、低能耗、低成本，针对我国盐湖特点的卤水提锂技术的开发显得尤为重要。
[0004]目前卤水提锂常用的方法包括：太阳池法、氯化氢盐析法、吸附法、沉淀法、煅烧法、溶剂萃取法、膜分离法等。在以上众多的方法中，膜分离法应用最为灵活，可以用于不同类型盐湖卤水的提锂，也可以与吸附法等其他方法联用，实现物质的分离与浓缩。
[0005]我国西藏扎布耶湖，是一个典型的碳酸盐型盐湖，碳酸盐含量高达25g/L，硫酸盐也高达20g/L以上，但镁含量较低，镁锂比仅为0.024，是一个高品质的盐湖。但在使用纳滤膜技术对该盐湖卤水进行精制时，碳酸盐、硫酸盐产生的渗透压很高，超过常规纳滤膜的运行压力，因此常规纳滤膜难以将其进行浓缩分离。本专利技术提供了一种可以用于盐湖提锂的卤水精制方法和装置，可以使用常规的纳滤膜实现该碳酸型盐湖卤水的精制。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，本方法可以用于含有高浓度硫酸盐的碳酸盐型盐湖的卤水精制，通过调控运行参数，分别去除卤水中的硫酸盐和碳酸盐，实现卤水的精制，同时，本方法能够提高纳滤系统的回收率，从而提高卤水中有效资源锂的回收。
[0007]一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，包括以下步骤：第一步，预处理。卤水首先经过预处理去除水中的硬度、SS等杂质。
[0008]第二步，纳滤除硫酸盐。通过调节卤水的pH，将卤水中的碳酸根转化为碳酸氢根，在纳滤浓缩分离过程中，碳酸氢根作为一价离子透过纳滤膜进入产水侧，硫酸根作为二价离子被截留在纳滤膜浓水侧，在该纳滤膜浓缩分离过程中只需克服硫酸根产生的渗透压，大幅降低了运行压力。本步中，纳滤产水侧阴离子主要为氯离子和碳酸氢根，阳离子主要为钠离子、钾离子和锂离子；浓水侧阴离子主要为硫酸根，阳离子主要为钠离子、钾离子和锂离子。
[0009]第三步，纳滤除碳酸盐。调节第二步纳滤产水的pH，将碳酸氢根转化为碳酸根，此时，水中主要离子为碳酸根、氯离子、钾离子、钠离子、锂离子及第二步中透过的少量硫酸根，水中仅碳酸根一种二价离子大量存在，在纳滤膜浓缩分离过程中主要克服碳酸盐产生的渗透压，运行压力低，采用目前较成熟的常规纳滤膜即可进行浓缩分离。本步中，纳滤产水侧为精制后的卤水，主要含有锂离子、钠离子、钾离子及氯离子；浓水侧为碳酸盐浓缩液，主要含有碳酸根、氯离子、锂离子、钠离子及钾离子。
[0010]第一步所述的预处理中，硬度的去除可以采用化学沉淀法、树脂吸附法中的一种或者两种，SS的去除可以采用砂滤、V型滤池、超滤等常规SS去除工艺中的一种或者多种。
[0011]第二步所述的纳滤除硫酸盐中，调节卤水的pH，控制在碳酸根转化成碳酸氢根且未进一步转化成二氧化碳，调节卤水的pH范围在3.9~9.3之间。
[0012]第三步所述的纳滤除碳酸盐中，调节卤水的pH将碳酸氢根转化成碳酸根，调节卤水的pH范围在8.3~12之间。
[0013]作为优化，第二步所述的纳滤除硫酸盐中，调节卤水的pH范围在6.3~8.3之间；第三步所述的纳滤除碳酸盐中，调节卤水的pH范围在9.5~11.5之间。
[0014]在第二步纳滤除硫酸盐中和第三步纳滤除碳酸盐中，为了提高锂的回收率，可对浓水进行洗涤透析，经洗涤透析后，浓水侧的部分锂离子进入产水侧，提高了产水侧锂的回收率。可以对浓水进行一次或多次洗涤透析，以达到合适的锂回收率；所用洗涤透析水为纯水或氯化钠溶液，氯化钠溶液浓度在0~23%之间。本步骤中，锂的回收率可达93%以上。
[0015]本专利技术提供的一种盐湖提锂的卤水精制方法所制得的含锂精制卤水可以经进一步处理后用于提锂，所得的碳酸钠浓缩液经进一步处理后可以用于沉锂。
[0016]本方法的优点在于：（1）通过控制合适的pH实现碳酸根与碳酸氢根的转化，从而达到分别去除硫酸盐和碳酸盐的目的，大幅降低了纳滤系统的运行压力，采用常用的纳滤膜即可实现高碳酸根、高硫酸根卤水的精制。
[0017]（2）通过对纳滤浓水进行洗涤透析，最大程度回收盐湖卤水中的锂，提高了盐湖资源的回收效率。
[0018]本专利技术同时还提供了一种用于盐湖提锂的卤水精制装置，本装置由若干个依次串联的膜分离模块组成，在最后一个膜分离模块之后，串联一个浓水调节装置。卤水进入该装置后进行逐级过滤浓缩，卤水浓度逐级提高，在相同的操作压力下，前级模块的运行通量更大，最后一级运行通量最小；在相同的膜通量的条件下，前级模块运行压力低，逐级增压到最后一级模块运行压力最高，可以显著提高设备效率，提高产量，降低能耗。引入了进水平衡阀和浓水平衡阀，在装置系统不停机的情况下，可以实现装置内单个膜分离模块的停机和开机或者切入和切出操作，真正实现连续生产，节约辅助生产时间。浓水调节装置采用双
