用于锂提取和转化的集成系统的制作方法

用于锂提取和转化的集成系统
交叉引用
[0001]
本申请要求于2018年2月17日提交的美国临时申请序列号62/631,688及于2018年12月18日提交的美国临时申请序列号62/781,515的权益，这些美国临时申请各自通过引用整体并入本文。发明背景
[0002]
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，包括天然卤水和合成卤水以及来自矿物和回收产品的浸出液。


技术实现要素：

[0003]
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洗脱酸中的锂离子。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。该浓锂离子溶液可被进一步加工成电池工业或其他工业的化学品。
[0004]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂浓缩物的集成方法(integrated process)，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的膜电池(membrane cell)，其中所述膜电池包括(i)包含电化学还原电极的第一隔室，(ii)包含电化学氧化电极的第二隔室，以及(iii)将所述第一隔室与所述第二隔室分开的离子导电膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述膜电池；f)使所述膜电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和所述纯化锂浓缩物；以及g)将所述酸化溶液从所述膜电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0005]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述膜电池。
[0006]
在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。在一个实施方案中，所述方法还包括除所述酸溶液外，用碱处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，所述碱是ca(oh)2或naoh。
[0007]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物。在一个实施方案中，使所述浓
缩的锂洗脱物进一步经受d)至g)。
[0008]
在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。
[0009]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物。在一个实施方案中，使所述纯化的锂浓缩物进一步经受d)至g)。
[0010]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述膜电池流体连通的结晶器。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物传递至所述结晶器中。在一个实施方案中，通过所述结晶器处理所述锂洗脱物以产生锂盐。
[0011]
在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐为固体、水溶液或浆液。
[0012]
在一个实施方案中，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。
[0013]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。
[0014]
在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔珠的形式。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末或浆液的形式。
[0015]
在一个实施方案中，所述酸溶液是盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合的溶液。
[0016]
在一个实施方案中，所述离子导电膜是阳离子导电膜或阴离子导电膜。在一个实施方案中，所述阳离子导电膜或所述阴离子导电膜包含磺化的基于四氟乙烯的含聚合物-共聚物、磺化的四氟乙烯、磺化的氟聚合物、mk-40、共聚物或其组合。在一个实施方案中，所述阴离子导电膜包括官能化的聚合物结构。在一个实施方案中，所述聚合物结构包含聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。
[0017]
在一个实施方案中，所述阳离子导电膜允许锂离子的转移，但阻止阴离子基团的转移。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1μm至约1000μm。在一个实施方案中，
所述离子导电膜的厚度为约1mm至约10mm。
[0018]
在一个实施方案中，所述电极包含钛、铌、锆、钽、镁、二氧化钛、其氧化物或其组合。在一个实施方案中，所述电极还包括铂、tio2、zro2、nb2o5、ta2o5、sno2、iro2、ruo2、混合金属氧化物、石墨烯、其衍生物或其组合的涂层。
[0019]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的化学沉淀单元，其中所述化学沉淀单元能够促进处理所述锂洗脱物以沉淀所述纯化的锂盐；e)将所述离子交换单元中的所述锂洗脱物传递至所述化学沉淀单元；以及f)在所述化学沉淀单元中处理所述锂洗脱物，以产生所述纯化的锂盐。
[0020]
在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是licl。在一个实施方案中，所述licl与na2co3产生li2co3。在一个实施方案中，所述化学沉淀单元蒸馏出包含hcl的混合物。在一个实施方案中，将所述hcl再循环到c)中。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是li2so4。在一个实施方案中，所述方法还包括用na2co3处理所述li2so4以产生li2co3。在一个实施方案中，在所述化学沉淀单元中用na2co3处理所述纯化的锂盐以产生li2co3。
[0021]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述化学沉淀单元。
[0022]
在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。在一个实施方案中，通过添加碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐、其组合或nh3来纯化所述锂洗脱物溶液，以使杂质作为碱性沉淀物沉淀。
[0023]
在一个实施方案中，所述碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐选自lioh、naoh、koh、ca(oh)2、li2co3、na2co3、k2co3、caco3或其组合。在一个实施方案中，将所述碱性沉淀物再循环到b)中用于ph调节。在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒包括聚合物涂层。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的所述涂层包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0024]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂浓缩物的集成系统，其包括：a)离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料，并且其中所述离子交换单元允许：(i)所述离子交换材料与所述液体资源接触以产生富锂离子交换材料；以及(ii)通过酸化溶液处理所述富锂离子交换材料；b)膜电池，其中所述膜电池包括(i)包含电化学还原电极的第一隔室，(ii)包含电化学氧化电极的第二隔室，以及(iii)将所述第一隔室与所述第二隔室分开的离子导电膜；c)再循环环路，其能够将所述酸化溶液从所述膜电
池输送到所述离子交换单元；其中所述离子交换单元、所述膜电池和所述再循环系统流体连通。
[0025]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。
[0026]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述膜电池流体连通的结晶器。
[0027]
在一个实施方案中，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。
[0028]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。
[0029]
在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔珠的形式。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末的形式。在一个实施方案中，所述酸化溶液是h2so4或hcl的溶液。
[0030]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成系统，其包括：a)离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料，并且所述离子交换材料允许：所述离子交换材料与所述液体资源接触以产生富锂离子交换材料；以及通过酸化溶液处理所述富锂离子交换材料以产生锂洗脱物溶液；b)酸回收单元，其中从所述锂洗脱物溶液中回收酸，并任选地将所述酸再循环到所述离子交换单元；以及c)化学沉淀单元；其中所述离子交换单元、所述酸回收单元和所述化学沉淀单元流体连通。
[0031]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元、所述酸回收单元和所述化学沉淀单元流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。
[0032]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。
[0033]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。
[0034]
在一个实施方案中，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。
[0035]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。
[0036]
在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，所述离子交换材料是多孔珠的形式。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末的形式。在一个实施方案中，所述酸溶液是h2so4或hcl的溶液。
[0037]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；e)将所述锂洗脱物传递至所述电化学电池；f)使所述电化学电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；g)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及h)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0038]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述电化学电池。
[0039]
在一个实施方案中，在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。
[0040]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物。在一个实施方案中，使所述浓缩的锂洗脱物进一步经受d)至h)。
[0041]
在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。
[0042]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物。在一个实施方案中，使所述纯化的锂浓缩物进一步经受d)至h)。
[0043]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的结晶器。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述结晶器中以产生锂盐。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是氢氧化锂。在一个实施方案中，所述锂盐为固体、水溶液或浆液。
[0044]
在一个实施方案中，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。
[0045]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7或li2cup2o7。在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒包括聚合物涂层。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的所述涂层包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末或浆液的形式。
[0046]
在一个实施方案中，所述酸溶液是盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合的溶液。
[0047]
在一个实施方案中，所述离子导电膜是阳离子导电膜、阴离子导电膜或其组合。在一个实施方案中，所述离子导电膜包含磺化的基于四氟乙烯的氟聚合物-共聚物、磺化的四氟乙烯、磺化的氟聚合物、mk-40、共聚物或其组合。在一个实施方案中，所述阴离子导电膜包括官能化的聚合物结构。
[0048]
在一个实施方案中，所述官能化的聚合物结构包含聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。在一个实施方案中，所述阳离子导电膜允许锂离子的转移，但阻止阴离子基团的转移。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1μm至约1000μm。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1mm至约10mm。
[0049]
在一个实施方案中，所述电极包含钛、铌、锆、钽、镁、二氧化钛、其氧化物或其组合。在一个实施方案中，所述电极还包括铂、tio2、zro2、nb2o5、ta2o5、sno2、iro2、ruo2、混合金属氧化物、石墨烯、其衍生物或其组合的涂层。
[0050]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；e)将所述锂洗脱物传递至所述结晶器；f)用沉淀物处理所述结晶器中的所述锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；g)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；h)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；i)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及j)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0051]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂的离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。
[0052]
在一个实施方案中，所述方法还包括用碱处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，所述碱是ca(oh)2或naoh。
[0053]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述结晶器流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物。在一个实施方案中，使所述浓缩的锂洗脱物进一步经受d)至j)。
[0054]
在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。
[0055]
在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述结晶器流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述方法还包括提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物。在一个实施方案中，使所述纯化的锂浓缩物进一步经受d)至j)。
[0056]
在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂
盐是碳酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是氢氧化锂。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐为固体、水溶液或浆液。
[0057]
在一个实施方案中，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。
[0058]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。
[0059]
在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒包括聚合物涂层。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的所述涂层包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末或浆液的形式。在一个实施方案中，所述酸溶液是盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合的溶液。
[0060]
在一个实施方案中，所述离子导电膜是阳离子导电膜或阴离子导电膜。在一个实施方案中，所述阳离子导电膜或所述阴离子导电膜包含磺化的基于四氟乙烯的氟聚合物-共聚物、磺化的四氟乙烯、磺化的氟聚合物、mk-40、共聚物或其组合。在一个实施方案中，所述阴离子导电膜包括官能化的聚合物结构。在一个实施方案中，所述聚合物结构包含聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。
[0061]
在一个实施方案中，所述阳离子导电膜允许锂离子的转移，但阻止阴离子基团的转移。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1μm至约1000μm。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1mm至约10mm。
[0062]
在一个实施方案中，所述电极包含钛、铌、锆、钽、镁、二氧化钛、其氧化物或其组合。在一个实施方案中，所述电极还包括铂、tio2、zro2、nb2o5、ta2o5、sno2、iro2、ruo2、混合金属氧化物、石墨烯、其衍生物或其组合的涂层。在一个实施方案中，所述沉淀物是碳酸盐或磷酸盐。在一个实施方案中，所述沉淀物是碳酸钠。
[0063]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且将氢氧化钠添加到卤水中以中和来自所述离子交换材料的质子；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的反渗透单元，其中所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递到所述反渗透单元，从而使所述锂洗脱物与所述透水膜接触，其中来自所述锂洗脱物的水分子
穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述反渗透单元流体连通的热蒸发单元，其中所述热蒸发单元包括加热元件；g)将所述浓缩的锂洗脱物从所述反渗透单元传递至所述热蒸发单元，从而生产进一步浓缩的锂洗脱物；h)提供与所述热蒸发单元流体连通的纯化单元；i)将所述进一步浓缩的锂洗脱物从所述热蒸发单元传递至所述纯化单元，从而生产纯化的锂浓缩物；j)提供与所述纯化单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述纯化的锂浓缩物添加沉淀物；k)用所述沉淀物处理所述纯化的锂浓缩物以沉淀锂盐和残留洗脱物；l)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；m)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；n)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及o)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0064]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。
[0065]
在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。在一个实施方案中，所述方法还包括除所述酸溶液外，用碱处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，所述碱是ca(oh)2或naoh。
[0066]
在一个实施方案中，所述透水膜包含聚酰胺，芳族聚酰胺，聚乙烯胺，聚吡咯烷，聚呋喃，聚醚砜，聚砜，聚哌嗪酰胺，聚苯并咪唑啉，聚恶二唑，乙酰化纤维素，纤维素，具有磺化、羧化、磷酸化或其组合的替代官能化的聚合物，其它聚合物层或其组合。
[0067]
在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是氢氧化锂。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐为固体、水溶液或浆液。
[0068]
在一个实施方案中，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。
[0069]
在一个实施方案中，所述离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、其固溶体或其组合。
[0070]
在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料包含包覆离子交换颗粒。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒包括聚合物涂层。在一个实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的所述涂层包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，所述离子交换材料是粉末或浆液的形式。
[0071]
在一个实施方案中，所述酸溶液是盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合的溶液。
[0072]
在一个实施方案中，所述离子导电膜是阳离子导电膜或阴离子导电膜。在一个实施方案中，所述阳离子导电膜或所述阴离子导电膜包含磺化的基于四氟乙烯的氟聚合物-共聚物、磺化的四氟乙烯、磺化的氟聚合物、mk-40、共聚物或其组合。在一个实施方案中，所述阴离子导电膜包括官能化的聚合物结构。在一个实施方案中，所述聚合物结构包含聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。
[0073]
在一个实施方案中，所述阳离子导电膜允许锂离子的转移，但阻止阴离子基团的转移。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1μm至约1000μm。在一个实施方案中，所述离子导电膜的厚度为约1mm至约10mm。在一个实施方案中，所述电极包含钛、铌、锆、钽、镁、二氧化钛、其氧化物或其组合。
[0074]
在一个实施方案中，所述电极还包括铂、tio2、zro2、nb2o5、ta2o5、sno2、iro2、ruo2、混合金属氧化物、石墨烯、其衍生物或其组合的涂层。在一个实施方案中，所述沉淀物是碳酸盐或磷酸盐。在一个实施方案中，所述沉淀物是碳酸钠。援引并入
[0075]
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用而并入。
附图说明
[0076]
本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下对其中利用到本发明的原理的说明性实施方式加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好理解，在这些附图中：
[0077]
图1示出了包含离子交换柱、混合罐、沉降罐和再循环罐的再循环间歇系统；
[0078]
图2示出了包含离子交换柱、混合罐和再循环罐的再循环间歇系统；
[0079]
图3示出了包含卤水回路、水洗涤回路和酸回路的柱切换系统(column interchange system)；
[0080]
图4示出了包含卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路的柱切换系统；
[0081]
图5示出了包含罐、碱混合罐和用于容纳离子交换珠的可渗透隔室的搅拌罐系统；
[0082]
图6示出了带端口的离子交换柱系统，其包含沿着柱的长度具有用于注入碱的多个端口的离子交换柱；
[0083]
图7示出了使用化学沉淀通过licl从卤水生产li2co3的集成系统；
[0084]
图8示出了使用化学沉淀通过li2so4从卤水生产li2co3的集成系统；
[0085]
图9示出了使用膜电解通过li2so4从卤水生产lioh的集成系统；
[0086]
图10示出了使用膜电解通过licl从卤水生产lioh的集成系统；
[0087]
图11示出了使用蒸发从卤水生产licl的集成系统；
[0088]
图12示出了使用化学沉淀通过li2so4从卤水生产lioh的集成系统；
[0089]
图13示出了包覆离子交换颗粒；
[0090]
图14示出了多孔离子交换珠；
[0091]
图15示出了用于生产碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电渗析再生hcl和naoh；
[0092]
图16示出了用于生产碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电渗析再生h2so4和naoh；以及
[0093]
图17示出了用于生产碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电解再生hcl和naoh。
具体实施方式
[0094]
术语“锂”、“锂离子”和“li
+”在本说明书中可互换使用，并且除非特别指出相反的情况，否则这些术语是同义的。术语“氢”、“氢离子”、“质子”和“h
+”在本说明书中可互换使用，并且除非特别指出相反的情况，否则这些术语是同义的。
[0095]
锂是电池和其他技术的基本元素。锂存在于多种液体资源中，包括天然和合成卤水以及来自矿物、粘土和回收产品的浸出液。使用基于无机离子交换材料的离子交换过程从这种液体资源中任选地提取锂。这些无机离子交换材料在释放氢的同时从液体资源吸收锂，然后在吸收氢的同时在酸中洗脱锂。任选地重复该离子交换过程以从液体资源中提取锂以产生浓锂溶液。浓锂溶液任选地被进一步加工成用于电池工业或其他工业的化学品。
[0096]
离子交换材料任选地形成珠子，并且珠子被任选地装载到用于锂提取的离子交换柱、搅拌罐反应器、其他反应器或反应器系统中。卤水、酸和其他溶液的交替流动任选地流过离子交换柱、反应器或反应器系统，以从卤水中提取锂并产生锂浓缩物，然后使用酸将其从柱中洗脱出来。当卤水流过离子交换柱、反应器或反应器系统时，离子交换材料在释放氢的同时吸收锂，其中锂和氢均为阳离子。锂吸收过程中氢的释放将酸化卤水并限制锂吸收，除非任选地将卤水的ph维持在合适的范围内以促进热力学上有利的锂吸收和伴随的氢释放。在一个实施方案中，通过添加碱以中和从离子交换材料释放到液体资源中的质子，将液体资源的ph保持在设定点附近。
