【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于提锂，涉及一种流动浆料电脱嵌提锂的系统和方法。
技术介绍
1、锂被称为“绿色高能金属”和“白色石油”，在节能环保、新信息技术、生物、高端装备制造、新材料和新能源汽车等领域都广泛使用。随着电子产品的普及和新能源汽车领域的高速发展，储能电池和动力电池消耗量呈现爆发式增长，锂资源的需求相应增长，锂资源高效环保的开发利用成为未来战略性新兴产业角逐的关键点之一。目前矿石提锂和盐湖提锂是获得锂资源的主要途径，由于盐湖卤水具有锂资源储量大、生产成本低、经济效益高等优点，盐湖提锂更有优势。盐湖提锂的主要方法有沉淀法、煅烧浸取法、碳化法、溶剂萃取法、吸附法等。沉淀法利用太阳能或者试剂沉淀对锂离子进行沉淀，方法简单实用，但仅限于低镁锂比（mg/li<6）的盐湖。溶剂萃取法利用锂离子在有机或无机溶剂中的溶解差异，实现选择性分离，可在常温常压下进行，回收率高，但有机溶剂在卤水中有一定的溶解度，有一定的环保压力，同时容易造成设备的腐蚀。膜分离法包括纳滤法和电渗析法，其利用膜对锂离子的选择性透过实现分离，具有环保能耗低的优势，但由于卤水复杂容易造成膜污染的问题，同时膜成本较高。吸附法是利用吸附剂对锂离子的特异性吸附实现选择性分离，具有操作简单分离效率高，环境友好，能耗低等优势，但过程中淡水消耗大，吸附剂在解析脱锂过程中需要加酸，吸附剂存在溶损，导致使用寿命下降。
2、除了上述方法，电化学脱嵌方法逐步引起人们重视。一些现有技术公开了通过电化学脱嵌方法，从含有锂离子的溶液中选择性的提取和富集锂离子。例如：中国专利申请201010
3、中国专利申请202311116827.4公开了一种基于流动电极电化学选择性提锂的系统及方法，其采用流动浆料作为电极，电极制备过程简单，更换方便，解决了固体平板电极的很多问题。系统分别设置电化学处理单元、物料输入单元、固液分离系统和洗水单元，其中电化学处理单元采用阴离子交换膜将腔体分隔成第一腔室和第二腔室，同时设置2个固液分离装置用于阴极和阳极浆料的固液分离。但是由于含锂原液（如盐湖卤水等）和电化学活性材料配制的浆料在搅拌和运行过程中容易起泡沫，且固液分离后需要大量清水洗涤，运行较为复杂。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是现有技术中流动浆料电极提锂洗水消耗较多、运行相对复杂，本专利技术的目的是提供一种结构简单、洗水消耗低的流动浆料电脱嵌提锂的系统和方法。本专利技术的目的通过以下具体技术方案实现。
2、一种流动浆料电脱嵌提锂的系统，其特征在于，包括：
3、电脱嵌单元，包括阴极板、阳极板、端板、阴离子交换膜和锂离子选择性交换膜，阴极板与锂离子选择性交换膜分隔组成阴极腔室，阳极板与阴离子交换膜分隔组成阳极腔室，阴离子交换膜与锂离子选择性交换膜分隔组成卤水腔室，其中阴极腔室出口与阳极腔室入口连通；
4、卤水循环单元，包括卤水原料槽、卤水循环槽和脱锂卤水槽，其中卤水原料槽出口与卤水循环槽入口连通，卤水循环槽与电脱嵌单元的卤水腔室连通，脱锂卤水槽入口与卤水循环槽出口连通；
5、浆料循环单元，包括电极材料槽、电解质溶液槽、浆料配制槽和浆料循环槽，其中电极材料槽和电解质溶液槽出口与浆料配制槽入口连通，浆料配制槽出口与浆料循环槽入口连通，电脱嵌单元的阴极腔室入口和浆料循环槽出口连通，电脱嵌单元的阳极腔室出口和浆料循环槽入口连通；
6、固液分离单元，包括固液分离装置和锂富集液槽，固液分离装置的入口与浆料循环单元的浆料循环槽出口连通，固液分离装置的固体出口与浆料循环单元的电极材料槽入口连通，固液分离装置的液体出口与锂富集液槽入口连通。
7、所述阴离子交换膜只允许阴离子透过，对阳离子起排斥作用；所述锂离子选择性交换膜只允许锂离子透过，对阴离子和其他阳离子起排斥作用；所述阴离子交换膜或锂离子选择性交换膜为均相膜或者非均相膜。
8、本专利技术提供的流动浆料电脱嵌提锂的系统，通过阴极板与锂离子选择性交换膜分隔组成的阴极腔室、阳极板与阴离子交换膜分隔组成的阳极腔室、阴离子交换膜与锂离子选择性交换膜分隔组成的卤水腔室，使得含锂卤水和浆料各自独立循环；处理结束后的卤水无需固液分离，直接进入脱锂卤水槽；处理结束后的活性材料可以直接用于配制新的浆液进入下一轮处理，无需在贫锂态材料和富锂态材料之间相互替换；因而节省了操作步骤和洗水用量，生产效率更高，生产成本更低。
9、进一步的，所述浆料配制槽用于配制含电化学活性材料、导电剂和电解质溶液的浆料。
10、进一步的，所述电化学活性材料为lixfepo4、lixmn2o4、lixni0.5mn1.5o4、lixcomno4中的任意一种，其中，0<x≤1；