阀或多阀调节，极易实现设备的压力或流量调节，增加了设备运行的稳定性，同时还能大幅度降低系统噪音。进水或操作条件发生改变时，各膜分离模块会做自动适应调节，操作简单、便捷，易于实现自动化控制。采用模块化配置，装配方便，占地少，节约投资。
[0019]一种用于盐湖提锂的卤水精制装置，其特征在于，由两个或两个以上膜分离模块依次串联而成，前一个膜分离模块的浓水管与紧随其后的膜分离模块的进水管串联连接，而每一个膜分离模块的产水管并联连接；在最后一个膜分离模块的浓水管上，串联一个浓水调节装置，该浓水调节装置由两个或两个以上的调节阀串联而成。
[0020]以上所述的一种用于盐湖提锂的卤水精制装置，其特征在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，包括以下步骤：第一步，预处理，卤水首先经过预处理去除水中的硬度、SS等杂质；第二步，纳滤除硫酸盐，通过调节卤水的pH，将卤水中的碳酸根转化为碳酸氢根，在纳滤浓缩分离过程中，碳酸氢根作为一价离子透过纳滤膜进入产水侧，硫酸根作为二价离子被截留在纳滤膜浓水侧，在该纳滤膜浓缩分离过程中只需克服硫酸根产生的渗透压，大幅降低运行压力；本步中，纳滤产水侧阴离子主要为氯离子和碳酸氢根，阳离子主要为钠离子、钾离子和锂离子；浓水侧阴离子主要为氯离子和硫酸根，阳离子主要为钠离子、钾离子和锂离子；第三步，纳滤除碳酸盐，调节第二步纳滤产水的pH，将碳酸氢根转化为碳酸根，此时，水中主要离子为碳酸根、氯离子、钾离子、钠离子、锂离子及第二步中透过的少量硫酸根，水中仅碳酸根一种二价离子大量存在，在纳滤膜浓缩分离过程中主要克服碳酸盐产生的渗透压，运行压力低，采用目前较成熟的纳滤膜即可进行浓缩分离；本步中，纳滤产水侧为精制后的卤水，主要含有锂离子、钠离子、钾离子及氯离子；浓水侧为碳酸盐浓缩液，主要含有碳酸根、氯离子、锂离子、钠离子及钾离子。2.根据权利要求1所述的一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，第二步纳滤除硫酸盐中，调节卤水的pH范围在3.9~9.3之间；第三步纳滤除碳酸盐中，调节卤水的pH范围在8.3~12之间。3.根据权利要求1中所述的一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，第二步所述的纳滤除硫酸盐中，调节卤水的pH范围在6.3~8.3之间；第三步所述的纳滤除碳酸盐中，调节卤水的pH范围在9.5~11.5之间。4.根据权利要求1中所述的一种用于盐湖提锂的卤水精制方法，在第二步纳滤除硫酸盐和第三步纳滤除碳酸盐中，为了提高锂的回收率，可对纳滤浓水进行洗涤透析，经洗涤透析后，浓水侧的部分锂进入产水侧，提高了产水侧锂的回收率；可以对浓水进行一次或多次洗涤透析，以达到合适的锂回收率；所用洗涤透析水为纯水或氯化钠溶液，氯化钠溶液浓度在0~23%之间。5.一种用于盐湖提锂的卤水精制装置，其特征在于，由两个或两个以上膜分离模块依次串联而成，前一个膜分离模块的浓水管与紧随其后的膜分离模块的进水管串联连接，而每一个膜分离模块的产水管并联连接；在最后一个膜分离模块的浓水管上，串联一个浓水调节装置，该浓水调节装置由两个或两个以上的调节阀串联而成。6.根据权利要求5中所述的一种用于盐湖提锂的卤水精制装置，其特征在于，每一个膜分离模块均包括膜堆以及相应的进水管路、浓水管路和产水管路；其中进水管路包括进水管、进水阀组、循环增压泵、膜堆总进水管等，四者依次连接；浓水管路包括浓水管、浓水阀组、膜堆总浓水管，三者依次连接；产水管路包括产水管、产水阀组、膜堆总产水管，三者依次连接，与产水阀组平行可以并联一个不合格产水阀组，与外围不合格产水管道连接；进水管路进水阀组和循环增压泵之间与浓水管路浓水阀组和膜堆总浓水管之间通过浓水循环管连接，形成一个由浓水循环管、循环增压泵、膜堆总进水管、膜堆、膜堆总浓水管以及浓水循环管等依次连接而成的循环圈；在该循环圈里，可以选择安装至少一个浓水调节阀组，其安装位置可以在膜堆总浓水管上，也可以在浓水循环管上或者两个位置都安装；在该循...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君占，王自斌，刘培娟，陈建华，郭星，樊磊涛，王晓春，张致夷，
申请(专利权)人：北京鑫佰利科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：