[0097]
为了控制卤水的ph并使ph保持在适于在离子交换柱中锂吸收的范围内，以固体、水溶液或其他形式任选地向卤水中添加诸如naoh、ca(oh)2、cao、koh或nh3等碱。对于含有诸如mg、ca、sr或ba等二价离子的卤水，向卤水中添加碱可能导致诸如mg(oh)2或ca(oh)2等固体沉淀，这会给离子交换反应造成问题。这些沉淀物至少以三种方式造成问题。首先，沉淀可以从溶液中去除碱，从而使溶液中可用于中和质子并将ph保持在适合在离子交换柱中锂吸收的范围内的碱减少。其次，由于添加碱而形成的沉淀物会堵塞离子交换柱，包括堵塞离子交换珠的表面和孔以及离子交换珠之间的空隙。这种堵塞可以阻止锂进入珠子和被离子交换材料吸收；堵塞还会在柱中造成较大的压头。第三，在酸洗脱期间，柱中的沉淀物溶解，从而污染由离子交换系统产生的锂浓缩物。为了使离子交换珠从卤水中吸收锂，卤水的理想ph范围任选地为5至7，优选的ph范围任选地为4至8，可接受的ph范围任选地为1至9。在一个实施方案中，卤水的ph范围任选地为约1至约14、约2至约13、约3至约12、约4至约12、约4.5至约11、约5至约10、约5至约9、约2至约5、约2至约4、约2至约3、约3至约8、约3至约7、约3至约6、约3至约5、约3至约4、约4至约10、约4至约9、约4至约8、约4至约7、约4至约6、约4至约5、约5至约6、约5至约7、约5至约8、约6至约7、约6至约8或约7至约8。
用于锂提取、纯化和转化的集成系统
[0098]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于锂提取、纯化和转化的集成系统，其形式允许有效利用化学输入物。该集成系统的功能是：使用离子交换系统从液体资源中提取锂离子，从离子交换系统中产生锂洗脱物溶液，任选地浓缩和/或纯化锂洗脱物溶液以形成纯化的锂浓缩物，并任选地将锂洗脱物溶液或纯化的锂浓缩物转化为精制的溶液或材料。集成系统包括用于酸和/或碱试剂的再循环环路。
[0099]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于锂提取、纯化和转化的集成化学设备，其形式允许有效利用化学输入物。这些集成化学设备的功能是：使用离子交换系统从液体资源中提取锂离子，从离子交换系统中产生锂洗脱物溶液，任选地浓缩和/或纯化锂洗脱物溶液以形成纯化的锂浓缩物，并任选地将锂洗脱物溶液或纯化的锂浓缩物转化为精制的溶液或材料。集成化学设备包括用于酸和/或碱试剂的再循环环路。
[0100]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子并将锂离子转化为精制锂化学品的集成系统，其包括：a)离子交换材料；b)用于选择性锂吸收的离子交换系统，其具有用于增加系统中液体资源的ph的ph调节装置，该系统使用酸洗脱锂盐溶液；c)一个或多个用于处理锂盐溶液以形成精制锂化学品的处理系统；以及d)一个或多个用于酸的再利用的再循环和/或再生环路。本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂浓缩物的集成系统，其包括：a)离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料，并且其中所述离子交换单元允许：(i)使离子交换材料与液体资源接触以产生富锂的离子交换材料；以及(ii)通过酸化溶液处理富锂的离子交换材料；b)膜电池，其中所述膜电池包括(i)包含电化学还原电极的第一隔室，(ii)包含电化学氧化电极的第二隔室，以及(iii)至少将所述第一隔室与所述第二隔室分开的离子导电膜；c)再循环环路，其能够将所述酸化溶液从所述膜电池输送到所述离子交换单元，其中所述离子交换单元、所述膜电池和所述再循环系统流体连通。
[0101]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，透水膜包含聚酰胺、芳族聚酰胺、聚乙烯胺、聚吡咯烷、聚呋喃或其他聚合物层。在一个实施方案中，透水膜包含聚醚砜、聚砜、聚哌嗪-酰胺、聚苯并咪唑啉、聚恶二唑、乙酰化纤维素、纤维素或具有替代官能化诸如磺化、羧化或磷酸化的其他聚合物或其他聚合物层。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述膜电池流体连通的结晶器。
[0102]
在一个实施方案中，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。在一个实施方案中，离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为
0.1-10并且y为0.1-10。
[0103]
在一个实施方案中，离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚合物。在一个实施方案中，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0104]
在另一方面，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0105]
在另一方面，涂层材料包含聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(peek)、聚砜、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)、聚(三氟氯乙烯)(pctfe)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚氟乙烯(pvf)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟化弹性体、三氟氯乙烯偏二氟乙烯(fkm)、全氟聚醚(pfpe)、全氟磺酸(nafion)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(pan)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。
[0106]
在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0107]
在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔珠的形式。在一个实施方案中，离子交换材料是粉末的形式。在一个实施方案中，所述酸溶液是h2so4或hcl的溶液。
[0108]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成系统，其包括：a)离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料，并且所述离子交换材料允许：(i)使离子交换材料与液体资源接触以产生富锂的离子交换材料；以及(ii)通过酸化溶液处理富锂的离子交换材料以产生具有残留酸的锂洗脱物溶液；b)酸回收单元，其中从所述锂洗脱物溶液中回收残留酸，使得回收的酸可被再循环到所述离子交换单元；以及c)化学沉淀单元。
[0109]
在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述化学沉淀单元流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，透水膜包含聚酰胺、芳族聚酰胺、聚乙烯胺、聚吡咯烷、聚呋喃或其他聚合物层。在一个实施方案中，透水膜包含聚醚砜、聚砜、聚哌嗪-酰胺、聚苯并咪唑啉、聚恶二唑、乙酰化纤维素、纤维素或具有替代官能化诸如磺化、羧化或磷酸化的其他聚合物或其他聚合物层。在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括与所述膜电池流体连通的结晶器。在一个实施方案中，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。在一个实施方案中，离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。在一个实施方案中，离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚合物。在一个实施方案中，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0110]
在另一方面，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0111]
在另一方面，涂层材料包含聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(peek)、聚砜、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)、聚(三氟氯乙烯)(pctfe)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚氟乙烯(pvf)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟化弹性体、三氟氯乙烯偏二氟乙烯(fkm)、全氟聚醚(pfpe)、全氟磺酸(nafion)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(pan)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。
[0112]
在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0113]
在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔珠的形式。在一个实施方案中，离子交换材料是粉末的形式。在一个实施方案中，所述酸溶液是h2so4或hcl的溶液。
[0114]
本文所述的本发明的一个方面是用于锂提取、纯化和转化的集成系统，其包括：a)离子交换材料；b)一个或多个包含离子交换材料的离子交换系统，其功能是从液体资源中提取锂离子并将锂离子洗脱到锂洗脱物中；c)任选的一个或多个用于浓缩和/或纯化锂洗脱物以形成锂浓缩物、纯化的锂洗脱物或纯化的锂浓缩物的装置；和d)任选的一个或多个用于将锂浓缩物、纯化的锂洗脱物或纯化的锂浓缩物转化为一种或多种精制的锂溶液或化合物的装置。在一个实施方案中，包括酸和碱的试剂被再利用和再生以提高集成系统的效率。
[0115]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、
晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0116]
在一个实施方案中，锂盐溶液是氯化锂溶液，并且酸是盐酸。在一个实施方案中，锂盐溶液是硫酸锂溶液，并且酸是硫酸。在一个实施方案中，精制的锂化学品是碳酸锂。在一个实施方案中，精制的锂化学品是氢氧化锂。在一个实施方案中，精制的锂化学品是氯化锂。在一个实施方案中，精制的锂化学品是硫酸锂。在一个实施方案中，精制的锂化学品是磷酸锂。在一个实施方案中，精制的锂化学品是锂金属。在一个实施方案中，精制的锂化学品是固体。在一个实施方案中，精制的锂化学品以水溶液或浆液的形式。在一个实施方案中，酸是盐酸，锂盐溶液是包含未反应的hcl的氯化锂盐溶液，并且将未反应的hcl回收并再循环到离子交换系统。在一个实施方案中，通过蒸馏回收hcl。在一个实施方案中，通过膜蒸馏回收hcl。用于分解残留洗脱物的系统
[0117]
本文所述的本发明的一个方面是用于锂提取、纯化以及将锂转化为纯化形式的系统。该系统可用于使用离子交换从液体资源中提取锂离子、产生锂洗脱物、处理锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物、进一步处理残留洗脱物以产生可再循环回到锂提取过程的酸化和碱化溶液。
[0118]
在一个实施方案中，该系统包括用于选择性锂提取的离子交换系统。在一个实施方案中，离子交换系统产生锂溶液，其中酸和碱用于驱动锂的释放和吸收。在一个实施方案中，该系统用于浓缩、中和以及纯化锂溶液以生产锂浓缩物。在一个实施方案中，该系统用于通过添加碳酸钠从锂浓缩物中沉淀锂以产生钠溶液。在一个实施方案中，该系统从钠溶液中回收锂离子。在一个实施方案中，该系统将钠溶液转化为酸化或碱化的溶液。
[0119]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法。在一个实例中，在使液体资源经受本文所述的离子交换过程之后，产生锂洗脱物。使锂洗脱物经受电解，这可以产生酸化溶液和锂盐溶液。然后可以使锂盐溶液结晶以产生纯化的锂盐，然后可以将酸化溶液再循环回到离子交换过程中。
[0120]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使用ph调节使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子进行交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；e)将所述锂洗脱物传递至所述电化学电池；f)使所述电化学电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；g)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及h)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0121]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0122]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述反渗透单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述浓缩的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述浓缩的锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；i)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0123]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0124]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单
元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件；e)将所述锂洗脱物传递至所述热蒸发单元中以产生浓缩的锂浓缩物；f)提供与所述热蒸发单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述浓缩的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；i)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0125]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0126]
本文提供的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的纯化单元；e)将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述纯化的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述纯化的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；h)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及i)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0127]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化
li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0128]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；e)将所述锂洗脱物传递至所述电化学电池；f)使所述电化学电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；g)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的结晶器；h)使所述锂盐溶液结晶到所述结晶器中以形成所述纯化的锂盐；以及i)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0129]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0130]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使用ph调节使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生
锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述浓缩的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；i)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0131]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0132]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使用ph调节使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件；e)将所述锂洗脱物传递至所述热蒸发单元中以产生浓缩的锂浓缩物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述浓缩的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；i)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0133]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该
碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0134]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使用ph调节使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的纯化单元；e)将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；g)将所述纯化的锂洗脱物传递至所述电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述纯化的锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；i)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0135]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0136]
本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使用ph调节使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材
料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)作为电化学还原电极的第一电极，(ii)电化学氧化的第二电极，以及(iii)将所述第一电极与所述第二电极分开的离子-导电溶液；e)将所述锂洗脱物传递至所述电化学电池；f)使所述电化学电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和锂盐溶液；g)提供与所述离子交换单元和所述电化学电池流体连通的结晶器；h)使所述锂盐溶液结晶以形成所述纯化的锂盐；以及i)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0137]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0138]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法。在一个实例中，在使液体资源经受本文所述的离子交换过程之后，产生锂洗脱物。然后可以处理锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物。然后使残留洗脱物经受电解，这可以产生酸化溶液和碱化溶液。然后可以将这些酸化溶液和碱化溶液再循环回到系统的离子交换过程中。
[0139]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；e)将所述锂洗脱物传递至所述结晶器；f)用沉淀物处理所述结晶器中的所述锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；g)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；h)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；i)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及j)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0140]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯
化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0141]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)在ph调节期间，使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；e)将所述锂洗脱物传递至所述结晶器；f)用沉淀物处理所述结晶器中的所述锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；g)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；h)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；i)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及j)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0142]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0143]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材
料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述结晶器流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述反渗透单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述浓缩的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0144]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0145]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的热蒸发单元，其中所述热蒸发单元包括加热元件；e)将所述锂洗脱物传递至所述热蒸发单元中以产生浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述浓缩的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0146]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液
中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0147]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的纯化单元；e)将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述纯化的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述纯化的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0148]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0149]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)在ph调节期间，使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述
离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元和所述结晶器流体连通的反渗透单元，并且所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述反渗透单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述浓缩的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0150]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0151]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)在ph调节期间，使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的热蒸发单元，其中所述热蒸发单元包括加热元件；e)将所述锂洗脱物传递至所述热蒸发单元中以产生浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述浓缩的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述浓缩的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将
所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0152]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0153]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)在ph调节期间，使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的纯化单元；e)将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物；f)提供与所述离子交换单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述锂洗脱物添加沉淀物；g)将所述纯化的锂洗脱物传递至所述结晶器；h)用沉淀物处理所述结晶器中的所述纯化的锂洗脱物以沉淀锂盐和残留洗脱物；i)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；j)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；k)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及l)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0154]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、
晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0155]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法。在一个实例中，在使液体资源经受本文所述的离子交换过程之后，产生锂洗脱物。然后可以将锂浓缩至少一次，并可以纯化其他选择的金属离子。然后可以处理纯化的锂浓缩物以沉淀锂盐和残留洗脱物。然后可以使残留洗脱物经受电解以产生酸化溶液和碱化溶液，然后可以将酸化溶液和碱化溶液循环回到离子交换过程中。
[0156]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中生产纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且将氢氧化钠添加到卤水中以中和来自离子交换材料的质子；c)用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的反渗透单元，其中所述反渗透单元包括透水膜；e)将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递到所述反渗透单元，从而使所述锂洗脱物与所述透水膜接触，其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物；f)提供与所述反渗透单元流体连通的热蒸发单元，其中所述热蒸发单元包括加热元件；g)将所述浓缩的锂洗脱物从所述反渗透单元传递至所述热蒸发单元，从而生产进一步浓缩的锂洗脱物；h)提供与所述热蒸发单元流体连通的纯化单元；i)将所述进一步浓缩的锂洗脱物从所述热蒸发单元传递至所述纯化单元，从而生产纯化的锂浓缩物；j)提供与所述纯化单元流体连通的结晶器，其中所述结晶器被配置为向所述纯化的锂浓缩物添加沉淀物；k)用所述沉淀物处理所述纯化的锂浓缩物以沉淀锂盐和残留洗脱物；l)提供与所述结晶器流体连通的电化学电池，其中所述电化学电池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；m)将所述残留洗脱物传递至所述电化学电池；n)使所述电化学电池中的所述残留洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述残留洗脱物的电解以产生酸化溶液和碱化溶液；以及o)将所述酸化溶液和所述碱化溶液从所述电化学电池再循环到a)至c)的所述离子交换单元的任何一个。
[0157]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0158]
本文所述的本发明的一个方面是一种生产碳酸锂的方法，其包括：使锂选择性离子交换介质与卤水接触以吸收锂并释放质子，同时将碱添加到卤水中以中和质子，使所述锂选择性离子交换介质与水接触以去除介质中的残留卤水，使所述锂选择性离子交换介质与酸接触以吸收质子，同时释放锂离子并产生锂溶液，纯化并浓缩锂溶液，通过添加碳酸钠将锂沉淀为碳酸锂，得到钠溶液，任选地从钠溶液中回收锂，将钠溶液转化为酸和碱，再利用酸从锂选择性离子交换介质中洗脱锂，并再利用碱中和从锂选择性离子交换介质释放到卤水中的质子。在一个实施方案中，存在：一种用于浓缩、中和并纯化锂溶液以生产锂浓缩物的系统，一种用于通过添加碳酸钠从锂浓缩物中沉淀锂、产生钠溶液的系统，任选的一种用于从钠溶液中回收锂的系统，一种用于将钠溶液转化为酸和碱的系统。
[0159]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0160]
在一些实施方案中，使用锂提取系统从卤水中提取锂，其中锂溶液从离子交换柱、搅拌罐反应器或其他反应器系统中的离子交换珠、颗粒、材料或其他介质洗脱，并且锂溶液任选地被进行浓缩、ph中和以及纯化以去除物质，例如mg、ca、sr、mn、fe和/或b，并用碳酸钠和/或氢氧化钠处理以沉淀碳酸锂，同时留下具有低含量的mg、ca和其他杂质的钠溶液。该钠溶液可以用锂提取系统处理以从钠溶液中回收锂。然后可以将钠溶液转化为酸和碱，所述酸和碱被再用作锂提取系统中的试剂。
[0161]
在一些实施方案中，使用硫酸或盐酸从锂提取系统中洗脱锂，从而产生硫酸锂或氯化锂。在一些实施方案中，将硫酸锂或氯化锂与碳酸钠一起作为试剂加入以产生碳酸锂沉淀物和包含硫酸钠或氯化钠的母液。在一些实施方案中，使用电渗析、电解或其他方法将硫酸钠或氯化钠母液转化为酸和碱。在一些实施方案中，从母液产生氢氧化钠碱。在一些实施方案中，由母液产生的氢氧化钠碱用于在从卤水吸收锂期间中和质子。在一些实施方案中，由母液产生的氢氧化钠碱在集成的锂提取系统中用于ph校正、离子交换、纯化或其他目的。在一些实施方案中，从母液产生硫酸或盐酸。在一些实施方案中，将从母液产生的硫酸或盐酸用于锂提取系统中以从离子交换介质洗脱锂。在一些实施方案中，酸和/或碱在现场外或在现场用于与锂提取相关或无关的目的。
[0162]
在一些实施方案中，用碳酸钠处理锂溶液以沉淀碳酸锂以产生含有残留碳酸盐物质的钠溶液。在一些实施方案中，通过使钠溶液通过锂提取系统使那些碳酸盐物质转化为二氧化碳，该锂提取系统降低钠溶液的ph，从而将碳酸盐阴离子转化为二氧化碳。在一些实施方案中，通过添加碳酸钠盐或溶液或其他碳酸盐或溶液来沉淀碳酸锂。在一些实施方案
中，在盐分解之前将盐酸或硫酸添加到含碳酸盐的锂溶液中。在一些实施方案中，在碳酸锂沉淀之后并且在盐分解之前，从钠溶液中去除碳酸盐。
[0163]
本文所述的方法可受益于母液的电解。在一个实施方案中，再生的酸和碱用于锂提取单元中。这可以允许碳酸锂的生产，而无需供应大量的酸溶液和碱溶液。这也可以消除处置母液的需要。这些使得能够使用本文所述的方法实现低成本的锂生产。
[0164]
一方面，本公开内容提供一种用于从液体资源中生产氢氧化锂粉末的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的膜电池，其中所述膜电池包括(i)包含电化学还原电极的第一隔室，(ii)包含电化学氧化电极的第二隔室，以及(iii)将所述第一隔室与所述第二隔室分开的离子导电膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述膜电池；f)使所述膜电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和氢氧化锂溶液；g)使所述氢氧化锂溶液结晶以形成氢氧化锂粉末；以及h)将所述酸化溶液从所述膜电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0165]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0166]
一方面，本公开内容提供一种用于从液体资源中生产氢氧化锂粉末的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的电解池，其中所述电解池包括(i)第一电化学还原电极和(ii)第二电化学氧化电极；e)将所述锂洗脱物传递至所述膜电池；f)使所述膜电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和氢氧化锂溶液；g)使所述氢氧化锂溶液结晶以形成氢氧化锂粉末；以及h)将所述酸化溶液从所述膜电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0167]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯
化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0168]
一方面，本公开内容提供一种用于从液体资源中生产碳酸锂粉末的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且将氢氧化钠添加到卤水中以中和来自离子交换材料的质子；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)从锂洗脱物溶液中去除水以产生锂浓缩物溶液；e)纯化锂锂浓缩物溶液以产生纯化的锂溶液；f)使所述纯化的锂溶液与碳酸钠溶液反应以沉淀碳酸锂产物并产生钠副产物溶液；g)将钠副产物溶液传递至电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述钠副产物溶液经受电流，其中所述电流引起所述钠副产物溶液的电解以产生酸化溶液和氢氧化钠溶液；i)将所述氢氧化钠溶液从所述电化学电池再循环到b)的所述离子交换单元；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0169]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0170]
一方面，本公开内容提供一种用于从液体资源中生产磷酸锂粉末的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料，并且将氢氧化钠添加到卤水中以中和来自离子交换材料的质子；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)从锂洗脱物溶液中去除水以产生锂浓缩物溶液；e)纯化锂锂浓缩物溶
液以产生纯化的锂溶液；f)使所述纯化的锂溶液与磷酸盐溶液反应以沉淀磷酸锂产物并产生钠副产物溶液；g)将钠副产物溶液传递至电化学电池；h)使所述电化学电池中的所述钠副产物溶液经受电流，其中所述电流引起所述钠副产物溶液的电解以产生酸化溶液和氢氧化钠溶液；i)将所述氢氧化钠溶液从所述电化学电池再循环到b)的所述离子交换单元；以及j)将所述酸化溶液从所述电化学电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0171]
在一个实施方案中，离子交换单元中的离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合；其中x为0.1-10并且y为0.1-10。在一个实施方案中，离子交换单元中的离子交换材料选自lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7或li2cup2o7。
[0172]
在一个实施方案中，离子交换单元中的离子交换材料包含包覆离子交换颗粒、未包覆离子交换颗粒或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚合物。在一个实施方案中，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0173]
在另一方面，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0174]
在另一方面，涂层材料包含聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(peek)、聚砜、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)、聚(三氟氯乙烯)(pctfe)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚氟乙烯(pvf)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟化弹性体、三氟氯乙烯偏二氟乙烯(fkm)、全氟聚醚(pfpe)、全氟磺酸(nafion)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(pan)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。
[0175]
在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0176]
在一个实施方案中，离子交换单元中的离子交换材料包含包覆离子交换颗粒。在一个实施方案中，离子交换单元中的离子交换材料是粉末或浆液的形式。
[0177]
在一个实施方案中，方法的酸溶液是盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合的溶液。
[0178]
在一些实施方案中，将碳酸锂晶体研磨到平均粒径低于约100微米、低于约50微米、低于约20微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约2微米、低于约1微米或大于约100微米的尺寸范围内。在一个实施方案中，将氢氧化锂处理成丸粒。电解
[0179]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂浓缩物的
集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的膜电池，其中所述膜电池包括(i)包含电化学还原电极的第一隔室，(ii)包含电化学氧化电极的第二隔室，以及(iii)至少将所述第一隔室与所述第二隔室分开的离子导电膜；e)将所述锂洗脱物传递至所述膜电池；f)使所述膜电池中的所述锂洗脱物经受电流，其中所述电流引起所述锂洗脱物的电解以产生酸化溶液和所述纯化锂浓缩物；以及g)将所述酸化溶液从所述膜电池再循环到c)的所述离子交换单元。
[0180]
在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂的离子交换材料。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中产生所述锂洗脱物。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述膜电池。在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢的离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。在一个实施方案中，所述方法还包括除所述酸溶液外，用碱处理所述富锂离子交换材料。在一个实施方案中，所述碱是ca(oh)2或naoh。
[0181]
在一个实施方案中，处理系统之一是膜电解系统。在一个实施方案中，膜电解系统产生锂盐溶液和酸，该酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，膜电解系统将硫酸锂溶液转化为氢氧化锂溶液和硫酸溶液，硫酸溶液返回到离子交换系统。在一个实施方案中，膜电解系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液和盐酸，盐酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，膜电解系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液、氢气和氯气，并且氢气和氯气转化为盐酸，盐酸返回到离子交换系统。
[0182]
在一个实施方案中，处理系统之一是电化学电池系统。在一个实施方案中，电化学电池系统产生锂盐溶液和酸，该酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电化学电池系统将硫酸锂溶液转化为氢氧化锂溶液和硫酸溶液，硫酸溶液返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电化学电池系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液和盐酸，盐酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电化学电池系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液、氢气和氯气，并且氢气和氯气转化为盐酸，盐酸返回到离子交换系统。
[0183]
在一个实施方案中，处理系统之一是电渗析系统。在一个实施方案中，电渗析系统产生锂盐溶液和酸，该酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电渗析系统将硫酸锂溶液转化为氢氧化锂溶液和硫酸溶液，硫酸溶液返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电渗析系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液和盐酸，盐酸返回到离子交换系统。在一个实施方案中，电渗析系统将氯化锂溶液转化为氢氧化锂溶液、氢气和氯气，并且氢气和氯气转化为盐酸，盐酸返回到离子交换系统。
[0184]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括一个或多个电解系统。在一个实施方案中，电解系统包括一个或多个膜电解池。在一个实施方案中，电解系统将锂盐溶液转化以形成氢氧化锂溶液、酸化溶液和任选的稀锂盐溶液。在一个实施方案中，锂盐溶液是或来
源于由离子交换系统产生的锂洗脱物溶液，该锂洗脱物溶液任选地已被浓缩和/或纯化。在一个实施方案中，将来自电解系统的酸化溶液返回至离子交换系统以洗脱更多的锂洗脱物溶液。
[0185]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括一个或多个电解系统。在一个实施方案中，电解系统包括一个或多个电化学电池。在一个实施方案中，电解系统将锂盐溶液转化以形成氢氧化锂溶液、酸化溶液和任选的稀锂盐溶液。在一个实施方案中，锂盐溶液是或来源于由离子交换系统产生的锂洗脱物溶液，该锂洗脱物溶液任选地已被浓缩和/或纯化。在一个实施方案中，将来自电解系统的酸化溶液返回至离子交换系统以洗脱更多的锂洗脱物溶液。
[0186]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括一个或多个电解系统。在一个实施方案中，电解系统包括一个或多个电渗析电池。在一个实施方案中，电解系统将锂盐溶液转化以形成氢氧化锂溶液、酸化溶液和任选的稀锂盐溶液。在一个实施方案中，锂盐溶液是或来源于由离子交换系统产生的锂洗脱物溶液，该锂洗脱物溶液任选地已被浓缩和/或纯化。在一个实施方案中，将来自电解系统的酸化溶液返回至离子交换系统以洗脱更多的锂洗脱物溶液。
[0187]
在一个实施方案中，锂盐溶液包含来自离子交换系统的未反应的酸。在一个实施方案中，将来自离子交换系统的锂盐溶液中的未反应的酸通过电解系统，并进一步酸化以形成酸化溶液。在一个实施方案中，将来自离子交换系统的锂盐溶液纯化以去除杂质而不中和锂盐溶液中的未反应的酸，然后将其进料到电解系统中。
[0188]
在一个实施方案中，通过电解系统产生的酸化溶液包含来自进料到电解系统中的锂盐溶液的锂离子。在一个实施方案中，含有锂离子的酸化溶液离开电解系统，并被进料回到离子交换系统以洗脱锂，以产生更多的锂盐溶液。
[0189]
在电解系统的一个实施方案中，电解池是电化学电池。在电化学电池的一个实施方案中，膜可以是阳离子导电和/或阴离子导电的膜。在一个实施方案中，电化学电池是具有阳离子导电膜的两室电池，其允许锂离子在腔室之间转移，但是防止诸如氯、硫酸根和氢氧根的阴离子基团的转移。
[0190]
在电解系统的一个实施方案中，电解池是电渗析电池。在电渗析电池的一个实施方案中，膜可以是阳离子导电和/或阴离子导电的膜。在一个实施方案中，电渗析电池是具有阳离子导电膜的两室电池，其允许锂离子在腔室之间转移，但是防止诸如氯、硫酸根和氢氧根的阴离子基团的转移。
[0191]
在电解系统的一个实施方案中，电解池是膜电解池。在膜电解池的一个实施方案中，膜可以是阳离子导电和/或阴离子导电的膜。在一个实施方案中，膜电解池是具有阳离子导电膜的两室电池，其允许锂离子在腔室之间转移，但是防止诸如氯、硫酸根和氢氧根的阴离子基团的转移。
[0192]
在一个实施方案中，膜电解池是三室电池，其具有阳离子导电膜，该阳离子导电膜允许锂离子转移，将具有电化学还原电极的隔室与中心隔室隔开；并具有阴离子导电膜，该阴离子导电膜允许阴离子的转移，将具有电化学氧化电极的隔室与中心隔室隔开。在一个实施方案中，阳离子导电膜防止诸如氯离子、硫酸根或氢氧根的阴离子的转移。在一个实施方案中，阴离子导电膜防止诸如锂、钠或质子的阳离子的转移。
[0193]
在膜电解池的一个实施方案中，膜可以包括磺化四氟乙烯、磺化含聚合物、mk-40、共聚物、其他膜材料、复合材料或其组合。在膜电解池的一个实施方案中，阳离子交换膜包括官能化的聚合物结构，该结构可以是磺化四氟乙烯、磺化含聚合物、共聚物、不同的聚合物、聚合物的复合材料或其组合。在膜电解池的一个实施方案中，阳离子交换膜的聚合物结构被砜基、羧酸基、磷酸基、其他带负电荷的官能团或其组合官能化。
[0194]
在电化学电池的一个实施方案中，膜可以包括磺化四氟乙烯、磺化氟聚合物、mk-40、共聚物、其他膜材料、复合材料或其组合。在电化学电池的一个实施方案中，阳离子交换膜包括官能化的聚合物结构，该结构可以是磺化四氟乙烯、磺化氟聚合物、共聚物、不同的聚合物、聚合物的复合材料或其组合。在电化学电池的一个实施方案中，阳离子交换膜的聚合物结构被砜基、羧酸基、磷酸基、其他带负电荷的官能团或其组合官能化。
[0195]
在电渗析电池的一个实施方案中，膜可以包括磺化四氟乙烯、磺化氟聚合物、mk-40、共聚物、其他膜材料、复合材料或其组合。在电渗析电池的一个实施方案中，阳离子交换膜包括官能化的聚合物结构，该结构可以是磺化四氟乙烯、磺化氟聚合物、共聚物、不同的聚合物、聚合物的复合材料或其组合。在电渗析电池的一个实施方案中，阳离子交换膜的聚合物结构被砜基、羧酸基、磷酸基、其他带负电荷的官能团或其组合官能化。
[0196]
在膜电解池的一个实施方案中，阴离子交换膜包括官能化的聚合物结构。聚合物结构可以包括聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。在膜的一个实施方案中，官能团是聚合物主链的一部分。在膜的一个实施方案中，使用等离子体技术、辐射接枝或通过其他官能化反应添加官能团。在膜的一个实施方案中，官能团可以是苄基三烷基铵、烷基侧链季铵基、交联二铵基、奎宁环系的季铵基、咪唑鎓基、吡啶鎓基、五甲基胍鎓基、碱稳定化的季鏻基、含阳离子基团的金属、其他含阳离子基团或其组合。
[0197]
在电化学电池的一个实施方案中，阴离子交换膜包括官能化的聚合物结构。聚合物结构可以包括聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。在膜的一个实施方案中，官能团是聚合物主链的一部分。在膜的一个实施方案中，使用等离子技术、辐射接枝或通过其他官能化反应添加官能团。在膜的一个实施方案中，官能团可以是苄基三烷基铵、烷基侧链季铵基、交联二铵基、奎宁环系的季铵基、咪唑鎓基、吡啶鎓基、五甲基胍鎓基、碱稳定化的季鏻基、含阳离子基团的金属、其他含阳离子基团或其组合。
[0198]
在电渗析电池的一个实施方案中，阴离子交换膜包括官能化的聚合物结构。聚合物结构可以包括聚亚芳基醚、聚砜、聚醚酮、聚苯撑、全氟化聚合物、聚苯并咪唑、聚环氧氯丙烷、不饱和聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯基苄氯、聚磷腈、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚
氯乙烯、聚偏二氟乙烯、这些聚合物的变体或其它种类的聚合物或其复合物。在膜的一个实施方案中，官能团是聚合物主链的一部分。在膜的一个实施方案中，使用等离子技术、辐射接枝或通过其他官能化反应添加官能团。在膜的一个实施方案中，官能团可以是苄基三烷基铵、烷基侧链季铵基、交联二铵基、奎宁环系的季铵基、咪唑鎓基、吡啶鎓基、五甲基胍鎓基、碱稳定化的季鏻基、含阳离子基团的金属、其他含阳离子基团或其组合。
[0199]
在膜电解池的一个实施方案中，膜的厚度可以小于10μm、小于50μm、小于200μm、小于400μm或小于1,000μm。在膜电解池的一个实施方案中，膜的厚度可以大于1,000μm。在膜电解池的一个实施方案中，膜的厚度可以为约1μm至约1000μm、约1μm至约800μm、约1μm至约600μm、约1μm至约400μm、约1μm至约200μm、约1μm至约100μm、约1μm至约90μm、约1μm至约80μm、约1μm至约70μm、约1μm至约60μm、约1μm至约50μm、约1μm至约40μm、约1μm至约30μm、约1μm至约20μm、约1μm至约15μm或约1μm至约10μm。
[0200]
在电化学电池的一个实施方案中，膜的厚度可以小于10μm、小于50μm、小于200μm、小于400μm或小于1,000μm。在电化学电池的一个实施方案中，膜的厚度可以大于1,000μm。在电化学电池的一个实施方案中，膜的厚度可以为约1μm至约1000μm、约1μm至约800μm、约1μm至约600μm、约1μm至约400μm、约1μm至约200μm、约1μm至约100μm、约1μm至约90μm、约1μm至约80μm、约1μm至约70μm、约1μm至约60μm、约1μm至约50μm、约1μm至约40μm、约1μm至约30μm、约1μm至约20μm、约1μm至约15μm或约1μm至约10μm。
[0201]
在电渗析电池的一个实施方案中，膜的厚度可以小于10μm、小于50μm、小于200μm、小于400μm或小于1,000μm。在电渗析电池的一个实施方案中，膜的厚度可以大于1,000μm。在电渗析电池的一个实施方案中，膜的厚度可以为约1μm至约1000μm、约1μm至约800μm、约1μm至约600μm、约1μm至约400μm、约1μm至约200μm、约1μm至约100μm、约1μm至约90μm、约1μm至约80μm、约1μm至约70μm、约1μm至约60μm、约1μm至约50μm、约1μm至约40μm、约1μm至约30μm、约1μm至约20μm、约1μm至约15μm或约1μm至约10μm。
[0202]
在一个实施方案中，一种电解系统包含电解池，该电解池可以是两室电解池或三室电解池。
[0203]
在两室电解池的一个实施方案中，该电解池包括第一隔室，该第一隔室包含电化学氧化电极。锂盐溶液进入第一隔室并被转化为酸化溶液。在两室电解池的一个实施方案中，该电解池包括第二隔室，该第二隔室包含电化学还原电极。该第二隔室将水或稀lioh溶液作为输入，并产生更浓缩的lioh溶液作为输出。在一个实施方案中，隔室由限制阴离子传输的阳离子导电膜隔开。
[0204]
在三室电解池的一个实施方案中，该电解池包括第一隔室，该第一隔室包含电化学氧化电极。第一隔室将水或稀盐溶液作为输入，并产生酸化溶液作为输出。在三室电解池的一个实施方案中，该电解池包括第二隔室，该第二隔室包含电化学还原电极。该第二隔室将水或稀lioh溶液作为输入，并产生更浓缩的lioh溶液作为输出。在三室电解池的一个实施方案中，该电解池包括不包含电极的第三隔室，该第三隔室位于第一隔室和第二隔室之间，以浓锂盐溶液作为输入，并产生稀锂盐溶液作为输出。在一个实施方案中，第一隔室和第三隔室由限制阳离子传输的阴离子导电膜隔开。在一个实施方案中，第二隔室和第三隔室由限制阴离子传输的阳离子导电膜隔开。
[0205]
在电解池的一个实施方案中，电极可以包括钛、铌、锆、钽、镁、二氧化钛、其氧化物
或其组合。在电解池的一个实施方案中，电极可以包覆有铂、tio2、zro2、nb2o5、ta2o5、sno2、iro2、ruo2、pto
x
、混合金属氧化物、石墨烯、其衍生物或其组合。在电解池的一个实施方案中，电极可以包含钢、不锈钢、镍、镍合金、钢合金或石墨。
[0206]
在电解系统的一个实施方案中，锂盐溶液是任选地包含hcl的licl溶液。在电解系统的一个实施方案中，电化学氧化电极氧化氯离子以产生氯气。
[0207]
在电解系统的一个实施方案中，锂盐溶液是任选地包含h2so4的li2so4溶液。在电解系统的一个实施方案中，电化学氧化电极将水、氢氧根或其他物质氧化以产生氧气。
[0208]
在电解系统的一个实施方案中，电化学还原电极还原氢离子以产生氢气。在电解系统的一个实施方案中，包含电化学还原电极的室产生lioh溶液或增加溶液的lioh浓度。
[0209]
在电解系统的一个实施方案中，在hcl燃烧器中燃烧氯气和氢气以产生hcl。在一个实施方案中，hcl燃烧器是保持在大约100-300摄氏度的柱。在一个实施方案中，在hcl燃烧器中产生的hcl通过热交换被冷却并在吸收塔中被吸收到水中以产生hcl水溶液。在一个实施方案中，由hcl燃烧器产生的hcl溶液用于从离子交换系统洗脱锂。
[0210]
在一个实施方案中，进入电解系统的锂盐溶液中的锂浓度可以大于1,000mg/l、大于5,000mg/l、大于20,000mg/l、大于50,000mg/l或大于200,000mg/l。
[0211]
在一个实施方案中，离开电解系统的lioh溶液中的锂浓度可以大于1,000mg/l、大于1,000mg/l、大于5,000mg/l、大于20,000mg/l、大于50,000mg/l或大于200,000mg/l。
[0212]
在一个实施方案中，离开电解池的酸化溶液的ph可小于2、小于1或小于0。
[0213]
在一些实施方案中，膜电解池是具有多个隔室的电渗析电池。在一些实施方案中，电渗析电池可具有多于约两个、多于约五个、多于约10个或多于约二十个隔室。在一些实施方案中，电渗析电池可将li2so4溶液转化为lioh和h2so4溶液，可将na2so4溶液转化为naoh和h2so4溶液。
[0214]