11、和/或，所述电化学活性材料的粒径为0.5μm～200μm；
12、和/或，所述导电剂为炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、纳米碳纤维中的任意一种或几种；
13、和/或，所述电化学活性材料和导电剂之间的质量比为（2～20）∶1。
14、进一步的，所述电解质溶液为licl、li2so4、nacl、na2so4中的任意一种或至少两种的组合溶液；
15、和/或，所述电解质溶液浓度范围为0.01～1 mol/l。
16、进一步的，所述固液分离装置为板框压滤机或带式压滤机；
17、和/或，所述固液分离装置的分离精度为0.2μm～100μm。
18、通过上述系统提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
19、步骤一、将卤水原料槽中的含锂卤水送入卤水循环槽，再送入电脱嵌单元的卤水腔室，卤水在卤水循环槽和卤水腔室中循环流动；将电极材料槽中的电化学活性材料、导电剂和电解质溶液槽中的电解质溶液加入浆料配制槽，搅拌均匀配制为一定固含量的流动浆料，再送入浆料循环槽，浆料在浆料循环槽和阴极腔室、阳极腔室中循环流动；
20、步骤二、通电，电脱嵌单元在一定电压或电流密度范围内工作，卤水腔室中的锂离子透过锂离子选择性交换膜进入阴极腔室，被浆料中的电化学活性材料电吸附，然后循环流动到阳极腔室，电活性材料发生脱附而实现再生，卤水中的锂离子浓度逐渐降低，浆料溶液中锂离子浓度逐渐富集；
21、步骤三、当卤水中锂离子浓度降低到指定要求后，停止通电，停止卤水和浆料循环；将卤水循环槽中的溶液送到脱锂卤水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种流动浆料电脱嵌提锂的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浆料配制槽用于配制含电化学活性材料、导电剂和电解质溶液的浆料。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电化学活性材料为LixFePO4、LixMn2O4、LixNi0.5Mn1.5O4、LixCoMnO4中的任意一种，其中，0<x≤1；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解质溶液为LiCl、Li2SO4、NaCl、Na2SO4中的任意一种或至少两种的组合溶液；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固液分离装置为板框压滤机或带式压滤机；
6.通过权利要求1-5任一项所述的系统提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，重复步骤一至步骤三至少一次。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电压范围为0.1～2.0 V。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电流密度范围为0.5～10.0 mA/cm
10. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流动浆料的固含量为1 wt%～30wt%。
...【技术特征摘要】
1.一种流动浆料电脱嵌提锂的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浆料配制槽用于配制含电化学活性材料、导电剂和电解质溶液的浆料。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电化学活性材料为lixfepo4、lixmn2o4、lixni0.5mn1.5o4、lixcomno4中的任意一种，其中，0<x≤1；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解质溶液为licl、li2so4、nacl、na2so4中的任意一种或至少两种的组合溶液；
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：段锋，李玉平，曹宏斌，许高洁，郑晓洪，高明，孙峙，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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