在一些实施方案中，具有一个、两个、三个或更多个隔室的电化学电池用于将li2so4、licl、na2so4、nacl、k2so4、kcl、rb2so4、rbcl、cs2so4、cscl或其组合分解成酸溶液和碱溶液。在一些实施方案中，具有一个、两个、三个或更多个隔室的电化学电池用于将li2so4、licl、na2so4、nacl、k2so4、kcl、rb2so4、rbcl、cs2so4、cscl或其组合分解成酸溶液和碱溶液，其中酸用于从离子交换材料中洗脱锂，而碱用于中和从离子交换材料中释放的质子。化学沉淀
[0215]
本文所述的本发明的一个方面是一种用于从液体资源中产生纯化的锂盐的集成方法，其包括：a)提供离子交换单元，其中所述离子交换单元包括离子交换材料；b)使所述离子交换单元中的所述离子交换材料与所述液体资源接触，其中来自所述离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换，以在所述离子交换单元中产生富锂离子交换材料；c)用酸溶液处理所述富锂离子交换材料，其中来自所述富锂离子交换材料的所述锂离子与来自所述酸溶液的氢离子交换以产生锂洗脱物；d)提供与所述离子交换单元流体连通的化学沉淀单元，其中所述化学沉淀单元能够促进处理所述锂洗脱物以沉淀所述纯化的锂盐；e)将所述离子交换单元中的所述锂洗脱物传递至所述化学沉淀单元；以及f)在所述化学沉淀单元中处理所述锂洗脱物，以产生所述纯化的锂盐。
[0216]
在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是licl。在一个实施方案中，化学沉淀单元蒸
馏出hcl和水。在一个实施方案中，将所述hcl再循环到c)中。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是li2so4。在一个实施方案中，在所述化学沉淀单元中用na2co3处理所述纯化的锂盐以产生na2co3和li2co3。在一个实施方案中，在所述离子交换单元中处理所述富锂的离子交换材料。
[0217]
在一个实施方案中，所述锂洗脱物在所述离子交换单元中产生。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物从所述离子交换单元传递至所述化学沉淀单元。在一个实施方案中，其中在b)之前，用酸溶液处理所述离子交换单元中的所述离子交换材料，以在所述离子交换单元中产生富氢离子交换材料。在一个实施方案中，其中b)还包括ph调节，其中所述ph调节保持平衡，有利于来自所述富氢离子交换材料的氢离子与来自所述液体资源的锂离子交换。
[0218]
在一个实施方案中，处理系统之一是用于将锂盐溶液化学转化为碳酸锂。在一个实施方案中，将碳酸钠添加到锂盐溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，将co2添加到氢氧化锂溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，将na2co3的水溶液添加到氯化锂溶液中以沉淀li2co3。在一个实施方案中，将na2co3的水溶液添加到硫酸锂溶液中以沉淀li2co3。在一个实施方案中，将na2co3的水溶液添加到硫酸锂溶液中以沉淀li2co3，然后从剩余的硫酸盐溶液中去除水以沉淀na2so4。在一个实施方案中，通过在二氧化碳的存在下溶解碳酸锂，然后加热溶液以沉淀纯化的碳酸锂来纯化碳酸锂。在一个实施方案中，处理系统之一是用于将锂盐溶液化学转化为氢氧化锂。在一个实施方案中，将二价氢氧化物添加到硫酸锂溶液中以沉淀二价硫酸盐，同时将lioh保留在溶液中。在一个实施方案中，将ca(oh)2添加到硫酸锂溶液中以沉淀caso4，同时将lioh保留在溶液中。
[0219]
在集成系统的一个实施方案中，该集成系统包括一个或多个化学沉淀单元，以从溶液中沉淀锂离子以形成固体锂化合物。在一个实施方案中，化学沉淀单元用于沉淀li2co3、li3po4或lioh。在一个实施方案中，可以以固体、溶液或浆液的形式添加化学品以促进化学沉淀，并且这些化学品可以是碳酸盐、氢氧化物、碱或其他化学品。在一个实施方案中，可以以水溶液、固体或浆液的形式加入na2co3。在一个实施方案中，可以以水溶液、固体或浆液的形式加入诸如na3po4的其他沉淀剂。
[0220]
在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过将na2co3添加到所述锂洗脱物溶液中来沉淀li2co3的碳酸化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，所述系统还包括用于通过添加co2来纯化li2co3的碳酸氢化单元。在一个实施方案中，li2co3与co2气体反应以产生碳酸氢锂溶液，该碳酸氢锂溶液在沉淀纯化的li2co3之前被纯化。在一个实施方案中，使用离子交换介质纯化碳酸氢锂溶液以去除杂质，所述杂质包括镁、钙、锶、钡、硼、铁、过渡金属、其他杂质或其组合。在一个实施方案中，li2co3通过连续处理纯化。在一个实施方案中，用于纯化li2co3的单元可以包括溶解器、混合器、分散器、气体分散管、冷却器、用于分离固体和气体的罐馏井、晶体进料器、在线过滤器、热交换器、加热式气体密封结晶器、用于二氧化碳或水溶液的泵和管线、固液分离的过滤器或其他装置、母液排放口、二氧化碳源、筛盘、scheibel柱或其组合。
[0221]
在化学沉淀单元的一个实施方案中，用na2co3处理licl溶液以沉淀li2co3，同时将nacl留在溶液中。在化学沉淀单元的一个实施方案中，用na2co3处理li2so4溶液以沉淀
li2co3。在化学沉淀单元的一个实施方案中，用na2co3溶液处理li2so4溶液以首先沉淀li2co3，在此期间限制na2co3的量以避免na2so4沉淀，然后在单独的步骤中去除水以沉淀na2so4。在一个实施方案中，可以重复进行含锂的硫酸盐溶液的循环，该循环包括添加na2co3溶液以沉淀li2co3和去除水以沉淀na2so4。在一个实施方案中，在高于约50摄氏度、高于约60摄氏度、高于约70摄氏度、高于约80摄氏度、高于约85摄氏度、高于约90摄氏度、高于约95摄氏度、低于约100摄氏度、低于约95摄氏度、低于约90摄氏度、低于约85摄氏度、低于约80摄氏度、从约50摄氏度至约100摄氏度、从约60摄氏度至约100摄氏度、从约70摄氏度至约100摄氏度、从约80摄氏度至约100摄氏度、从约85摄氏度至约100摄氏度、从约90摄氏度至约100摄氏度、从约95摄氏度至约100摄氏度、从约80摄氏度至约95摄氏度、从约85摄氏度至约95摄氏度、从约90摄氏度至约95摄氏度、从约80摄氏度至约90摄氏度、从约85摄氏度至约90摄氏度的温度下沉淀li2co3。在一个实施方案中，在压力下沉淀li2co3以在高度升高时促使温度较高。在一些实施方案中，在高于约0米、高于约1,000米、高于约2,000米、高于约3,000米或高于约4,000米的高度处沉淀li2co3。在一些实施方案中，在低于约1.0atm、低于约0.95atm、低于约0.9atm、低于约0.85atm或低于约0.8atm的压力下沉淀li2co3。
[0222]
在一个实施方案中，使用一系列沉淀罐来处理li2so4溶液，并且沉淀li2co3和na2so4是分开的罐。在一个实施方案中，可以以最大化li2co3回收同时最小化na2so4沉淀的量将na2co3添加到li2so4溶液中。在一个实施方案中，可在沉淀期间添加li2co3、lioh或li3po4的晶种以促进这些物质或其它物质的结晶。
[0223]
在化学沉淀单元的一个实施方案中，用co2和其他化学试剂处理含锂溶液以沉淀li2co3。在化学沉淀单元的一个实施方案中，用co2和naoh处理含锂溶液以沉淀li2co3。
[0224]
在化学沉淀单元的一个实施方案中，用磷酸盐物质处理锂溶液以沉淀li3po4。在化学沉淀单元的一个实施方案中，将氯化锂、硫酸锂或其他锂盐溶液用磷酸钠、其他磷酸盐化合物或其组合处理以沉淀li3po4。
[0225]
在一个实施方案中，用cao、bao、sro、ca(oh)2、ba(oh)2或sr(oh)2处理硫酸锂溶液以沉淀caso4、baso4或srso4，同时将溶液转化为主要包含lioh的溶液。在一个实施方案中，将caso4、baso4或srso4沉淀物焙烧以再生氧化物和/或氢氧化物，并且将所得的so
x
气体捕获并再处理以形成硫酸，所述硫酸可用于从离子交换系统中洗脱更多的硫酸锂溶液。
[0226]
在一个实施方案中，进料到化学沉淀单元的含锂溶液中锂的浓度可以大于1,000mg/l、大于1,000mg/l、大于5,000mg/l、大于20,000mg/l、大于50,000mg/l或大于200,000mg/l。
[0227]
在一个实施方案中，通过化学沉淀产生的化合物的纯度可以大于50％、大于90％或大于99.9％。浓缩和纯化
[0228]
本文所述的本发明的一个方面是一种方法，该方法的一个部件是反渗透单元。在一个实施方案中，反渗透单元用于从锂盐溶液中去除水。在一个实施方案中，处理系统之一是蒸发以从锂盐溶液中去除水。在一个实施方案中，处理系统之一用于通过使用氢氧化物、碳酸盐或其他化学输入物形成碱性沉淀物来去除杂质。在一个实施方案中，将碱性沉淀物再循环到离子交换系统以用于ph调节。在一个实施方案中，处理系统之一是用于使用聚合物离子交换树脂去除杂质。在一个实施方案中，聚合物离子交换树脂吸收mg和ca，同时释放
na。
[0229]
在一个实施方案中，反渗透单元与离子交换单元流体连通。在一个实施方案中，反渗透单元与膜电池流体连通。在一个实施方案中，反渗透单元与热蒸发单元流体连通。在一个实施方案中，反渗透单元与结晶器流体连通。在一个实施方案中，反渗透单元与离子交换单元、膜电池、热蒸发单元或结晶器中的至少一个流体连通。
[0230]
在一个实施方案中，该方法还包括与离子交换单元和膜电池流体连通的反渗透单元，并且该反渗透单元包括透水膜。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述反渗透单元中从而与所述透水膜接触，并且其中来自所述锂洗脱物的水分子穿过所述透水膜以产生水和浓缩的锂洗脱物。在一个实施方案中，使所述浓缩的锂洗脱物进一步经受d)至g)。在一个实施方案中，透水膜包含聚酰胺、芳族聚酰胺、聚乙烯胺、聚吡咯烷、聚呋喃或其他聚合物层。在一个实施方案中，透水膜包含聚醚砜、聚砜、聚哌嗪-酰胺、聚苯并咪唑啉、聚恶二唑、乙酰化纤维素、纤维素或具有替代官能化诸如磺化、羧化或磷酸化的其他聚合物或其他聚合物层。
[0231]
在一个实施方案中，所述透水膜还包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。在一个实施方案中，所述方法还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的热蒸发单元，并且所述热蒸发单元包括加热元件。在一个实施方案中，所述方法还包括与所述离子交换单元和所述膜电池流体连通的纯化单元。在一个实施方案中，其中在d)之前，将所述锂洗脱物传递至所述纯化单元中以产生纯化的锂浓缩物。在一个实施方案中，使所述纯化的锂浓缩物进一步经受d)至g)。在一个实施方案中，所述方法还包括与所述膜电池流体连通的结晶器。在一个实施方案中，将所述锂洗脱物传递至所述结晶器中。在一个实施方案中，所述锂洗脱物通过所述结晶器处理以产生锂盐。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐为固体、水溶液或浆液。
[0232]
在集成系统的一个实施方案中，将从离子交换系统产生的锂洗脱物溶液浓缩以去除水。在一个实施方案中，用反渗透系统或热蒸发系统去除水。在一个实施方案中，锂被浓缩在膜系统的渗余物中，而大部分是水的溶液作为渗透物被去除，以在集成系统的其它地方再循环。
[0233]
在一个实施方案中，使用电去离子、反渗透、热蒸发、太阳能蒸发、太阳能热蒸发、集中式太阳能蒸发、蒸发池、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏、冻融法、电渗析、电渗析逆转、膜蒸馏、膜脱水系统、化学吸收、化学配位或其组合从液体溶液中去除水。在一个实施方案中，使用电去离子、反渗透、热蒸发、太阳能蒸发、太阳能热蒸发、集中式太阳能蒸发、蒸发池、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏、冻融法、电渗析、电渗析逆转、膜蒸馏、膜脱水系统、化学吸收、化学配位或其组合从锂溶液、钠溶液、酸溶液、碱溶液或另一盐溶液中去除水。在一个实施方案中，使用电去离子、反渗透、热蒸发、太阳能蒸发、太阳能热蒸发、集中式太阳能蒸发、蒸发池、真空蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏、冻融法、电渗析、电渗析逆转、膜蒸馏、膜脱水系统、离子交换、化学吸收、化学配位或其组合从液体溶液中去除盐。
[0234]
在集成系统的一个实施方案中，将从离子交换系统产生的锂盐溶液浓缩以去除水。
[0235]
在一个实施方案中，使用蒸发浓缩锂盐溶液。可以将锂流加热至低于其沸点的温度或至其沸点以产生蒸汽。可以将蒸汽加热至高于蒸汽沸点的温度，并在集成系统中的其他地方用于加热。在一个实施方案中，蒸汽或水蒸气被冷凝并在集成方法中的其他地方用作清洁水流。在一个实施方案中，使用太阳能蒸发从锂流中去除水。在一个实施方案中，使用热交换器加热锂流，其中在工厂中的其他地方产生热量。在一个实施方案中，使用锅炉加热锂流。在一个实施方案中，将水作为蒸馏产物从锂流中去除。在一个实施方案中，蒸发在小于1巴或大于1巴的绝对压力的压力下发生。
[0236]
在一个实施方案中，使用反渗透或纳米过滤系统浓缩和/或纯化锂流。在一个实施方案中，用于反渗透或纳米过滤的膜可包含聚酰胺、芳族聚酰胺、聚乙烯胺、聚吡咯烷、聚呋喃或其他聚合物层。膜可包含聚醚砜、聚砜、聚哌嗪-酰胺、聚苯并咪唑啉、聚恶二唑、乙酰化纤维素、纤维素或具有替代官能化诸如磺化、羧化或磷酸化的其他聚合物或其他聚合物层。膜可包括织物、聚合物、复合材料或金属载体。膜可包含官能化的聚合物。在一个实施方案中，纳米复合材料膜用于反渗透或纳米过滤单元中。在一个实施方案中，膜包括其他材料，例如沸石、金属、复合材料、陶瓷或其他无机介质。在一个实施方案中，膜是各向同性或各向异性的。在一个实施方案中，膜是微孔的或在整个膜中包含变化的孔隙度。
[0237]
在一个实施方案中，并联使用浓缩锂的单元。在一个实施方案中，串联使用浓缩锂的单元。在一个实施方案中，并联和串联使用浓缩锂的单元网络。在一个实施方案中，由于渗余物流中水的排出，因此与进料相比，纳米过滤单元的富锂渗透物被浓缩。在一个实施方案中，膜可被构造为板框、管状、卷式或中空纤维构造。在一个实施方案中，可以用反洗或错流操作膜以最小化结块形成并保持高通量。在一个实施方案中，膜可以在小于1巴、小于5巴、小于20巴或大于20巴的绝对压力下操作。在一个实施方案中，防垢剂、消毒剂和其他防垢剂被定期通过膜冲洗以逆转膜的结垢。
[0238]
在一个实施方案中，使用纳米过滤膜或其他膜纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用纳米过滤膜纯化锂洗脱物，以将杂质分离成渗余物，同时将锂分离成渗透物。在一个实施方案中，多价离子可以被纳米过滤膜保留，同时单价离子穿过膜。在一个实施方案中，渗余物中高浓度的多价离子产生单价离子通过膜的渗透压，导致渗透物中的单价离子浓缩。在一个实施方案中，有机材料或重金属被保留在纳米过滤系统的渗余物中。
[0239]
在集成系统的一个实施方案中，使用化学沉淀法将从离子交换系统产生的锂洗脱物溶液纯化以去除杂质。在一个实施方案中，使用含氢氧根、含碳酸根、含碳酸氢根、含草酸根或其他的化学试剂通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用naoh、koh、rboh、mg(oh)2、ca(oh)2、sr(oh)2、ba(oh)2、mgco3、caco3、srco3、co2或草酸盐化合物通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用o2、kmno4、h2o2、cl2、naocl或其他氧化剂通过氧化来去除杂质。在一个实施方案中，使用再循环的母液从下游结晶单元中去除杂质。在一个实施方案中，使用絮凝剂，例如铝、氢氧化物或其他试剂，以从洗脱物锂中去除污染物。在一个实施方案中，浮选用于从锂洗脱物中去除污染物或絮凝的污染物。在一个实施方案中，电化学产生的羟基用于沉淀污染物。
[0240]
在化学沉淀以去除杂质的一个实施方案中，使用一个或一系列沉降罐来沉降沉淀物并将其从酸洗脱物中去除。在一个实施方案中，挡板和堰用于控制沉降罐中的混合。在一个实施方案中，使用烛式过滤器、超滤、微滤、纳米过滤或反渗透单元从酸洗脱物中去除沉
淀物。在一个实施方案中，使用离心力去除沉淀物。在一个实施方案中，压力或其他力用于从沉淀的污染物或絮凝物的孔中去除捕获的锂洗脱物。在一个实施方案中，电化学技术，例如电解提取，用于去除污染物。在一个实施方案中，电化学氧化反应用于从锂洗脱物中矿化溶解的有机物。
[0241]
在集成系统的一个实施方案中，沉淀物在离子交换反应器系统中用作碱性ph校正剂以维持高ph。在一个实施方案中，沉淀物在重新使用之前被煅烧。
[0242]
在集成系统的一个实施方案中，将锂和钠的溶液处理以沉淀na2so4·
10h2o(“芒硝”)、na2so4、水合na2so4或其组合。在一个实施方案中，将溶液冷却以沉淀芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合。在一个实施方案中，将溶液冷却以沉淀芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合的固体，并且所得溶液包含主要是锂的阳离子。在一个实施方案中，对溶液进行处理以去除芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合以从溶液中去除钠，从而可将该溶液进一步处理成具有低钠含量的氢氧化锂。在一个实施方案中，在低于约40℃、低于约20℃、低于约10℃、低于约0℃或低于约-10℃的温度下将溶液冷却以沉淀芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合。在一些实施方案中，将芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合再处理为酸和碱。在一些实施方案中，将芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合重新溶解在水溶液中，并处理为酸和碱。在一些实施方案中，将芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合重新溶解在水溶液中，并使用电化学电池单元处理为酸和碱。在一些实施方案中，从溶液中去除水以沉淀芒硝、na2so4、水合na2so4或其组合。
[0243]
在集成系统的一个实施方案中，将从离子交换系统产生的锂洗脱物溶液纯化以去除杂质。在一个实施方案中，使用氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐或草酸盐或其他化学试剂通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，沉淀的杂质包括mg(oh)2、ca(oh)2、sr(oh)2、ca(oh)2、mgco3、caco3、srco3、baco3、al(oh)3、fe(oh)
x
、mn(oh)
x
、其他氢氧化物、其他碳酸盐物质、其他碳酸氢盐物质或其他草酸盐物质。在一个实施方案中，使用碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、草酸盐或其组合通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用nh3通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用naoh、koh、rboh、mg(oh)2、ca(oh)2、sr(oh)2、ba(oh)2、mgco3、caco3或srco3通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用lioh、naoh、koh、ca(oh)2、li2co3、na2co3、k2co3或其组合通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，使用lioh或li2co3通过化学沉淀去除杂质。在一个实施方案中，通过添加lioh或li2co3去除杂质以获得高纯度锂溶液。在一个实施方案中，添加na2co3以沉淀碳酸盐。在一个实施方案中，添加na2co3以沉淀mgco3、caco3、srco3、baco3、feco3、mnco3或其他碳酸盐。在一个实施方案中，添加ca(oh)2以沉淀mg(oh)2或其他氢氧化物盐。
[0244]
在一个实施方案中，使用有机液相通过溶剂萃取优先结合锂或优先结合杂质来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用有机液相通过溶剂萃取优先结合单价离子或优先结合二价离子或优先结合多价离子来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用新癸酸或二-(2-乙基己基)磷酸进行溶剂萃取。在一个实施方案中，锂盐溶液流或锂的酸洗脱物溶液流与其它液相流逆流地被泵送通过一系列一个或多个柱/罐，所述其它液相可以是煤油或含有新癸酸、二-(2-乙基己基)磷酸的其它溶剂，或者可以溶解在非卤水溶剂相中或者可以是非卤水溶剂相本身的其它萃取剂。在一个实施方案中，在单独的汽提柱中使用浓hcl或另一种酸从溶剂中汽提mg和ca。
[0245]
在一个实施方案中，使用阳离子交换树脂优先吸收杂质来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用阳离子交换树脂优先吸收多价离子同时释放钠来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用阳离子交换树脂优先吸收多价离子同时释放氢来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，使用阳离子交换树脂优先吸收多价离子同时释放锂来纯化锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，阳离子交换树脂可以是磺化聚合物或羧化聚合物。在一个实施方案中，阳离子交换树脂可以是磺化聚苯乙烯聚合物、磺化聚苯乙烯-丁二烯聚合物或羧化聚丙烯酸聚合物。在一个实施方案中，阳离子交换树脂可以负载有na，使得na随着mg、ca和其他多价离子被吸收而被释放。在一个实施方案中，阳离子交换树脂可以负载有li，使得li随着mg、ca和其他多价离子被吸收而被释放。
[0246]
在一个实施方案中，使用阴离子交换树脂优先吸收杂质来纯化锂洗脱物溶液。
[0247]
在一个实施方案中，将从离子交换系统产生的锂洗脱物溶液纯化以去除杂质，同时保持较低的ph，使得酸性质子可随后被再利用以从离子交换系统洗脱锂。
[0248]
在一个实施方案中，从具有优先吸收锂的无机离子交换材料的离子交换系统产生的锂洗脱物溶液通过使用具有优先吸收锂的无机离子交换材料的另一种离子交换系统来纯化。
[0249]
在一个实施方案中，通过冷却或加热溶液以帮助沉淀来纯化锂盐溶液。
[0250]
在一个实施方案中，通过加入bacl2以baso4形式沉淀出硫酸盐来纯化锂盐溶液。
[0251]
在一个实施方案中，通过去除水以沉淀出诸如na2so4的杂质来纯化锂盐溶液。结晶
[0252]
本文所述的本发明的一个方面是一种方法，该方法的一个部件是结晶器。在一个实施方案中，结晶器与离子交换单元流体连通。在一个实施方案中，结晶器与膜电池流体连通。在一个实施方案中，结晶器与热蒸发单元流体连通。在一个实施方案中，结晶器与反渗透单元流体连通。在一个实施方案中，结晶器与离子交换单元、膜电池、热蒸发单元或反渗透单元中的至少一个流体连通。
[0253]
在一个实施方案中，通过去除水使lioh溶液结晶以形成lioh固体。在一个实施方案中，通过去除水使licl溶液结晶以形成licl固体。在一个实施方案中，将一种或多种多阴离子化合物焙烧以产生一种或多种碱性氧化物和一种或多种气体。在一个实施方案中，一种或多种气体包括在硫酸中转化的so
x
。在一个实施方案中，一种或多种气体包括用于沉淀或纯化li2co3的co2。在一个实施方案中，将caco3焙烧以产生cao和co2。在一个实施方案中，将caso4焙烧以产生cao和h2so4。
[0254]
在集成系统的一个实施方案中，结晶器用于将锂盐溶液转化为固体锂盐。在结晶器的一个实施方案中，使氢氧化锂溶液结晶以形成固体氢氧化锂。在结晶器的一个实施方案中，控制沉淀以选择性地沉淀锂或其他化合物。在结晶器的一个实施方案中，控制沉淀以选择性地沉淀氢氧化锂，同时将氢氧化钠留在溶液中。在一个实施方案中，将碳酸钠添加到含锂的溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，将碳酸钠溶液添加到含锂的溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，将碳酸钠浆液添加到含锂的溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，在碳酸锂晶种的存在下将碳酸钠添加到含锂的溶液中以沉淀碳酸锂。在一个实施方案中，使用离心机、剥离器离心机、摆式离心机、无孔转鼓式离心机、推料离心机、锥形板离心机、管式离心机、反相过滤离心机、滑动卸料离心机、筛网涡旋离心机、滗析离心机或
其组合从水中分离碳酸锂晶体。在一个实施方案中，使用网、过滤器、固液分离器或其组合来分离碳酸锂晶体。在一个实施方案中，使用干燥器干燥碳酸锂晶体。在一个实施方案中，使用蒸发器、结晶器、干燥器、连续干燥器、真空干燥器或其组合来干燥碳酸锂晶体。在一个实施方案中，使用研磨机、磨机、喷射磨机、空气磨机、分级磨机、空气分级磨机、分级机或其组合来研磨碳酸锂晶体。在一个实施方案中，将碳酸锂晶体研磨到平均粒径低于约100微米、低于约50微米、低于约20微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约2微米、低于约1微米或大于约100微米的尺寸范围内。在一个实施方案中，将碳酸锂处理成丸粒。
[0255]
在集成系统的一个实施方案中，首先使锂盐溶液结晶，然后溶解，然后再结晶以去除杂质。在一个实施方案中，将li2co3与水和co2混合以形成溶解的lihco3溶液。在一个实施方案中，从lihco3溶液中去除杂质。在一个实施方案中，使用聚合物离子交换树脂从lihco3溶液中去除杂质。然后加热lihco3溶液，以最小杂质重结晶li2co3。在一个实施方案中，将co2从lihco3溶液中释放出来并重新捕获以重新使用。在一个实施方案中，然后将li2co3干燥并微粉化以制备细粉。
[0256]
在结晶器的一个实施方案中，残留在液相中的锂在锂返回结晶器之前返回离子交换系统或纯化系统。
[0257]
在结晶器的一个实施方案中，使用加热和对流去除水。在一个实施方案中，结晶器是闪蒸冷却结晶器、管式降膜蒸发器、刮面结晶器、奥斯陆结晶器、管式强制循环蒸发器、板式强制循环蒸发器、强制循环结晶器、表面冷却结晶器、引流管挡板式结晶器、板式降膜蒸发器或间歇真空结晶器。
[0258]
在集成系统的一个实施方案中，结晶器之前是增稠器、澄清器、压滤器、离心机或蒸发器。
[0259]
在结晶器的一个实施方案中，控制结晶器中溶液的温度以管理所得固体锂化合物中的杂质。在一个实施方案中，将氢氧化锂固体、氢氧化锂晶体、氢氧化锂一水合物、氢氧化锂浆液或其他形式的氢氧化锂溶解并重结晶以去除杂质。在一个实施方案中，将氢氧化锂固体、氢氧化锂晶体、氢氧化锂一水合物、氢氧化锂浆液或其他形式的氢氧化锂溶解、纯化并重结晶以去除杂质。在一个实施方案中，将氢氧化锂固体、氢氧化锂晶体、氢氧化锂一水合物、氢氧化锂浆液或其他形式的氢氧化锂溶解，使用离子交换吸收杂质来纯化，并重结晶以产生更高纯度的氢氧化锂材料。在一个实施方案中，使用蒸发器、结晶器、干燥器、连续干燥器、真空干燥器或其组合来干燥氢氧化锂晶体。在一个实施方案中，将碳酸锂晶体研磨到平均粒径低于约100微米、低于约50微米、低于约20微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约2微米、低于约1微米或大于约100微米的尺寸范围内。在一个实施方案中，将氢氧化锂处理成丸粒。lioh-li2co3转化
[0260]
在一个实施方案中，通过产生li2co3的水溶液或浆液并添加ca(oh)2、sr(oh)2或ba(oh)2使li2co3转化为lioh，使得ca、sr或ba形成不溶的caco3、srco3或baco3沉淀，留下主要为lioh的溶液。
[0261]
在一个实施方案中，通过添加ca(oh)2、sr(oh)2或ba(oh)2使li2so4转化为lioh，使得ca、sr或ba形成不溶的caco3、srco3或baco3沉淀，留下主要为lioh的溶液。
[0262]
在一个实施方案中，通过产生lioh的水溶液或浆液，并用co2喷吹溶液或浆液以沉
淀li2co3，将lioh转化为li2co3。在集成系统的一个实施方案中，通过产生lioh的水溶液或浆液，并添加na2co3或另一种碳酸盐化合物以沉淀li2co3，将lioh转化为li2co3。在一个实施方案中，通过在co2存在下喷雾干燥lioh溶液，将lioh转化为li2co3。
[0263]
在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂、磷酸氢锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂、磷酸锂或硝酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂、硫酸氢锂或磷酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂、硫酸锂或硫酸氢锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、溴化锂或硫酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂或溴化锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂、氢氧化锂或氯化锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂或氢氧化锂。在一个实施方案中，所述锂盐是碳酸锂。在一个实施方案中，所述锂盐是氢氧化锂。
[0264]
在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是li2co3。在一个实施方案中，所述纯化的锂盐是li3po4。在一些实施方案中，所述锂盐是li2co3或li3po4，并且通过添加碳酸钠、磷酸钠、其他碳酸盐或其他磷酸盐来沉淀。在一些实施方案中，所述纯化的锂盐是无机盐。在一些实施方案中，所述纯化的锂盐是有机盐。在一些实施方案中，所述锂洗脱物可以是氯化锂溶液、硫酸锂溶液或其他锂盐溶液，并且可以被纯化或可以包含杂质。
[0265]
在一个实施方案中，将碳酸锂晶体研磨到平均粒径低于约100微米、低于约50微米、低于约20微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约2微米、低于约1微米或大于约100微米的尺寸范围内。在一个实施方案中，将氢氧化锂处理成丸粒。单元操作
[0266]
在集成系统的一个实施方案中，在lioh结晶之前使用反渗透产生并浓缩lioh溶液。
[0267]
在集成系统的一个实施方案中，使用氯碱装置从nacl水溶液中生成hcl和naoh。在一个实施方案中，将hcl用于从离子交换系统中洗脱锂，以选择性地吸收锂以产生锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，将来自氯-碱装置的naoh用于控制离子交换系统中卤水的ph以选择性地吸收锂。在一个实施方案中，naoh用于从锂洗脱物溶液中沉淀出杂质。在一个实施方案中，所述碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐选自lioh、naoh、koh、ca(oh)2、li2co3、na2co3、k2co3、caco3及其组合。在一个实施方案中，将所述碱性沉淀物再循环到b)中用于ph调节。
[0268]
在集成系统的一个实施方案中，在纯化、化学沉淀、转化或膜电解步骤中生成碱性溶液和化合物，将其用于或循环用于集成方法中的其他步骤，例如离子交换系统中的ph控制或杂质的沉淀。在一个实施方案中，将来自锂洗脱物溶液的纯化的mg(oh)2的浆液再用于离子交换过程中的ph控制。在一个实施方案中，产生lioh和naoh杂质的溶液作为lioh结晶工艺的副产物，并且该溶液通过沉淀出mg(oh)2和/或其他杂质而再用于纯化锂洗脱物。在
一个实施方案中，在将lioh转化为li2co3的过程中产生的lioh、naoh、li2co3和/或na2co3的溶液或浆液通过沉淀出mg(oh)2、ca(oh)2和/或其他杂质被再用于纯化锂洗脱物溶液。
[0269]
在集成系统的一个实施方案中，化学试剂可以以固体、液体或浆液的形式添加到罐、过程和反应器中。
[0270]
在集成系统的一个实施方案中，将在通过添加ca(oh)2将li2co3转化为lioh的过程中产生的caco3焙烧以产生cao和/或ca(oh)2，以再用于该转化过程、以用于在离子交换系统或其他过程中的ph控制。在离子交换系统的一个实施方案中，将在锂洗脱物溶液的纯化过程中产生的caco3焙烧以产生cao，并任选将其熟化以产生ca(oh)2，以再用于该纯化过程、以用于在离子交换系统或其他过程中的ph控制。
[0271]
在集成系统的一个实施方案中，将caso4、baso4和/或srso4焙烧以产生cao、bao和/或sro，并且将所得的so
x
气态物质捕获以产生h2so4。在离子交换系统的一个实施方案中，将caso4、baso4和/或srso4在低压下焙烧以产生so
x
气态物质，使用包含v2o5或其他催化剂的填充催化剂反应器床将其转化为so3。在一个实施方案中，使so3气体通过换热器进行冷却，然后与h2so4和h2o反应生成h2so4。
[0272]
在集成系统的一个实施方案中，焙烧caco3、baco3、srco3或其他碳酸盐以产生cao、bao、sro或其他氧化物。在一个实施方案中，通过焙烧caco3、baco3、srco3或其他碳酸盐而产生的co2用于由lioh形成li2co3，将li2co3转化为lihco3进行纯化，或从溶液中以碳酸盐沉淀物的形式沉淀杂质。在一个实施方案中，通过焙烧caco3、baco3、srco3或其他碳酸盐产生的氧化物用于：控制离子交换系统中的ph以吸收锂；从水溶液中沉淀出杂质；将li2so4溶液转化为lioh溶液，并沉淀出caso4、baso4、srso4或其他硫酸盐物质；将li2co3转化为lioh，并沉淀出caco3、baco3、srco3或其他碳酸盐物质；或将li3po4转化为lioh，并沉淀出ca3p2o8、mg2p2o
8 sr2p2o8或其他磷酸盐物质。在一个实施方案中，来自大气或来自碳或碳氢化合物燃烧的co2用于生产或纯化li2co3，或沉淀caco3或其他杂质。
[0273]
在集成系统的一个实施方案中，将从离子交换系统产生的主要由licl和hcl组成的锂洗脱物溶液浓缩并蒸馏以回收水和hcl。在一个实施方案中，将回收的hcl在离子交换系统中再使用以产生更多的锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，通过真空蒸馏或膜蒸馏来蒸馏hcl。在一个实施方案中，使用反渗透系统从锂洗脱物溶液中去除水，并且渗透物包含稀hcl，其可任选地与其他酸流组合用于锂洗脱。在一个实施方案中，使用反渗透和蒸发的组合从锂洗脱物溶液中去除hcl和水。
[0274]
在集成系统的一个实施方案中，使从离子交换系统产生的主要由licl和hcl组成的锂洗脱物溶液通过蒸馏单元以回收更浓缩形式的hcl。在一个实施方案中，产生的hcl的浓度可以小于约0.5n hcl、小于约1n hcl、小于约5n hcl或大于约5n hcl。在一个实施方案中，产生的hcl可以不包含licl、包含小于约0.5n licl或包含大于约0.5n licl。在一个实施方案中，将回收的hcl直接在离子交换系统中再使用以产生更多的锂洗脱物溶液。在一个实施方案中，将回收的hcl与水蒸气冷凝，或与水或licl溶液接触，以产生液态hcl流。在一个实施方案中，hcl流可在离子交换系统中再使用。在一个实施方案中，将hcl蒸气直接送至离子交换反应器，在此将其直接吸收到酸或licl溶液中，而没有中间液态酸流。
[0275]
在蒸馏单元的一个实施方案中，产生的licl水溶液流包含的licl浓度可以与蒸馏前的浓度相似，相对于蒸馏前的流，其浓度小于约2倍、浓度小于约5倍、浓度小于约20倍或
浓度小于约100倍。在蒸馏单元的一个实施方案中，可以产生液态水流，其包含小于约0.1n hcl、小于约1n hcl或大于1n hcl。在蒸馏单元的一个实施方案中，可以产生蒸汽流。
[0276]
在蒸馏单元的一个实施方案中，可以使用一个或多个蒸馏柱。在一个实施方案中，蒸馏柱可以在绝对压力可以小于约0.25巴、小于约1巴、小于约4巴或大于约4巴的压力下操作。在一个实施方案中，柱可以在相同压力下操作。在一个实施方案中，柱可以在不同压力下操作。在一个实施方案中，蒸馏柱可以在相同温度下操作。在一个实施方案中，蒸馏柱可以在不同温度下操作。
[0277]
在蒸馏单元的一个实施方案中，溶解的物质可以增加hcl的蒸气压以帮助hcl的汽-液分离。在一个实施方案中，溶解的物质可以是进入蒸馏单元的licl和hcl溶液的一部分。在一个实施方案中，可将溶解的物质加入到licl和hcl溶液中，并在蒸馏后从溶液中将其去除。在一个实施方案中，在从licl溶液中去除后，该物质可以在蒸馏单元中再生和再使用。在一个实施方案中，该物质可被转化为另一种形式并在集成系统的其他地方用于锂提取。在一个实施方案中，溶解的物质是氯盐，例如mgcl2、cacl2、licl、nacl或kcl。
[0278]
在一个实施方案中，蒸馏单元包含膜以增加hcl或水的汽-液分离。在一个实施方案中，蒸馏单元可包含一个或多个闪蒸单元鼓。在一个实施方案中，将酸洗脱物流进料至蒸馏柱或闪蒸鼓，在蒸馏柱或闪蒸鼓中升高温度和/或降低压力以从溶液中蒸发出hcl，然后将其进料至吸收塔，在吸收塔中将其吸收到水中或稀hcl中以制成更浓的hcl溶液。
[0279]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括位于一个或多个位置的化学设备。在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括位于多个位置的化学设备，并且试剂、化学品、溶液和/或材料可以从一个位置输送到另一位置，例如锂洗脱物溶液、浓缩锂洗脱物溶液、纯化的锂洗脱物溶液、纯化的浓缩锂洗脱物溶液、碳酸锂、氢氧化锂或磷酸锂。在一个实施方案中，碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂或其他化合物可以以溶液、浆液、湿粉或干粉的形式输送。
[0280]
在集成系统的一个实施方案中，产物可以是具有最少处理的溶液、浆液、湿粉或干粉。在集成系统的一个实施方案中，产物可具有小于20wt％、小于2wt％、小于0.2wt％或小于0.02wt％的杂质。在集成系统的一个实施方案中，产物可具有大于20wt％的杂质。
[0281]
在集成系统的一个实施方案中，通过蒸发使licl溶液结晶以产生licl粉末。在集成系统的一个实施方案中，通过蒸发使li2so4溶液结晶以产生li2so4粉末。在集成系统的一个实施方案中，可以将li2so4、licl、li3po4或其他含锂粉末运送到另一位置，以进一步处理为li2co3、lioh、li金属或其他含锂粉末。
[0282]
在一个实施方案中，将碳酸锂晶体研磨到平均粒径低于约100微米、低于约50微米、低于约20微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约2微米、低于约1微米或大于约100微米的尺寸范围内。在一个实施方案中，将氢氧化锂处理成丸粒。
[0283]
在集成系统的一个实施方案中，将licl粉末通过熔融盐电解池处理以形成li金属。在熔融盐电解池的一个实施方案中，licl与kcl混合以形成电解质。在熔融盐电解池的一个实施方案中，使电流流过含锂的电解质以在电化学还原性阴极产生锂金属。在熔融盐电解池的一个实施方案中，使电流流过含锂的电解质以在电化学氧化阳极处产生氯气。在熔融盐电解池的一个实施方案中，该电池保持在约400-500摄氏度的温度。
[0284]
在集成系统的一个实施方案中，用水洗涤含锂粉末以去除杂质。在一个实施方案
中，用水在95摄氏度下洗涤li2co3以去除杂质，同时使li2co3的溶解最小。在一个实施方案中，用于洗涤含锂粉末的水包含痕量的碳酸锂、氢氧化锂或其他锂盐。在一个实施方案中，用于洗涤含锂粉末的水被再用于其他过程，例如纯化锂洗脱物溶液。
[0285]
在一个实施方案中，由集成系统产生的锂化合物的纯度可以大于约50％、大于约90％、大于约99.9％或大于约99.99％。用于锂提取的ph调节系统
[0286]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括用于锂提取的离子交换反应器，其形式允许在从卤水或其他含有锂离子的液体资源吸收锂的过程中控制ph。该反应器起到中和锂吸收过程中释放的氢的作用，同时解决了与来自添加碱的沉淀有关的问题。
[0287]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括用于从液体资源中提取锂离子的离子交换系统，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。离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的ph任选地降低。通过使用ph调节装置提高系统中液体资源的ph，将ph保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，ph调节装置包括测量系统的ph并将系统的ph调节到用于锂提取的理想ph范围。在一个实施方案中，对于离子交换材料从卤水中吸收锂，卤水的理想ph范围任选地为5至7，优选ph范围任选地为4至8，并且可接受ph范围任选地为1至9。在一个实施方案中，ph调节装置包括测量系统的ph，其中系统的ph小于6、小于4或小于2，系统的ph调节为ph 1至9、ph 4至8或ph 5至7。再循环间歇系统
[0288]
在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换材料被装载在柱中。在系统的一个实施方案中，ph调节装置连接至装载有离子交换材料的柱。在系统的一个实施方案中，ph调节装置包含一个或多个罐。
[0289]
在离子交换系统的一个实施方案中，一个或多个离子交换柱装载有离子交换材料的固定床或流化床。在系统的一个实施方案中，离子交换柱是具有进口和出口的圆柱形结构体。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地是具有进口和出口的非圆柱形结构体。在另一个实施方案中，离子交换材料是罐。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地具有用于卤水泵送的进口和出口，以及用于将离子交换材料装载到柱上和从柱上卸载的附加门或舱口。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地配备有一个或多个安全设备，以降低离子交换材料丢失、溢出或被盗窃的风险。该材料可以可逆地从卤水中吸收锂，并在酸中释放锂。在一个实施方案中，离子交换材料由任选地用诸如sio2、zro2或tio2等涂层材料保护的颗粒组成，以限制离子交换材料的溶解或降解。在一个实施方案中，离子交换材料可以是粉末的形式。在一个实施方案中，材料可以是珠子的形式。在一个实施方案中，珠子含有结合离子交换材料的结构组分，如耐酸聚合物。在一个实施方案中，珠子含有促进卤水、酸、水性溶液和其他溶液渗透到珠子中的孔，以将锂和氢传递进出珠子或洗涤珠子。在一个实施方案中，珠孔被构造为形成具有孔大小分布的孔的连通网络，并且通过在珠子形成过程中掺入填充材料并且随后在液体或气体中去除该填充材料来构造。
[0290]
在该离子交换系统的一个实施方案中，该系统是包含离子交换柱的再循环间歇系统，该离子交换柱连接至一个或多个用于将碱混合到卤水中、在添加碱之后沉降出任何沉淀物以及在重新注入离子交换柱或其他罐中前储存卤水的罐。在再循环间歇系统的一个实
施方案中，以环路形式，将卤水装载到一个或多个罐中，泵送通过离子交换柱，泵送通过一系列罐，然后返回到离子交换柱。在一个实施方案中，卤水任选地反复穿过该环路。在一个实施方案中，卤水再循环通过离子交换柱，以使材料能够最佳地吸收锂。在一个实施方案中，碱以使得ph保持在足够的水平以用于锂吸收并且使得离子交换柱中与碱相关的沉淀物的量最小化的方式添加到卤水中。
[0291]
在一个实施方案中，当卤水被泵送通过再循环间歇系统时，由于在锂吸收期间从离子交换材料释放的氢，卤水ph在离子交换柱中下降，并且通过以固体、水溶液或其他形式添加碱，卤水ph被向上调节。在一个实施方案中，离子交换系统驱动离子交换反应至接近完成，并且离开离子交换柱的卤水的ph接近进入离子交换柱的卤水的ph。在一个实施方案中，以不形成碱性沉淀物的方式任选地控制所添加的碱的量以中和由离子交换材料释放的氢。在一个实施方案中，以形成碱性沉淀物的方式任选地添加过量的碱或瞬时过量的碱。在一个实施方案中，碱性沉淀物瞬时形成，然后部分或全部被从离子交换柱释放的氢再溶解。在该系统的一个实施方案中，在离子交换柱之前、在离子交换柱之后、在一个或多个罐之前或在一个或多个罐之后将碱任选地添加到卤水流中。
[0292]
在再循环间歇系统的一个实施方案中，罐包含混合罐，在其中将碱与卤水混合。在一个实施方案中，罐包含沉降罐，在其中诸如mg(oh)2等沉淀物任选地沉降到沉降罐的底部，以避免沉淀物注入到离子交换柱中。在一个实施方案中，罐包含储存罐，卤水在重新注入到离子交换柱、混合罐、沉降罐或其他罐中之前被储存在其中。在一个实施方案中，罐包含酸再循环罐。在一个实施方案中，再循环间歇反应器中的一些罐任选地用于各种目的的组合，包括碱混合罐、沉降罐、酸再循环罐或储存罐。在任何实施方案中，罐任选地不同时履行两个功能。例如，罐不是碱混合罐和沉降罐。
[0293]
在再循环间歇系统的一个实施方案中，将碱添加到混合罐，其任选为连续搅拌罐系统，静态混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，桨式混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，涡轮叶轮混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，或者是在底部混合均匀并在顶部附近沉降的垂直柱状的连续搅拌罐系统。在一个实施方案中，任选地以固体或水溶液的形式添加碱。在一个实施方案中，任选地以恒定或可变速率连续地添加碱。在一个实施方案中，任选地以恒定或可变等分试样或批次离散地添加碱。在一个实施方案中，任选地根据一个或多个ph计添加碱，该ph计任选地对离子交换柱下游或再循环间歇系统中其他地方的卤水取样。在一个实施方案中，任选地使用过滤器以阻止沉淀物离开混合罐。在一个实施方案中，过滤器任选地是塑料网状物筛、含有诸如沙、二氧化硅或氧化铝等颗粒介质的小型填充柱、含有多孔介质过滤器的小型填充柱或膜。
[0294]
在再循环间歇系统的一个实施方案中，沉降罐任选地是在底部具有流入物并且在顶部具有流出物的沉降罐，或者是在一端具有流入物而在另一端具有流出物的沉降罐。在一个实施方案中，在卤水再循环到反应器中之前，使用分室堰来完全沉降沉淀物。在一个实施方案中，固体碱沉淀物收集在沉降罐的底部并再循环到混合器中。在一个实施方案中，诸如mg(oh)2等沉淀物任选地沉降在罐的底部附近。在一个实施方案中，从悬浮沉淀物的量最小的沉降罐顶部去除卤水。在一个实施方案中，沉淀物任选地在诸如重力、离心作用或其他力等力的作用下沉降。在一个实施方案中，任选地使用过滤器以阻止沉淀物离开沉降罐。在一个实施方案中，过滤器任选地是塑料网状物筛、含有诸如沙、二氧化硅或氧化铝等颗粒介
质的小型填充柱、含有多孔介质过滤器的小型填充柱或膜。在一个实施方案中，任选地使用挡板以确保沉淀物的沉降并阻止沉淀物离开沉降罐并进入柱。
[0295]
在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地从沉降罐收集碱性沉淀物，并在混合罐或其他地方将其重新注入卤水中以调节卤水的ph。
[0296]
在再循环间歇系统的一个实施方案中，一个或多个离子交换柱任选地连接至一个或多个罐或一组罐。在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地有多个离子交换柱通过共享的一组混合、沉降和储存罐使卤水再循环。在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地有一个离子交换柱通过多组混合、沉降和储存罐使卤水再循环。柱切换系统(column interchange system)
[0297]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括离子交换系统，其中离子交换材料被装载在多个柱中。在一个实施方案中，ph调节装置包含连接至多个柱的多个罐，其中多个罐中的每一个均立即连接至多个柱之一。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的两个或更多个形成至少一个回路。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的三个或更多个形成至少两个回路。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的三个或更多个形成至少三个回路。在一个实施方案中，至少一个回路是液体资源回路。在一个实施方案中，至少一个回路是水洗涤回路。在一个实施方案中，至少一个回路是酸溶液回路。在一个实施方案中，至少两个回路是水洗涤回路。
[0298]
在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是柱切换系统，其中一系列离子交换柱连接形成卤水回路、酸回路、水洗涤回路以及任选的其他回路。在卤水回路的一个实施方案中，卤水流过卤水回路中的第一柱，然后流进卤水回路中的下一柱，依此类推，使得当卤水流过一个或多个柱时从卤水中去除锂。在卤水回路的一个实施方案中，在卤水回路中的每个离子交换柱或某些离子交换柱之前或之后向卤水添加碱以使卤水的ph保持在适合范围内以用于离子交换材料的锂吸收。在酸回路的一个实施方案中，酸流过酸回路中的第一柱，然后流进酸回路中的下一柱，依此类推，使得用酸从柱中洗脱锂以产生锂洗脱物。在酸回路的一个实施方案中，酸流过酸回路中的第一柱，然后任选地流进酸回路中的下一柱，依此类推，使得用酸从柱中洗脱锂以产生锂洗脱物。在水洗涤回路的一个实施方案中，水流过水洗涤回路中的第一柱，然后任选地流进水洗涤回路中的下一柱，依此类推，以使在水洗涤回路中的柱的空隙空间、孔空间或顶部空间中的卤水被洗涤。
[0299]
在柱切换系统的一个实施方案中，离子交换柱在卤水回路、水洗涤回路和酸回路之间切换。在一个实施方案中，卤水回路中的第一柱装载有锂，然后切换到水洗涤回路中以从柱的空隙空间、孔空间或顶部空间去除卤水。在一个实施方案中，洗涤水洗涤回路中的第一柱以去除卤水，然后切换至酸回路，在此处用酸洗脱锂以形成锂洗脱物。在一个实施方案中，酸回路中的第一柱用酸洗脱，然后切换到卤水回路中以从卤水中吸收锂。在柱切换系统的一个实施方案中，使用两个水洗涤回路在卤水回路和酸回路之后洗涤柱。在柱切换系统的一个实施方案中，仅使用一个水洗涤回路在卤水回路之后洗涤柱，而过量的酸被碱中和或从卤水回路中的柱中洗出。
[0300]
在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的第一柱被切换成为水洗涤回路中的最后一柱。在柱切换系统的一个实施方案中，水洗涤回路中的第一柱被切换成为酸回路中的最后一柱。在柱切换系统的一个实施方案中，酸回路中的第一柱被切换成为卤水回路
中的最后一柱。
[0301]
在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的每个柱含有一个或多个用于将碱混合到卤水中并且任选地沉降在添加碱之后形成的任何碱性沉淀物的罐或接头。在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的每个柱具有相关的一个或多个罐或接头，用于通过沉降或过滤去除碱性沉淀物或其他颗粒。在柱切换系统的一个实施方案中，每个柱或柱的各种簇具有相关的一个或多个沉降罐或过滤器或固液分离的其他装置，其捕获离子交换材料，包括从离子交换材料或珠子脱离的颗粒。
[0302]
在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在柱切换系统的一个实施方案中，酸回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在柱切换系统的一个实施方案中，水洗涤回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在某些实施方案中，卤水回路中的柱的数目为1至10。在一些实施方案中，酸回路中的柱的数目为1至10。在一些实施方案中，洗涤回路中的柱的数目为1至10。
[0303]
在柱切换系统的一个实施方案中，任选地存在一个或多个卤水回路、一个或多个酸回路以及一个或多个水洗涤回路。在柱切换系统的一个实施方案中，任选地向离子交换柱提供新鲜离子交换材料而不中断操作的柱。在柱切换系统的一个实施方案中，具有容量已被耗尽的材料的离子交换柱任选地被具有新鲜离子交换材料的离子交换柱代替而不中断操作的柱。
[0304]
在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换材料装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用酸再循环环路将锂从离子交换柱中洗脱。在酸再循环环路的一个实施方案中，使酸流过离子交换柱，进入罐中，然后再循环通过离子交换柱以优化锂洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换材料装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用单次流过的酸将锂从每个离子交换柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换材料装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用柱切换回路将锂从离子交换柱中洗脱。
[0305]
在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用再循环间歇系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用柱切换系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用柱切换系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用再循环间歇系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用再循环间歇系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用再循环间歇系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用柱切换系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用柱切换系统将锂从柱中洗脱。搅拌罐系统
[0306]
在该集成系统的一个实施方案中，该集成系统包括离子交换系统，其中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装置。在一个实施方案中，离子交换材料被装载在至少一个隔室中。在一个实施方案中，用于移动液体资源通过一个或多个隔室的装置是管道，并且适当地是配置的泵。在一个实施方案中，罐还包含用于使液体资源在整个罐中循环的装置。在一个实施方案中，用于使液体资源在整个罐中循环的装置是混合设备。在一个实施方案中，罐还包含注入口。
[0307]
在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是由卤水罐组成的搅拌罐系统，该卤水罐含有可渗透珠隔室，诸如装载有离子交换珠的可渗透托盘、箱、盒或其他容置器，并且卤水在间歇过程中通过罐搅拌。在搅拌罐系统的一个实施方案中，任选地将碱以固体或水溶液的形式逐渐地或一次全部直接添加到罐中。在搅拌罐系统的一个实施方案中，在卤水吸收阶段完成之后，可渗透珠容置器任选地被移至另一罐中以进行酸洗脱。在搅拌罐系统的一个实施方案中，在卤水阶段期间并且在卤水阶段完成之后，可渗透珠隔室位于搅拌罐的底部，然后去除卤水，并且用酸充满搅拌罐的底部，从而以可渗透珠隔室被最佳体积的酸覆盖的方式洗脱锂。
[0308]
在搅拌罐系统的一个实施方案中，使用塑料结构支撑物将离子交换珠悬浮在具有内部混合设备的罐中。在搅拌罐系统的一个实施方案中，将卤水的液流从罐中移出并通过柱，在该柱中使用溶液中的或作为固体添加的牺牲碱，或使用离子交换树脂，来中和通过离子交换产生的卤水中的氢离子。经过ph校正的液流被送回到系统中，在该系统中，锂可以继续被去除。在搅拌罐系统的一个实施方案中，已经通过珠隔室的卤水通过任选地在罐内部或外部的管道返回到罐的相对端。在搅拌罐系统的一个实施方案中，碱任选地被添加到罐内部的卤水中或添加在罐外部的碱添加罐中。
[0309]
在搅拌罐系统的一个实施方案中，将新鲜卤水进料至该系统，从而以连续搅拌罐系统模式而不是间歇模式操作。在再循环间歇系统的一个实施方案中，将新鲜卤水进料至该系统，从而以连续搅拌罐系统模式而不是间歇模式操作。其他类型的系统
[0310]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括离子交换系统，其中柱还包含多个注入口，其中该多个注入口用于提高系统中液体资源的ph。
[0311]
在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是混合碱系统，其包含离子交换柱，和在临近卤水注入柱之前将碱混入卤水中的混合室。
[0312]
在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是带端口的离子交换柱系统，其具有沿着通过柱的卤水流的方向以一定间隔隔开的用于注入水性碱的多个端口。当卤水流过柱时，在柱的一个区域中，珠子经历最高的锂吸收率，并且该区域沿卤水流的方向移动通过柱。在带端口的离子交换柱系统中，在该区域附近注入碱以中和由离子交换反应释放的质子。在珠子已被锂饱和并且质子的释放速率减慢的柱区域中，减少或终止注入的碱，以避免形成碱性沉淀物。
[0313]
在离子交换系统的一个实施方案中，该系统具有沿与卤水的流动相反的方向移动的珠移动床，并且碱在某区域被注入到柱中的一个或多个固定点，该区域靠近离子交换反应在柱中以最大速率发生的位置，以中和从离子交换反应中释放出的质子。在离子交换系统的一个实施方案中，添加到卤水中的碱任选地是naoh、koh、mg(oh)2、ca(oh)2、cao、nh3、na2so4、k2so4、nahso4、khso4、naocl、kocl、naclo4、kclo4、nah2bo4、na2hbo4、na3bo4、kh2bo4、k2hbo4、k3bo4、mghbo4、cahbo4、nahco3、khco3、naco3、kco3、mgco3、caco3、na2o、k2o、na2co3、k2co3、na3po4、na2hpo4、nah2po4、k3po4、k2hpo4、kh2po4、cahpo4、mghpo4、乙酸钠、乙酸钾、乙酸镁、聚(乙烯基吡啶)、聚(乙烯胺)、聚丙烯腈、其他碱或其组合。在一个实施方案中，任选地将碱以固体形式、作为水溶液或作为水溶液加到卤水中。在一个实施方案中，任选地以气态状态诸如气态nh3的形式添加碱。在一个实施方案中，任选地将碱以稳定流、可变流、稳定等
分试样或可变等分试样添加到卤水中。在一个实施方案中，任选地通过使用电化学电池去除h2和cl2气体来在卤水中产生碱，任选地将h2和cl2气体在单独的系统中合并以产生盐酸，该盐酸用于从系统中洗脱锂或用于其他目的。
[0314]
在离子交换系统的一个实施方案中，卤水流过ph控制柱，该ph控制柱含有诸如naoh、cao或ca(oh)2等固态牺牲碱颗粒，该颗粒溶解到卤水中并提高卤水的ph。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水流过ph控制柱，该ph控制柱含有与氢离子反应的固定化的可再生含oh离子交换树脂，或与盐酸缀合从而中和酸化卤水的可再生碱物质，如固定化的聚吡啶。当离子交换树脂的oh基团已耗尽或用盐酸饱和时，其任选地用诸如naoh等碱再生。
[0315]
在离子交换系统的一个实施方案中，ph计任选地安装在系统的罐、管道、柱和其他部件中，以监测ph并控制整个系统中各个位置的碱添加的速率和量。
[0316]
在离子交换系统的一个实施方案中，使用塑料、具有塑料衬里的金属或其他耐卤水或酸腐蚀的材料来任选地构造系统的柱、罐、管道和其他部件。
[0317]
在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换柱任选地用弱酸性的水(任选地包括缓冲液)洗涤，以在酸洗脱之前从柱中去除任何碱性沉淀物。
[0318]
在离子交换柱被锂饱和或几乎饱和之后，使用酸将锂冲洗出离子交换柱。酸任选地流过该柱一次或多次以洗脱锂。在一个实施方案中，使用由连接至罐的离子交换柱组成的再循环间歇系统使酸任选地流过离子交换柱。在一个实施方案中，用于酸流的罐任选地与用于卤水流的罐相同。在另一个实施方案中，用于酸流的罐任选地与用于卤水流的罐不同。在另一个实施方案中，酸分布在离子交换柱的顶部，而且被允许渗透穿过并在没有额外罐的情况下立即再循环到该柱中。在一个实施方案中，酸添加任选地在没有用于酸流的罐的情况下发生。
[0319]
在一个实施方案中，使用水和一种或多种酸溶液的组合从离子交换材料中洗脱锂。在一个实施方案中，使用初始体积的水或酸从离子交换材料中洗脱锂，随后加入酸，该酸可以是不连续的或连续的。初始体积的酸可以具有较低的浓度，例如小于0.2m、小于0.5m、小于1.0m、小于2.0m或小于5.0m。随后添加的酸可以具有较高的浓度，该浓度大于0.2m、大于0.5m、大于1.0m、大于2.0m或大于5.0m。例如，初始酸浓度可以为0.5m，添加的酸可以为6.0m。在一个实施方案中，用水和酸的不同组合进行的酸洗脱可以任选地在搅拌罐反应器或离子交换柱中进行，其中任一个可以任选地是具有连接成网络的多个反应器或柱的较大离子交换系统的一部分。
[0320]
在离子交换系统的一个实施方案中，在卤水和/或酸步骤之后，任选地用水洗涤柱，并且任选地使用ph中和与反渗透来处理来自洗涤的流出水以产生工艺水。
[0321]
在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换柱任选地成形为圆柱体、矩形或另一种形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有高度大于或小于其直径的圆柱体形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有高度小于10cm、小于1米或小于10米的圆柱体形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有直径小于10cm、小于1米或小于10米的圆柱体形状。
[0322]
在离子交换系统的一个实施方案中，任选地通过用装载有新鲜离子交换材料的新柱置换出离子交换柱，向该系统重新供应新鲜离子交换材料。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地通过从柱中去除珠子并将新材料装载到柱中，向该系统重新供应新鲜离子
交换材料。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新材料同时供应至系统中的所有柱。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新材料一次供应至一个或多个柱。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新材料供应至一个或多个柱，而不中断任选地继续操作的其他柱。
[0323]
在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地少于约30分钟、约1小时、少于约2小时、少于约4小时、少于约8小时、少于约24小时、少于约48小时或少于约一周的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地大于约一周的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的某些实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地在30分钟至24小时之间的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，酸泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地少于约5分钟、15分钟、30分钟、1小时、少于约2小时、少于约4小时、少于约8小时、少于约24小时或少于约48小时的时间段内接近氢饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地大于约一个48小时的时间段内接近氢饱和点为止。在离子交换系统的某些实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换材料在任选地在2分钟至2小时之间的时间段内接近氢饱和点为止。离子交换材料
[0324]
在集成系统的一个实施方案中，集成系统包括离子交换系统，其中离子交换材料包括多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，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。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，多孔离子交换材料包含孔网络，该孔网络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。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换珠的形式。
[0325]
在一个实施方案中，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。在一个实施方案中，液体资源是通过使用盐酸、硫酸、硝酸、其他酸或其组合来沥滤矿石、粘土、沉积物、废物、废料、消费后产品、浆液或其他材料而产生的。在一个实施方案中，液体资源是通过使用浓度大于约0.1n、大于约1.0n、大于约10n或大于约20n的酸沥滤材料而产生的。在一个实施方案中，液体资源是通过沥滤已被加热、煅烧、氧化、还原或化学改变的材料而产生的。在一个实施方案中，液体资源是仅通过用水、溶剂或其他液体沥滤材料而产生的。
[0326]
在一个实施方案中，所述液体资源是卤水，其被处理以从耗尽或部分耗尽锂的废卤水中去除锂。在一个实施方案中，废卤水通过注入地下、注入地质层、注入比卤水被提取的地方更深的地质层、注入盐湖、注入与卤水被提取的地方不同的地质层处的地质层、注入蓄水池、泵入水体、泵入湖泊、涌入蒸发池、涌入盐滩、渗入地下或其组合来处置。
[0327]
在一个实施方案中，从一个井场产生卤水并在另一井场中处置。在一个实施方案中，从一个或多个生产井中生产卤水，并且将粗卤水处理以回收锂。在一个实施方案中，在卤水被处理以回收锂之后，将废卤水在一个或多个处置井中处置。在一个实施方案中，生产
井在地质层的中心附近，而处置井在地质层的外围附近。在一个实施方案中，生产井在地质层的外围附近，而处置井在地质层的中心附近。在一个实施方案中，生产井在地质层的顶部附近，而处置井在地质层的底部附近。在一个实施方案中，生产井在地质层的底部附近，而处置井在地质层的顶部附近。在一个实施方案中，其他废物流可与废卤水合并以进行处置或注入。在一个实施方案中，可以在锂回收之前或之后以及从生产井或处置井泵送之前或之后从原卤水或废卤水中回收水、钾、硼、钠、镁或其他物质。在一个实施方案中，井可以是从地面以上或地面以下汲取水的泵。离子交换材料通常是小颗粒，该小颗粒一起组成细粉。在一些实施方案中，小的颗粒大小使锂必须行进的进入离子交换颗粒的核中的扩散距离最小化。在一些情况下，这些颗粒任选地包覆有保护性表面涂层，以最小化离子交换材料的溶解，同时允许锂和氢有效地转移至颗粒以及从颗粒转移。
[0328]
在一个实施方案中，包覆离子交换颗粒由离子交换材料和涂层材料组成，其中离子交换材料包含li4mn5o
12
、li
1.6
mn
1.6
o4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、lifepo4、其固溶体或其组合，并且涂层材料包含tio2、zro2、sio2、moo2、li2tio3、li2zro3、linbo3、alf3、sic、si3n4、石墨碳、无定形碳、类金刚石碳或其组合。包覆离子交换颗粒具有的平均直径小于约1微米、小于约10微米、小于约100微米或小于约1,000微米，并且涂层厚度小于约5nm、小于约100nm、小于约2,000nm或小于约40,000nm。颗粒通过首先使用诸如水热、固态或微波的方法合成离子交换材料而产生。然后使用诸如化学气相沉积、水热、溶剂热、溶胶-凝胶、沉淀或微波等方法将涂层材料沉积在离子交换材料的表面上。用酸溶液处理包覆离子交换颗粒，该酸溶液用盐酸、硫酸、硝酸或其组合制备，其中酸溶液的浓度大于约0.1m、大于约1.0m、大于约5m、大于约10m或其组合。在酸处理过程中，颗粒吸收氢同时释放锂。离子交换材料被转换成具有富氢组成的质子化状态。涂层材料允许氢和锂分别扩散到离子交换材料以及从离子交换材料扩散，同时提供了限制离子交换材料溶解的保护屏障。在酸处理后，将质子化包覆离子交换颗粒用液体资源处理，其中液体资源为天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、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。包覆离子交换颗粒在释放氢的同时吸收锂。然后收集锂盐溶液。然后，包覆离子交换颗粒能够在大于约10个循环、大于约30个循环、大于约100个循环、大于约30个循环或大于约1,000个循环的多个循环中重复进行离子交换反应。
[0329]
在另一方面，涂层材料包含聚合物。在一个实施方案中，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0330]
在另一方面，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0331]
在另一方面，涂层材料包含聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(peek)、聚砜、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)、聚(三氟氯乙烯)(pctfe)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚氟乙烯(pvf)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟化弹性体、三氟氯乙烯偏二氟乙烯(fkm)、全氟聚醚(pfpe)、全氟磺酸(nafion)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(pan)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、发泡聚苯乙烯(eps)、
聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。
[0332]
在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0333]
在另一方面，通过干混、溶剂中混合、乳液、挤出、将一种溶剂鼓泡到另一种溶剂中、浇铸、加热、蒸发、真空蒸发、喷雾干燥、气相沉积、化学气相沉积、微波化、水热合成、聚合、共聚、交联、辐照、催化、发泡、其他沉积方法或其组合将涂层沉积在离子交换颗粒上。在另一方面，使用溶剂沉积涂层，该溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、乙醇、丙酮、其他溶剂或其组合。
[0334]
在固定床中使用无机离子交换颗粒提取锂的一个主要挑战是将颗粒装载到固定床中以使得任选地将卤水和酸有效地泵送穿过柱而堵塞最小。将该材料任选地形成为珠子，并且将这些珠子任选地装载至柱中。这种珠子装载在珠子之间形成空隙空间，并且这些空隙空间促进泵送过柱。珠子将离子交换颗粒固定到位，并防止颗粒在整个柱中自由移动。当材料形成珠子时，卤水和酸溶液渗透到珠子中变得缓慢而困难。酸和卤水溶液向珠子中的缓慢对流和扩散减慢了锂吸收和释放的动力学。这种缓慢的动力学可能给柱操作带来问题。缓慢的动力学可能需要缓慢的通过柱的泵送速率。缓慢的动力学还可能导致卤水中锂的回收率低，并且酸洗脱锂的效率低。
[0335]
在一些实施方案中，离子交换珠是具有孔网络的多孔离子交换珠，孔网络有助于将泵送通过离子交换柱的溶液输送入珠子中。任选地对孔网络进行策略性控制，以提供快速且分散的通道以供卤水和酸溶液渗透进入珠子中并将锂和氢传递到离子交换颗粒。图14显示了多孔离子交换珠的一个实例。
[0336]
在一些实施方案中，通过混合离子交换颗粒、基质材料和填充材料来形成离子交换珠。将这些组分混合并形成珠子。然后，将填充材料从珠子中去除，从而留下孔。填充材料分散在珠子中的方式使得留下使锂和氢的输送具有快速动力学的孔结构。该方法任选地涉及多种离子交换材料、多种聚合物材料和多种填充材料。
[0337]
使用无机离子交换材料提取锂的另一个主要挑战是材料的溶解和降解，特别是在酸中的锂洗脱期间，以及在液体资源中的锂吸收期间。为了从离子交换过程中得到具有高浓度锂离子的锂洗脱物溶液，使用酸来洗脱锂，并且通常期望使用浓酸溶液来洗脱锂。然而，酸溶液特别是浓酸溶液溶解并降解无机离子交换材料，这降低了材料的性能和寿命。因此，离子交换材料任选地被包覆以形成用于锂提取的包覆离子交换颗粒，其由离子交换材料和保护颗粒表面的涂层材料组成。涂层保护离子交换材料在酸中锂洗脱期间、在从液体资源吸收锂期间以及在离子交换过程的其他方面期间免于溶解和降解。这种被包覆的颗粒改善了离子交换过程中离子交换材料的寿命，并使得能够使用更强的酸来产生具有高浓度锂离子的锂洗脱物溶液。包覆离子交换颗粒的一个实例在图13中示出。包覆的离子交换颗粒可以以粉末形式或珠子形式用于锂吸收。
[0338]
在本发明中，选择离子交换材料以具有高锂吸收能力、相对于其他离子诸如钠和镁而言对液体资源中的锂具有高选择性、在液体资源(包括具有低浓度锂的那些)中具有强锂吸收、便于用少量过量的酸来洗脱锂以及快速的离子扩散。任选地选择涂层材料以在酸
中的锂回收期间和在各种液体资源中的锂吸收期间保护颗粒免于溶解和化学降解。还任选地选择涂层材料，以促进锂和氢在颗粒和液体资源之间的扩散，以使颗粒能够粘附到结构支撑物，并抑制颗粒的结构和机械降解。
[0339]
当在离子交换系统中使用离子交换材料时，将含有锂的液体资源泵送通过离子交换系统，使得离子交换材料从液体资源中吸收锂同时释放氢。在材料吸收锂后，将酸溶液泵送通过柱，使得材料在吸收氢的同时将锂释放到酸溶液中。柱任选地以同流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相同方向交替地流过柱；或者柱任选地以逆流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相反方向交替地流过柱。在液体资源和酸溶液的流动之间，任选地用水或其他溶液处理或洗涤该柱，以用于诸如调节柱中ph或去除潜在污染物的目的。材料任选地形成固定床或移动床，并且任选地，移动床与卤水和酸流逆流移动。可以通过搅拌、旋转、泵送或其组合将材料任选地悬浮在搅拌罐反应器中。材料任选地在具有移动床的多个柱之间移动，其中不同的柱用于卤水、酸、水或其他流。在液体资源流过柱之前或之后，任选地用ca(oh)2、naoh或其它固体、液体或浆液形式的其他化学品调节液体的ph，以促进离子交换反应以及废液体资源的处理或处置。在液体资源流过柱之前或之后，任选地使液体资源经受其他过程，包括其他离子交换过程、溶剂萃取、蒸发、化学处理或沉淀以去除锂、去除其他化学物质或以其他方式处理卤水。
[0340]
当用酸处理离子交换材料时，产生锂溶液。任选地进一步处理该锂溶液以产生锂化学品。这些锂化学品任选地用于工业应用。在一些实施方案中，离子交换材料选自：氧化物、磷酸盐、氟氧化物、氟磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，离子交换材料选自：lifepo4、limnpo4、li2mo3(m＝ti、mn、sn)、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、limn2o4、li
1.6
mn
1.6
o4、limo2(m＝al、cu、ti)、li4tio4、li7ti
11
o
24
、li3vo4、li2si3o7、li2cup2o7、al(oh)3、licl.xal(oh)3.yh2o、sno2.xsb2o5.yh2o、tio2.xsb2o5.yh2o、其固溶体或其组合。在另一方面，离子交换材料包含lifepo4、li2sno3、li2mno3、li2tio3、li4ti5o
12
、li4mn5o
12
、li
1.6
mn
1.6
o4、其固溶体或其组合。
[0341]
在本文所述的另一方面，涂层材料允许扩散到离子交换材料以及从离子交换材料扩散。特别地，涂层材料促进锂和氢在颗粒和液体资源之间的扩散，使颗粒能够粘附到结构支撑物，并且抑制颗粒的结构和机械降解。在本文所述的另一方面，涂层材料包含碳化物、氮化物、氧化物、磷酸盐、氟化物、聚合物、碳、碳质材料或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、氟聚合物、氯聚合物或氟氯聚合物。在另一方面，涂层材料包含nb2o5、ta2o5、moo2、tio2、zro2、sno2、sio2、li2o、li2tio3、li2zro3、li2moo3、linbo3、litao3、li2sio3、li2si2o5、li2mno3、zrsio4、alpo4、lapo4、zrp2o7、mop2o7、mo2p3o
12
、baso4、alf3、sic、tic、zrc、si3n4、zrn、bn、碳、石墨碳、无定形碳、硬碳、类金刚石碳、其固溶体或其组合。在另一方面，涂层材料包含tio2、zro2、sio2、li2tio3、li2zro3、li2mno3、zrsio4、或linbo3。
[0342]
在本文所述的另一方面，包覆离子交换颗粒的平均直径小于约0.1微米、小于约1微米、小于约10微米、小于约100微米或小于约1,000微米。在另一方面，包覆离子交换颗粒的平均大小小于约50微米、小于约100微米或小于约200微米。在另一方面，包覆离子交换颗粒任选地是由平均直径小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000nm或小于约100,000nm的较小初级颗粒组成的次级颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆初级离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆次级离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆次级
离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆初级离子交换颗粒和次级离子交换颗粒二者。在另一方面，初级离子交换颗粒任选地具有第一涂层，次级离子交换颗粒任选地具有第二涂层，其组成与第一涂层任选地相同、相似或不同。
[0343]
在本文所述的一些实施方案中，涂层材料的厚度小于约1nm、小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000nm或小于约100,000nm。在进一步的实施方案中，涂层材料的厚度小于约1微米或小于约10微米。在一些实施方案中，离子交换颗粒具有选自以下的厚度的涂层材料：小于10nm、小于100nm、小于1,000nm或小于10,000nm。在一些实施方案中，涂层材料具有选自以下的厚度：小于0.1微米、小于1微米或小于10微米。在某些实施方案中，涂层材料的厚度在约0.1微米至10微米之间。在一些实施方案中，涂层材料的厚度在约1微米至10微米之间。
[0344]
在本文所述的另一方面，离子交换材料和涂层材料形成一个或多个浓度梯度，其中颗粒的化学组成在两种或更多种组成之间。在另一方面，化学组成任选地在离子交换材料和涂层之间变化，该变化的方式是在颗粒的不同区域中连续、不连续或连续且不连续。在另一方面，离子交换材料和涂层材料形成在小于约1nm、小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000或小于约100,000nm的厚度上延伸的浓度梯度。在另一方面，离子交换材料和涂层材料形成在约1nm至约1,000nm的厚度上延伸的浓度梯度。在另一方面，离子交换材料可以与涂层材料部分反应以在离子交换材料和涂层材料之间形成相间层。
[0345]
在本文所述的另一方面，离子交换材料通过诸如水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、球磨、化学沉淀、共沉淀、气相沉积或其组合的方法合成。在另一方面，离子交换材料通过诸如化学沉淀、水热、固态或其组合的方法合成。
[0346]
在本文所述的另一方面，涂层材料通过诸如化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、化学沉淀、共沉淀、球磨、粉末混合、共混、热解或其组合的方法沉积。在另一方面，涂层材料通过诸如溶胶-凝胶、化学沉淀或其组合的方法来沉积。在另一方面，涂层材料沉积在反应器中，该反应器任选地是间歇罐式反应器、连续罐式反应器、间歇式炉、连续式炉、管式炉、旋转管式炉或其组合。
[0347]
在一些实施方案中，沉积具有选自以下的物理特性的涂层材料：结晶、无定形、完全覆盖、部分覆盖、均匀、不均匀或其组合。
[0348]
在一些实施方案中，以选自以下的排列方式将多个涂层任选地沉积在离子交换材料上：同心、拼凑或其组合。
[0349]
在一些实施方案中，基质选自：聚合物、氧化物、磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚丁二烯、磺化聚合物、羧化聚合物、nafion、其共聚物及其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、其共聚物或其组合。在一些实施方案中、结构支撑物选自：二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅、其固溶体或其组合。在一些实施方案中，针对耐热、耐酸和/或其他耐化学性对基质材料进行选择。
[0350]
在一个实施方案中，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共
聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，涂层材料包含低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(peek)、聚砜、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)、聚(三氟氯乙烯)(pctfe)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚氟乙烯(pvf)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟化弹性体、三氟氯乙烯偏二氟乙烯(fkm)、全氟聚醚(pfpe)、全氟磺酸(nafion)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(pan)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。在一个实施方案中，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0351]
在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯三氟氯乙烯(halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(pvpcs)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、发泡聚苯乙烯(eps)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。
[0352]
在一个实施方案中，通过干混、溶剂中混合、乳液、挤出、将一种溶剂鼓泡到另一种溶剂中、浇铸、加热、蒸发、真空蒸发、喷雾干燥、气相沉积、化学气相沉积、微波化、水热合成、聚合、共聚、交联、辐照、催化、发泡、其他沉积方法或其组合将涂层沉积在离子交换颗粒上。在一个实施方案中，使用溶剂沉积涂层，该溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、乙醇、丙酮、其他溶剂或其组合。
[0353]
在一些实施方案中，通过将离子交换颗粒、基质材料和填充材料一次性混合在一起形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合离子交换颗粒和基质材料，然后与填充材料混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合离子交换颗粒和填充材料，然后与基质材料混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合基质材料和填充材料，然后与离子交换颗粒混合来形成多孔珠。
[0354]
在一些实施方案中，通过将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料与溶解一个或多个组分的溶剂混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过在混合器或球磨机中将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料作为干粉混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过在喷雾干燥器中混合离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料来形成多孔珠。
[0355]
在一些实施方案中，基质材料是使用选自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或填充材料混合的聚合物：n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合。在一些实施方案中，填充材料是使用选自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或基质材料混合的盐：水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合。
[0356]
在一些实施方案中，填充材料是盐，使用选自以下的溶液将其从珠子中溶出以形成孔：水、乙醇、异丙醇、表面活性剂混合物、酸、碱或其组合。在一些实施方案中，填充材料是在高温下热分解形成气体的材料，使得气体可以离开珠子以形成孔，其中气体选自：水蒸气、氧气、氮气、氯气、二氧化碳、氮氧化物、有机蒸气或其组合。
[0357]
在一些实施方案中，使用机械压力机、压粒机、压片机、压丸机、旋转式压机或其组合，由干粉形成多孔离子交换珠。在一些实施方案中，通过将浆液滴入不同的液体溶液中，
由溶剂浆液形成多孔离子交换珠。使用n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合的溶剂任选地形成溶剂浆液。使用水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合任选地形成不同的液体溶液。
[0358]
在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有选自以下的平均直径的近似球形：小于10μm、小于100μm、小于1mm、小于1cm或小于10cm。在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有选自以下的平均直径的近似球形：小于200μm、小于2mm或小于20mm。在某些实施方案中，多孔离子交换珠为具有在10μm至2mm之间的平均直径的近似球形。
[0359]
在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm的直径并且具有小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm的高度的片剂形状。在某些实施方案中，多孔离子交换珠为具有在500μm至10mm之间的直径的片剂形状。
[0360]
在一些实施方案中，将多孔离子交换珠嵌入支撑结构中，该支撑结构任选地是膜、螺旋卷式膜、中空纤维膜或网状物。在一些实施方案中，将多孔离子交换珠嵌在由聚合物、陶瓷或其组合组成的支撑结构上。在一些实施方案中，将多孔离子交换珠直接装载到没有额外的支撑结构的离子交换柱中。
[0361]
在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、地热卤水、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、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。在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、地热卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、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。在一些实施方案中，液体资源在进入离子交换反应器之前任选地被预处理以去除悬浮的固体、碳氢化合物或有机分子。在一些实施方案中，液体资源任选地在来自其源头后没有任何预处理的情况下进入离子交换反应器。
[0362]
在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于100,000ppm、小于10,000ppm、小于1,000ppm、小于100ppm、小于10ppm或其组合。在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于5,000ppm、小于500ppm、小于50ppm或其组合。用于锂提取的ph调节方法
[0363]
本文所述的本发明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：使液体资源流过离子交换系统以选择性吸收锂以产生锂洗脱物溶液；从锂洗脱物溶液中纯化、浓缩和/或回收酸以形成锂盐溶液；以及将锂盐溶液转化为精制的含锂化合物或溶液。
[0364]
本文所述的本发明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：使液体资源流过离子交换系统以选择性吸收锂以产生锂洗脱物溶液；从锂洗脱物溶液中纯化、浓缩和/或回收酸以形成锂盐溶液；以及使用膜电解系统将锂盐溶液转化为lioh溶液。
[0365]
本文所述的本发明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：使液体资源流过离子交换系统以选择性吸收锂以产生锂洗脱物溶液；从锂洗脱物溶液中纯化、浓缩和/或回收酸以形成锂盐溶液；以及使用化学沉淀将锂盐溶液转化为固体锂化合物。
[0366]
本文所述的本发明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：使液体资源流过离子交换系统以选择性吸收锂以产生锂洗脱物溶液；以及从洗脱物溶液中
去除酸和水以形成浓缩的锂盐溶液或固体锂化合物。
[0367]
在一个实施方案中，在本文所述的离子交换单元中对离子交换材料进行处理之后，生产了富锂的离子交换材料。在一个实施方案中，在本文所述的离子交换单元中产生锂洗脱物。在一个实施方案中，将锂洗脱物从本文所述的离子交换单元传递至膜电池。在一个实施方案中，用酸溶液处理离子交换单元中的离子交换材料，以在离子交换单元中产生富氢的离子交换材料。在一个实施方案中，本文所述的处理包括ph调节。ph调节可以保持平衡，有利于来自富氢离子交换材料的氢离子与来自液体资源的锂离子交换。
[0368]
在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、地热卤水、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、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。在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、地热卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、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。在一些实施方案中，液体资源在进入离子交换反应器之前任选地被预处理以去除悬浮的固体、碳氢化合物或有机分子。在一些实施方案中，液体资源任选地在来自其源头后没有任何预处理的情况下进入离子交换反应器。
[0369]
在一个实施方案中，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。
[0370]
在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于100,000ppm、小于10,000ppm、小于1,000ppm、小于100ppm、小于10ppm或其组合。在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于5,000ppm、小于500ppm、小于50ppm或其组合。
[0371]
在一些实施方案中，用于从离子交换反应器回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠中回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、硝酸或其组合。
[0372]
在一个实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。
[0373]
在一些实施方案中，用于从离子交换系统回收锂的酸的浓度选自：小于0.1m、小于1.0m、小于5m、小于10m或其组合。在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠回收锂的酸的浓度大于10m。
[0374]
在一些实施方案中，离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应同时保持足够的锂吸收容量：大于10个循环、大于30个循环、大于100个循环、大于300个循环或大于1,000个循环。在一些实施方案中，多孔离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应：大于50个循环、大于100个循环或大于200个循环。在一些实施方案中，足够的锂吸收容量任选地定义为选自以下的初始吸收容量百分比：大于95％、大于90％、大于80％、大于60％或大于20％。在一些实施方案中，足够的锂吸收容量任选地定义为诸如小于20％的初始吸收容量百分比。
[0375]
在一些实施方案中，使用选自以下的方法将从离子交换反应器产生的锂洗脱溶液
进一步处理成锂原料：溶剂萃取、离子交换、化学沉淀、电渗析、电解沉积、电解、用直接太阳能蒸发、用集中式太阳能蒸发、用由集中式太阳能加热的传热介质蒸发、用来自地热卤水的热蒸发、用来自燃烧的热蒸发、ph中和或其组合。在一些实施方案中，使用反渗透或膜技术浓缩从离子交换反应器产生的锂洗脱溶液。
[0376]
在一些实施方案中，将从离子交换反应器产生的锂洗脱溶液进一步处理成锂化学品，该锂化学品选自：氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂、金属锂、金属锂氧化物、金属锂磷酸盐、硫化锂或其组合。在一些实施方案中，将从多孔离子交换珠产生的锂洗脱溶液进一步处理成固态、液态、水合或无水的锂化学品。
[0377]
在一些实施方案中，将使用离子交换反应器产生的锂化学品用于选自以下的工业应用：锂电池、金属合金、玻璃、油脂或其组合。在一些实施方案中，将使用包覆离子交换颗粒产生的锂化学品用于选自以下的应用：锂电池、锂离子电池、锂硫电池、锂固态电池及其组合。
[0378]
在一些实施方案中，离子交换材料以锂化状态合成，其中亚晶格完全或部分被锂占据。在一些实施方案中，离子交换材料以质子化状态合成，其中亚晶格完全或部分被氢占据。
[0379]
在一些实施方案中，离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的ph任选地降低。通过使用ph调节装置提高系统中液体资源的ph，将ph保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，ph调节装置包括测量系统的ph并将系统的ph调节到用于锂提取的理想ph范围。在一个实施方案中，对于离子交换材料从卤水中吸收锂，卤水的理想ph范围任选地为5至7，优选ph范围任选地为4至8，并且可接受ph范围任选地为2至9。在一个实施方案中，ph调节装置包括测量系统的ph，其中系统的ph小于约5、小于约4或小于约2，系统的ph调节为ph 2至9、ph 4至8或ph 5至7。用于提取锂的ph调节方法
[0380]
本文所述的发明的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使离子交换材料与液体资源接触；b)在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下提高液体资源的ph；c)用酸从离子交换材料中洗脱锂以产生锂洗脱物溶液；d)从锂洗脱物溶液中回收未使用的酸以再用于洗脱；以及e)浓缩、纯化和将锂洗脱物溶液转化为精制溶液、化合物或其组合。
[0381]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在离子交换系统中。在一个实施方案中，该方法还包括：a)使液体资源流入一个或多个产生含锂溶液的离子交换系统中；b)将离子交换系统连接至一个或多个用于浓缩和/或纯化含锂溶液的单元；以及c)将来自一个或多个用于浓缩和/或纯化的单元的含锂溶液传递到膜电解单元以将含锂溶液转化为氢氧化锂溶液。在一个实施方案中，该方法还包括从含锂溶液中回收和/或再生酸以再用于锂洗脱。
[0382]
本文所述的本发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在离子交换系统中。在一个实施方案中，该方法还包括：a)使液体资源流入一个或多个产生含锂溶液的离子交换系统中；b)将离子交换系统连接至一个或多个用于浓缩和/或纯化含锂溶液的单元；以及c)将来自一个或多个用于浓缩和/或纯化的单元的含锂溶液传递到化学沉淀单元
以将含锂溶液转化为固体锂化合物。在一个实施方案中，该方法还包括从含锂溶液中回收和/或再生酸以再用于锂洗脱。
[0383]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在反应器中。在一个实施方案中，该方法还包括：a)将液体资源装载在一个或多个液体资源罐中；b)将反应器连接到一个或多个液体资源罐；以及c)使液体资源从一个或多个液体资源罐通过反应器，其中液体资源的通过至少发生一次。在一个实施方案中，该方法还包括在一个或多个ph提高罐中提高液体资源的ph。在一个实施方案中，该方法还包括在一个或多个沉降罐中沉降沉淀物。在一个实施方案中，该方法还包括在液体资源通过柱循环之前或之后将液体资源储存在一个或多个储存罐中。
[0384]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中该方法还包括：a)将液体资源装载在一个或多个液体资源罐中；b)将柱连接到一个或多个液体资源罐；c)使液体资源从一个或多个液体资源罐通过柱，其中液体资源的通过至少发生一次；d)在一个或多个ph提高罐中提高从c)产生的液体的ph；e)在一个或多个沉降罐中沉降从d)产生的液体的沉淀物；以及f)在一个或多个储存罐中储存从e)产生的液体。
[0385]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在多个柱中。在一个实施方案中，多个罐连接到多个柱，其中多个罐中的每个罐立即连接到多个柱中的一个。在一个实施方案中，多个柱中的两个或更多个形成至少一个回路。在一个实施方案中，至少一个回路选自液体资源回路、水洗涤回路和酸溶液回路。在一个实施方案中，液体资源的ph在连接到液体资源回路中的多个柱的多个罐中提高。在一个实施方案中，液体资源回路包括连接到多个罐的多个柱，其中多个罐中的每个罐立即连接到多个柱中的一个。
[0386]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中该方法还包括：a)使液体资源通过液体资源回路中的多个柱；b)使酸溶液通过酸溶液回路中的多个柱一次或多次；以及c)使水通过水洗涤回路中的多个柱。在一个实施方案中，该方法还包括在液体资源回路、水洗涤回路和酸溶液回路之间切换多个柱，使得：a)液体资源回路中的多个柱中的至少一个成为水洗涤回路中的多个柱中的至少一个和/或酸溶液回路中的多个柱中的至少一个；b)水洗涤回路中的多个柱中的至少一个成为酸溶液回路中的多个柱中的至少一个和/或液体资源回路中的多个柱中的至少一个；和/或c)酸溶液回路中的多个柱中的至少一个成为液体资源回路中的多个柱中的至少一个和/或水洗涤回路中的多个柱中的至少一个。
[0387]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在罐中的一个或多个隔室中。在一个实施方案中，该方法还包括使液体资源流过罐中的一个或多个隔室。在一个实施方案中，罐包含注入口。在一个实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后以及它们组合的情况下，使用注入口来提高液体资源的ph。
[0388]
本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中柱还包含多个注入口。在一个实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后以及它们组合的情况下，使用多个注入口来提高液体资源的ph。
[0389]
在一个实施方案中，离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，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。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，多孔离子
交换材料包含孔网络，孔网络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。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换珠的形式。
[0390]
在一个实施方案中，离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的ph任选地降低。提高系统中液体资源的ph将ph保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，提高ph包括测量系统的ph并将系统的ph调节到锂提取的理想ph范围。在一个实施方案中，对于离子交换材料从卤水中吸收锂，卤水的理想ph范围任选地为6至9，优选ph范围任选地为4至9，并且可接受ph范围任选地为2至9。在一个实施方案中，提高ph包括测量系统的ph，其中系统的ph小于6、小于4或小于2，系统的ph调节为ph 2至9、ph 4至8或ph 5至7。
[0391]
在一个实施方案中，使用预处理系统以在锂离子交换之前从卤水中去除溶解物质。这可以限制锂离子交换材料对此类物质的吸收。预处理系统可用于去除过渡金属、其他金属、金属-有机配合物或其他物质。在一个实施方案中，预处理是用于去除某些物质的吸附或吸收技术，诸如活性炭。在一个实施方案中，预处理是用于氧化或还原某些物质的电解技术。在一个实施方案中，预处理包括添加化学试剂以改变ph或氧化还原电位(orp)。在一个实施方案中，通过固体的沉淀去除物质。在一个实施方案中，物质以气体或液体的形式被去除。
[0392]
在一个实施方案中，使用预处理系统以在锂离子交换之前从卤水中去除铁、锰、镍、钒和其他过渡金属。在一个实施方案中，使用ph调节利用碱从卤水中沉淀过渡金属，碱可以是naoh、na2co3、ca(oh)2、koh、其他碱或其组合。在一个实施方案中，依次添加碱以选择性地分离过渡金属，以便回收和在其他地方使用。在一个实施方案中，在去除过渡金属之后向卤水中添加酸以降低ph。
[0393]
在一个实施方案中，使用包括氯气、臭氧、焦亚硫酸钠、次氯酸钠、过氧化氢、空气、其组合或其他氧化剂的氧化过程从卤水中去除过渡金属。在一个实施方案中，氧化过程与ph校正结合使用。在一个实施方案中，随着氧化剂的添加，监测卤水的orp，并控制氧化的程度。
[0394]
在一个实施方案中，在搅拌罐反应器中使氧化气体与卤水接触以沉淀过渡金属。在一个实施方案中，在柱中使氧化气体与卤水接触。在一个实施方案中，氧化是分批进行的，而在另一个实施方案中，氧化是连续进行的。在一个实施方案中，在氧化反应器的流出物中重新捕获氧化气体并使其与卤水重新接触。在一个实施方案中，使用具有挡板、平板或生物球(bio-ball)的柱将氧化气体均匀地分散在卤水中并控制气泡大小。在一个实施方案中，将离开氧化反应器的氧化气体重新用于具有新鲜卤水的氧化反应器中，因此以逆流的方式部署。在一些实施方案中，氧化气体可以是臭氧、氯气、氧气、硫氧化物、氮氧化物、其组合或其他氧化气体。
[0395]
在洗脱物纯化系统的一个实施方案中，使用naoh、ca(oh)2、mg(oh)2、koh、na2co3、caco3、mgco3或k2co3提高洗脱物的ph。在纯化系统的一个实施方案中，使用naoh、ca(oh)2、mg(oh)2、koh、na2co3、caco3、mgco3或k2co3沉淀多价离子，诸如mg、ca、sr、mn、fe和v。在一个实施方案中，使用碱的组合提高ph并同时沉淀多价离子。在一个实施方案中，提高溶液的温度以加速多价离子沉淀的速率。在一个实施方案中，添加水以加速多价离子沉淀的速率。在一个实施方案中，纯化后洗脱物中li的浓度为约10,000mg/l至约25,000mg/l。在一个实施方
案中，洗脱物中li的浓度小于约10,000mg/l。在一个实施方案中，洗脱物中li的浓度大于约25,000mg/l。
[0396]
本文所述的另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)用于改变系统中液体资源的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。
[0397]
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，水溶液是水。
[0398]
在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，转移包含锂化离子交换材料的悬浮液。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用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)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用包含水的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)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。
[0399]
在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统并汽提锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统，并从锂化离子交换材料中汽提挥发性组分。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统，并从锂化离子交换材料中汽提包含水的挥发性组分。
[0400]
在一些实施方案中，ph调节装置包含ph测量设备和用于向罐中添加碱的入口。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。
[0401]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用ph调节装置测量液体资源的ph变化。在一些实施方案中，测量到的ph变化触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，ph变化到低于约2至约9的ph值会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，ph变化到低于约2、约3、约4、约5、约6、约7、约8或约9的ph值会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，ph变化到低于约2至约4、约3至约5、约4至约6、约5至约7、约6至约8或约7至约9的ph会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，向液体资源添加碱以将液体资源的ph保持在约2至约3、约3至约4、约4至约5、约5至约6、约6至约7、约7至约8或约8至约9的范围内。在一些实施方案中，向液体资源添加碱以将液体资源的ph保持在约4至约5、约5至约6、约6至约7或约7至约8的范围内。在一些实施方案中，液体资源的ph保持在目标范围内，该目标范围足够高以促进锂的吸收，并且足够低以避免从液体资源中沉淀金属。在一些实施方案中，液体资源的ph保持在约ph 8以下以避免mg的沉淀。在一些实施方案中，为了避免金属沉淀，液体资源的ph保持在约ph 2以下、约ph 3以下、约ph 4以下、约ph 5以下、约ph 6以下、约ph 7以下、约ph 8以下或约ph 9以下。在一些实施方案中，由于离子交换材料释放
质子，液体资源的ph可能下降离开目标ph范围，而ph调节装置可以将液体资源的ph调节回目标ph范围。在一些实施方案中，可以在液体资源进入系统之前将液体资源的ph调节到高于目标ph范围，然后从离子交换材料释放的质子可以将系统的ph降低到目标范围。在一些实施方案中，液体资源的ph可以控制在一定范围内，并且该范围可以随时间而改变。在一些实施方案中，可以将液体资源的ph控制在一定范围内，然后可以允许液体资源的ph下降。在一些实施方案中，可以将液体资源的ph控制在一定范围内，然后可以允许液体资源的ph下降以溶解胶体或固体。在一些实施方案中，可以在不测量ph的情况下向液体资源添加碱以中和质子。在一些实施方案中，可以在监测碱的体积或量的情况下向液体资源添加碱以中和质子。在一些实施方案中，可以测量液体资源的ph以监测离子交换材料的锂吸收。在一些实施方案中，可以监测液体资源的ph以确定何时将液体资源从离子交换材料分离。在一些实施方案中，可以测量液体资源的ph的变化率以监测锂吸收的速率。在一些实施方案中，可以测量液体资源的ph的变化率以确定何时将液体资源从离子交换材料分离。
[0402]
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。在一些实施方案中，多孔隔板是网状物或膜。在一些实施方案中，多孔隔板是聚合物网状物或聚合物膜。在一些实施方案中，多孔隔板具有多层网状物、膜或其他多孔结构。在一些实施方案中，多孔隔板具有提供结构支撑的一层或多层粗网状物和提供过滤的一层或多层细网状物或膜。在一些实施方案中，多孔隔板包含聚醚醚酮网状物、聚丙烯网状物、聚乙烯网状物、聚砜网状物、聚酯网状物、聚酰胺、聚四氟乙烯网状物、乙烯四氟乙烯聚合物网状物、不锈钢网状物、包覆聚合物的不锈钢网状物、包覆陶瓷的不锈钢网状物或其组合。
[0403]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，在锂化离子交换材料产生之后，通过多孔隔板排出液体资源。
[0404]
在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之后，在富氢离子交换材料产生之后，通过多孔隔板排出包含锂离子的盐溶液。
[0405]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，使锂化离子交换材料流入另一个系统，该系统包含罐以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液，其中该另一个系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备。
[0406]
在一些实施方案中，该系统包含多个罐，并且多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变系统的ph的ph调节装置。
[0407]
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第一系统以产生锂化离子交换材料，其中第一系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变第一系统中液体资源的ph的ph调节装置；b)使a)的锂化离子交换材料流入包含罐的第二系统中，其中第二系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备；以及c)用酸溶液处理来自b)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。
[0408]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。
[0409]
在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，向锂化离子交换材料添加水溶液以形成流态化的锂化离子交换材料。
[0410]
在一些实施方案中，该方法还包括，在c)之后，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，水溶液是水。
[0411]
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。
[0412]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用ph调节装置测量液体资源的ph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。
[0413]
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多个罐的第一系统中以产生锂化离子交换材料，其中第一系统中的多个罐中的每一个均与第一系统中的多个罐中的另外每一个均流体连通，并且第一系统中的多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变第一系统中多个罐中的每一个的ph的ph调节装置；b)使锂化离子交换材料流入包含多个罐的第二系统中，其中第二系统中的多个罐中的每一个与第二系统中的多个罐中的另外每一个均流体连通，并且第二系统中的多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备；以及c)在第二系统的多个罐中的至少一个中，用酸溶液处理来自b)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。
[0414]
在一些实施方案中，该方法还包括，在c)之后，在第二系统的多个罐中的至少一个中，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。
[0415]
在一些实施方案中，该方法以间歇模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续和间歇模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续模式、间歇模式、半连续模式或其组合的模式操作。
[0416]
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。
[0417]
在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用ph调节装置测量液体资源的ph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。
[0418]
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第一系统，以产生锂化离子交换材料，其中该罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，以及(iii)混合设备；b)使来自a)的锂化离子交换材料流入包含罐的第二系统，其中该罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)酸溶液，以及(iii)混合设备；以及c)汽提锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。
[0419]
在一些实施方案中，在b)之前，洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。
[0420]
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；和混合设备，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，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，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以供
进一步处理。
[0421]
在一些实施方案中，包含锂离子的盐溶液经历结晶。实施例实施例1：使用包覆离子交换颗粒提取锂
[0422]
使用包覆离子交换颗粒从卤水中提取锂。卤水是含有50,000ppm na和1,000ppm li的水溶液。包覆离子交换颗粒由离子交换材料和涂层材料组成。离子交换材料为li4mn5o
12
，并且涂层材料为zro2。该颗粒由98wt.％活性材料和2wt.％涂层组成。该颗粒的平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约2nm。
[0423]
通过首先合成li4mn5o
12
，然后将涂层沉积在li4mn5o
12
的表面上来产生颗粒。用盐酸处理颗粒，以在溶液中产生licl。在酸处理过程中，颗粒吸收氢同时释放锂。li4mn5o
12
活性材料被转化为具有富氢组成的质子化状态。zro2涂层允许将氢和锂分别扩散到活性材料以及从活性材料扩散，同时提供限制锰和氧从活性材料溶解的保护屏障。收集溶液用于元素分析，以测量锂产率。
[0424]
在酸处理后，用卤水处理质子化颗粒，其中颗粒吸收锂同时释放氢。颗粒由质子化状态转化为具有富锂组成的锂化状态。收集溶液用于元素分析，以测量锂吸收。
[0425]
然后，如前所述，用酸再次处理锂化材料，以在溶液中产生锂。重复质子化和锂化的循环，以从卤水中提取锂，并产生licl溶液。由于涂层提供了保护屏障，因此活性材料在酸中的溶解和降解受到限制。通过搅拌后酸溶液的元素分析来测量活性材料的溶解。实施例2：使用装载有包含包覆离子交换颗粒的珠子的离子交换柱提取锂
[0426]
使用装载有含有包覆离子交换颗粒的珠子的离子交换柱从卤水中提取锂。卤水是天然卤水，其含有大约500ppm li、50,000ppm na和包括k、mg、ca和硫酸盐在内的其他化学物质。该珠子由10wt.％聚偏二氟乙烯(pvdf)基质和90wt.％包覆离子交换颗粒组成。包覆离子交换颗粒由活性材料和保护性表面涂层组成。活性材料为li4mn5o
12
，并且涂层为zro2。该颗粒由98wt.％活性材料和2wt.％涂层组成。该颗粒的平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约2nm。
[0427]
通过首先合成li4mn5o
12
，然后将涂层沉积在li4mn5o
12
的表面上来产生颗粒。通过将pvdf溶解于n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)中形成溶液来产生珠子。然后将该溶液与包覆离子交换颗粒混合，以形成浆液。将浆液滴入去离子水中，以形成珠子。该珠子的平均直径为2mm，并且孔隙度为35％。
[0428]
离子交换柱的长度为2m并且直径为50cm。该柱装载有珠子。将1m盐酸泵入柱底部，以从柱顶部洗脱出licl溶液。颗粒吸收氢同时释放锂，以产生licl。li4mn5o
12
活性材料被转化为具有富氢组成li
4-x
h
x
mn5o
12
的质子化状态。使用ph测量和元素分析来监测来自柱的锂回收。锂回收后，用水冲洗柱。
[0429]
酸处理后，将卤水通过柱向下泵送。颗粒吸收锂同时释放氢。质子化材料被转化为具有富锂组成li
4-x
h
x
mn5o
12
的锂化状态。使用ph测量和元素分析监测柱中离子交换珠的锂吸收。使用naoh将离开柱的卤水调节至中性ph然后重新注入卤水储器中。锂吸收后，用水冲洗柱。
[0430]
通过重复前述的酸和卤水交替泵送的步骤来操作柱。该柱操作的作用是从卤水中提取锂，并产生licl洗脱溶液。在柱操作过程中，由于表面涂层提供保护屏障，因此离子交
换颗粒被保护免于溶解和降解。
[0431]
将从柱操作产生的licl溶液加工成包括li2co3、lioh和li金属在内的锂原料。这些锂原料被销售以用于电池、合金和其他产品。实施例3：使用带有混合罐、沉降罐和再循环罐的再循环间歇系统提取锂
[0432]
使用再循环间歇系统(图1)从卤水中提取锂，该再循环间歇系统包含离子交换柱(101)、用于碱的混合罐(102)、用于碱性沉淀物的沉降罐(103)、卤水再循环罐(104)和酸再循环罐(105)。卤水是含有约100ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床(图14)。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒(图13)。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0433]
离子交换柱的高为50cm并且直径为1.3cm。将200ml 1.0m盐酸装载在酸再循环罐中。酸以每分钟10ml的流速泵过离子交换柱。酸溶液流过离子交换柱，在其中酸中的质子进入离子交换珠，并交换锂。锂因此从珠子中释放出来，并进入酸溶液。酸溶液流回酸再循环罐，并通过柱再循环6小时的时段。在该6小时时段后，酸溶液转化为氯化锂溶液，其中剩余一些盐酸。将剩余一些盐酸的氯化锂溶液从系统中取出，并进一步加工以产生碳酸锂粉末。
[0434]
将500ml水装载在酸再循环罐中。水以每分钟20ml的流速泵过离子交换柱，以从柱中洗去残留的酸。水流过离子交换柱，然后流回酸再循环罐，然后通过离子交换柱再循环。在水洗涤2小时后，将水从酸再循环罐中去除，使水的ph变中性，并丢弃水。
[0435]
将10升卤水装载在卤水再循环罐中。卤水以每分钟40ml的流速泵过离子交换柱。当卤水流过柱时，离子交换珠吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水从离子交换柱流出并流入混合罐，在混合罐中，从碱水溶液罐(106)注入naoh碱水溶液，以将卤水的ph调节到约7.5。混合罐将碱混入卤水中。卤水从混合罐流入沉降罐，其中mg(oh)2沉淀物任选地沉降到底部。形成水性浆液的mg(oh)2沉淀物从沉降罐底部泵出，重新注入混合罐。监测进入和离开混合罐的卤水的ph，以控制注入混合罐的碱的速率。卤水离开沉降罐并进入卤水再循环罐。然后，卤水被再循环回离子交换柱。36小时后，离子交换珠吸收锂的速率减慢，停止通过系统的泵送，并将废卤水从系统中排出并丢弃。然后，如前所述，再次用500ml水洗涤系统。然后，如前所述，用酸对系统进行洗脱以回收锂洗脱液。
[0436]
重复这些系统操作以从卤水中提取锂并产生氯化锂洗脱液，用于产生碳酸锂或其他锂化学品。实施例4：使用带有混合罐和再循环罐的再循环间歇系统提取锂
[0437]
使用再循环间歇系统(图2)从卤水中提取锂，该再循环间歇系统包含离子交换柱(201)、用于碱的混合罐(202)、卤水再循环罐(203)和酸再循环罐(204)。卤水是含有约100ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。
多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0438]
离子交换柱的高为50cm并且直径为1.3cm。将200ml 1.0m盐酸装载在酸再循环罐中。酸以每分钟10ml的流速泵过离子交换柱。酸溶液流过离子交换柱，在其中酸中的质子进入离子交换珠，并交换锂。锂因此从珠子中释放出来，并进入酸溶液。酸溶液流回酸再循环罐，并通过柱再循环6小时的时段。在该6小时时段后，酸溶液转化为氯化锂溶液，其中剩余一些盐酸。将剩余一些盐酸的氯化锂溶液从系统中取出，并进一步加工以产生碳酸锂粉末。
[0439]
将500ml水装载在酸再循环罐中。水以每分钟20ml的流速泵过离子交换柱泵，以从柱中洗去残留的酸。水流过离子交换柱，然后流回酸再循环罐，然后通过离子交换柱再循环。在水洗涤2小时后，将水从酸再循环罐中去除，使水的ph变中性，并丢弃水。
[0440]
将10升卤水装载在卤水再循环罐中。水以每分钟40ml的流速泵过离子交换柱泵。当卤水流过柱时，离子交换珠吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水从离子交换柱流出并流入混合罐，在混合罐中，从碱水溶液罐(205)注入naoh碱水溶液，以将卤水的ph调节到约7.0，同时限制任何碱性沉淀物的形成。混合罐将碱混入卤水中。监测进入和离开混合罐的卤水的ph，以控制注入混合罐的碱的速率。卤水离开混合罐并进入卤水再循环罐。然后，卤水被再循环回离子交换柱。36小时后，离子交换珠吸收锂的速率减慢，停止通过系统的泵送，并将废卤水从系统中排出并丢弃。然后，如前所述，再次用500ml水洗涤系统。然后，如前所述，用酸对系统进行洗脱以回收锂洗脱液。
[0441]
重复这些系统操作以从卤水中提取锂并产生氯化锂洗脱液，用于产生碳酸锂或其他锂化学品。实施例5：使用带有卤水回路、酸回路和水洗涤回路的柱切换系统提取锂
[0442]
使用包含六个离子交换柱的柱切换系统(图3)从卤水中提取锂，这些离子交换柱被分到卤水回路、水洗涤回路和酸回路中。卤水是含有约50ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0443]
六个离子交换柱中的每一个都为高150cm，直径75cm(303、305、307、311、314、316)。每个离子交换柱都有相关的混合罐(302、304、306、310、313、315)，用于在卤水注入柱之前将碱混合到卤水中。三个柱(303、305、307)和相关的混合罐(302、304、306)连接形成卤水回路。卤水从卤水管道(301)流过第一混合罐(302)、第一离子交换柱(303)、第二混合罐(304)、第二离子交换柱(305)、第三混合罐(306)、第三离子交换柱(307)，然后进入处置管道(308)。对于卤水回路(303、305、307)中的混合罐，添加naoh的碱水溶液以将卤水的ph提高到7.5。在卤水回路中的每个混合罐前后，监测卤水的ph，以控制碱水溶液的添加速率。在卤水回路中的第一混合罐(302)中，卤水以6.5的ph从卤水管道进入混合罐，因此添加相对少量的碱。在卤水回路中的其他混合罐(304、306)中，卤水以3.5的ph从之前离子交换柱的出口进入混合罐，因此添加相对较大量的碱以中和之前离子交换柱释放的质子。
[0444]
水洗涤回路包括从水管道(309)泵送水通过饱和锂的离子交换柱(311)，然后将水泵入处置管道。该水洗涤回路从柱中去除残留卤水，以准备在杂质最少的情况下进行酸洗脱。
[0445]
酸回路包含两个离子交换柱，其用1.0m硫酸洗脱，以产生硫酸锂洗脱液。酸溶液从酸储存罐(312)流出，进入酸回路中的第一离子交换柱(314)，然后进入酸回路中的第二离子交换柱(316)。与酸回路相关的混合罐(313、315)处于空闲状态。当酸流过酸回路时，离子交换珠吸收质子，同时释放锂，以形成硫酸锂溶液。所得的硫酸锂洗脱液流入锂洗脱液管道(317)，然后被转移到转化厂，用于加工成电池级氢氧化锂。
[0446]
卤水回路、水洗涤回路和酸回路的流速是针对切换事件进行协调的，切换事件的标志是值的转换以重定向通过系统的流动。在切换事件中，卤水回路中的第一柱切换到水洗涤回路，水洗涤回路中的柱切换到酸回路，酸回路中的第一柱切换到卤水回路。
[0447]
当卤水流过卤水回路时，锂被吸收到离子交换柱中的离子交换珠中。卤水回路中的第一离子交换柱首先变得被锂饱和，然后此第一柱被切换到水洗涤回路。当酸溶液流过酸回路时，锂从离子交换柱中的离子交换珠中释放。酸回路中的第一离子交换柱首先变得被质子饱和，然后此第一柱被切换到卤水回路的末端。卤水回路末端的离子交换柱中的残留酸被卤水洗去，并在处置前进行ph中和。
[0448]
切换事件后，卤水回路由三个离子交换柱(320、322、324)和三个用于添加碱的混合罐(319、321、323)组成。酸回路由两个离子交换柱(331、333)组成。与酸回路相关的混合罐(330、332)处于空闲状态。水洗涤回路由一个离子交换柱(328)组成。切换事件后，使用阀将卤水管道(318)、水管道(326)、酸罐(329)、处置管道(325)和锂洗脱物管道(324)切换至新回路。
[0449]
在本实施例的替代版本中，卤水回路任选地由五十个或更多离子交换柱和针对每个柱的相关碱混合罐组成。这样大量的离子交换柱和混合罐使得能够从锂浓度高于50ppm的卤水中回收大量锂，同时使卤水的ph保持在4-8的范围内。如此大量的离子交换柱难以说明，因此在本实施例中使用只有三个柱的卤水回路以便于描述和说明。实施例6：使用带有卤水回路、酸再循环环路和水洗涤回路的柱切换系统提取锂
[0450]
使用包含五个离子交换柱的柱切换系统(图4)从卤水中提取锂，这些离子交换柱被分到卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路。卤水是含有约50ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0451]
五个离子交换柱中的每一个都为高150cm，直径75cm(403、405、407、411、414)。每个离子交换柱都有相关的混合罐(402、404、406、410、413)，用于在卤水注入柱之前将碱混合到卤水中。三个柱(403、405、407)和相关的混合罐(402、404、406)连接形成卤水回路。卤水从卤水管道(401)流过第一混合罐(402)、第一离子交换柱(403)、第二混合罐(404)、第二离子交换柱(405)、第三混合罐(406)、第三离子交换柱(407)，然后进入处置管道(408)。对
于卤水回路(403、405、407)中的混合罐，添加naoh的碱水溶液以将卤水的ph提高到7.5。在卤水回路中的每个混合罐前后，监测卤水的ph，以控制碱水溶液的添加速率。在卤水回路中的第一混合罐(402)中，卤水以6.5的ph从卤水管道进入混合罐，因此添加相对少量的碱。在卤水回路中的其他混合罐(404、406)中，卤水以3.5的ph从之前离子交换柱的出口进入混合罐，因此添加相对较大量的碱以中和之前离子交换柱释放的质子。
[0452]
水洗涤回路包括从水管道(409)泵送水通过饱和锂的离子交换柱(411)，然后将水泵入处置管道。该水洗涤回路从柱中去除残留卤水，以准备在杂质最少的情况下进行酸洗脱。
[0453]
酸再循环环路包含一个离子交换柱(414)和一个酸再循环罐(412)。罐中装载有1.0m盐酸，盐酸被泵入离子交换柱，然后返回罐中，然后通过柱再循环。当酸溶液流过柱时，离子交换珠吸收质子同时释放锂。随着时间的推移，酸溶液转化为氯化锂洗脱物。与离子交换柱相关的混合罐(413)处于空闲状态。然后将所得氯化锂洗脱液进行ph中和，通过反渗透浓缩，精炼以去除痕量二价离子，并通过碳酸化来处理以产生电池级碳酸锂粉末。
[0454]
卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路的流速是针对切换事件进行协调的，切换事件的标志是值的转换以重定向通过系统的流动。在切换事件中，卤水回路中的第一柱切换到水洗涤回路，水洗涤回路中的柱切换到酸再循环环路，酸再循环环路中的柱切换到卤水回路。
[0455]
当卤水流过卤水回路时，锂被吸收到离子交换柱中的离子交换珠中。卤水回路中的第一离子交换柱首先变得被锂饱和，然后此第一柱被切换到水洗涤回路。酸再循环环路中的离子交换柱变得被质子饱和，然后该柱被切换到卤水回路的末端。卤水回路末端的离子交换柱中的残留酸被卤水洗去，并在处置前进行ph中和。
[0456]
切换事件后，使用阀将卤水管道(401)、水管道(409)、酸罐(412)和处置管道(408)切换至新回路。
[0457]
在本实施例的替代版本中，卤水回路任选地由五十个或更多离子交换柱和针对每个柱的相关碱混合罐组成。这样大量的离子交换柱和混合罐使得能够从锂浓度高于50ppm的卤水中回收大量锂，同时使卤水的ph保持在4-8的范围内。如此大量的离子交换柱难以说明，因此在本实施例中使用只有三个柱的卤水回路以便于描述和说明。实施例7：使用搅拌罐系统提取锂
[0458]
使用搅拌罐系统(图5)从卤水中提取锂，该搅拌罐系统包含罐(501)、用于添加碱的混合罐(502)、卤水再循环管道(503)、用于支撑罐内离子交换珠的可渗透隔室(504)和酸再循环管道(505)。卤水是含有约100ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0459]
罐高3.5米，直径2.5米(501)。用于支撑离子交换珠的可渗透隔室安装在罐内靠近罐底部处。隔室安装在罐中足够低的位置，使得隔室将被从珠子中洗脱锂所需的最小体积
的酸所浸没。容纳珠子的隔室被装载到罐中，其中珠子处于锂化状态。然后将1.0m盐酸装载在罐中，并通过酸循环管道(505)再循环。这种酸溶液将质子传递到珠子，同时从珠子中吸收锂。酸溶液通过酸循环管道从隔室上方的某个点从罐中泵出，然后重新注入罐底部。然后，酸溶液浸透隔室，在隔室中酸溶液接触离子交换珠，从而从珠子中洗脱锂。一旦锂洗脱减慢，从系统中取出所得的锂浓缩物，并通过中和、反渗透浓缩、碳酸化和重结晶加工成电池级碳酸锂产物。
[0460]
将水装载在罐中，并通过酸循环管道再循环，以洗去残留酸。
[0461]
将卤水装载在罐中，并从罐顶部泵出，进入碱混合罐(502)。然后，卤水流过卤水循环管道，重新注入隔室下方的罐底部。卤水向上流过罐，浸透隔室。卤水接触离子交换珠，并且珠子吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水在隔室上方向上流动，然后泵入碱混合罐。在碱混合罐中，添加naoh碱水溶液，以中和珠子释放的质子并使卤水的ph保持在6-8的范围内。然后，经中和的卤水流过卤水再循环管道，并再循环回罐中，以进行额外的锂吸收。锂吸收减慢后，废卤水从罐中去除。然后，如前所述，再次用水洗涤罐。然后，重复酸步骤以产生氯化锂洗脱物。重复该循环以产生锂洗脱物，其被加工成电池级碳酸锂。实施例8：使用带端口的离子交换柱系统进行锂提取
[0462]
使用带端口的离子交换柱系统(图6)从卤水中提取锂，该离子交换柱系统包含具有多个碱注入口(604)的柱(602)。卤水是含有约100ppm li、40,000ppm na、30,000ppm ca和3,000ppm mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有zro2涂层的li4mn5o
12
核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。
[0463]
离子交换珠被装载在带端口的离子交换柱系统中。1.0m盐酸流过系统以洗脱氯化锂洗脱物。然后，用酸洗涤该系统以去除残留酸。卤水从卤水管道(601)流入系统底部。当卤水流过柱时，珠子从卤水中吸收锂并释放质子进入卤水，使卤水酸化。为了将卤水的ph保持在4-8的范围内，向碱注入口注入naoh碱水溶液。由于卤水首先进入柱并在柱底部附近接触到新鲜珠子，离子交换反应在柱底部附近最快，因此最初碱以较高的速率通过柱底部的端口注入。当柱底部附近的珠子饱和时，离子交换速率最大的柱区域在柱中向上移动。为了中和在柱中较高位置处在卤水中释放的质子，随后在柱中较高位置处注入碱，并减慢并最终停止在柱底部附近的碱注入。停止柱底部的碱注入，以避免mg(oh)2和其他碱性沉淀物在柱中的释放质子的速率不再足以中和碱的区域中沉淀。当卤水向上通过柱时，ph保持在4-8的范围内，同时珠子吸收锂并释放质子并且碱性沉淀物的形成受到限制。一旦整个柱中的珠子被锂饱和或接近饱和，用水洗涤该柱，并用硫酸洗脱锂，以形成硫酸锂洗脱物。然后将锂洗脱物加工成氢氧化锂产物。实施例9：通过licl从卤水产生li2co3的集成系统
[0464]
从集成系统(图7)产生li2co3粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(701)、反渗透系统(702)、精馏系统(703)、纯化系统(704)、碳酸化系统(705)和酸再循环系统(706)。
[0465]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含直径通常为20-50μm的li4mn5o
12
颗粒，该li4mn5o
12
颗粒具有10wt％sio2涂层以防止材料的溶解和降解。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换材料的7个搅拌罐反应器，并且这些罐被分到卤水回路、水洗涤回路和酸洗脱回路中。卤水回路由4个串联的搅拌罐反应器组成，使得卤水从第一罐流入下一罐，依此类推直至最后一卤水罐，并且当卤水流过卤水回路时，罐中的离子交换材料从卤水中吸收锂，同时释放氢。向卤水回路中的罐添加作为水性浆液的ca(oh)2以将ph保持在4-6之间。水洗涤回路由2个串联的搅拌罐反应器组成，使得水从第一水罐流入第二水罐，并且当水流过水洗涤回路时，水从离子交换材料中去除残留卤水和其他杂质。酸回路由1个搅拌罐反应器组成，并且离子交换材料在酸回路中释放锂，同时吸收氢。罐管道连接在回路之间切换，使得卤水回路中的第一罐成为水洗涤回路中的最后一罐，水洗涤回路中的第一罐成为酸洗脱回路中的最后一罐，并且酸洗脱回路中的第一罐成为卤水回路中的最后一罐。卤水含有180mg/l li、70,000mg/l na、20,000mg/l ca和3,000mg/l mg。向酸罐添加盐酸以洗脱氯化锂溶液。流出酸回路的溶液是含有约6,000mg/l li并且含有总计约1,000mg/l杂质(诸如na、mg、ca和其他杂质)的锂洗脱物溶液。
[0466]
反渗透系统用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是含痕量hcl的水。渗余物含有锂浓度约为40,000mg/l的浓缩锂溶液。
[0467]
精馏系统用于从锂洗脱物溶液中去除剩余hcl。精馏系统加热锂洗脱物溶液以生成hcl蒸气并使用吸收柱以水溶液重新捕获hcl。
[0468]
酸再循环系统(706)使用来自精馏系统的hcl溶液结合来自反渗透系统的渗透物以生成盐酸水溶液，其在选择性吸收锂的离子交换系统中被重新使用。
[0469]
纯化系统用于通过添加氢氧化钠和碳酸钠去除二价和多价杂质。添加氢氧化钠以沉淀mg(oh)2和其他杂质。添加碳酸钠以沉淀caco3和其他杂质。
[0470]
碳酸化系统用于通过添加na2co3从浓缩纯化的锂盐溶液中沉淀li2co3固体。通过重结晶过程分离和纯化li2co3固体，其中在co2的存在下将li2co3重新溶解在水中以形成lihco3，然后通过加热溶液以释放co2使li2co3重结晶。捕获并回收co2。最终li2co3产物的纯度超过99％。实施例10：通过li2so4从卤水产生li2co3的集成系统
[0471]
从集成系统(图8)产生li2co3粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(801)、蒸发系统(802)、中和与纯化系统(803)、碳酸化系统(804)和碱再循环系统(805)。
[0472]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含直径通常为25-35μm的li4mn5o
12
颗粒，该li4mn5o
12
颗粒具有3wt％zro2涂层以防止材料的溶解和降解。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换材料的20个搅拌罐反应器。每个罐通过卤水、水和酸步骤的循环进行操作。在卤水步骤期间，将离子交换材料与卤水混合，并向卤水回路中的罐添加作为水基浆液的ca(oh)2以将ph保持在4-6之间。在水步骤期间，用水洗涤离子交换材料以去除残留卤水。在酸步骤期间，用酸处理离子交换材料以从该材料中洗脱锂离子，同时该材料吸收氢离子。卤水含有300mg/l li、50,000mg/l na、30,000mg/l ca和10,000mg/l mg。酸是0.75m h2so4。流出酸回路的溶液是含有6,000mg/l li并且含有总计约1,200mg/l杂质(诸如na、mg、ca和其他杂质)的基于硫酸根阴离子的锂洗脱物溶液。
[0473]
蒸发系统使用热量从锂洗脱物溶液中去除水，以增加锂的浓度。浓缩锂溶液含有大约12,000mg/l li。锂浓度的增加有助于杂质的去除。
[0474]
中和与纯化系统使用naoh中和锂洗脱物溶液中的残留酸。添加额外的naoh以沉淀mg(oh)2和其他杂质。添加na2co3以沉淀caco3和其他杂质。
[0475]
碳酸化系统从硫酸锂溶液中产生li2co3。在第一步中，通过在95摄氏度下向硫酸锂溶液添加na2co3的水溶液来沉淀li2co3。限制在第一步中添加的na2co3的量，以避免在li2co3沉淀期间沉淀出na2so4。在第一沉淀步骤中，锂回收率大约为85％。浓缩剩余溶液以沉淀na2so4，并添加额外的水和na2co3水溶液以沉淀更多的li2co3同时避免na2so4沉淀。通过过滤分离li2co3固体，在co2的存在下通过形成lihco3将其重新溶解，并重结晶以产生纯度超过99％的li2co3粉末。
[0476]
碱再循环系统通过过滤装置从纯化系统收集mg(oh)2沉淀物，并在选择性吸收锂的离子交换系统中重新使用该碱性材料以用于ph控制。在从卤水吸收锂期间，向搅拌罐反应器添加mg(oh)2材料的水性浆液以将卤水的ph保持在4-7范围内。实施例11：通过li2so4从卤水产生lioh的集成系统
[0477]
从集成系统(图9)产生lioh粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(901)、用于去除杂质的树脂离子交换系统(902)、反渗透系统(903)、膜电解系统(904)、结晶系统(905)和酸再循环系统(906)。
[0478]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含直径通常为15-45μm的li4mn5o
12
颗粒，该li4mn5o
12
颗粒具有5wt％sio2涂层以防止材料的溶解和降解。离子交换反应器装置包含一组6个再循环间歇反应器。每个再循环间歇反应器包含具有隔室的罐，该隔室在罐的底部附近跨越罐的横截面。隔室含有离子交换材料并被装载到罐中。隔室包含离子交换材料，但对液体溶液的流动是可渗透的。每个间歇反应器都充满卤水，并且卤水从隔室上方的罐顶部泵送到隔室下方的罐底部。该卤水循环的作用是使卤水穿过隔室并与离子交换材料接触，使得材料可以从卤水吸收锂，同时释放氢。向反应器添加naoh碱的水溶液以中和从材料释放的质子，将卤水的ph保持在5-7的范围内并促进锂吸收过程。六小时后，卤水从罐排出，并用水洗涤罐中残留的卤水。洗涤后的水用反渗透法净化并重复使用。向罐添加酸以从离子交换材料中洗脱锂，产生锂洗脱物溶液。卤水含有80mg/l li、60,000mg/l na、40,000mg/l ca和5,000mg/l mg。酸是浓度在0.5-2.0n范围内的硫酸水溶液。锂洗脱物溶液含有3,500mg/l li和总计约300mg/l的总杂质，诸如na、mg、ca和其他杂质。
[0479]
用于去除杂质的树脂离子交换系统含有基于磺化聚苯乙烯的聚合物珠子。锂洗脱物溶液渗透通过一系列柱中的珠子，并且珠子从溶液中去除mg、ca、mn和其他多价离子，同时释放na。
[0480]
反渗透系统用于从纯化的锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是水，其被送入酸再循环系统。渗余物含有锂浓度约为25,000mg/l，ph大约为0-1的浓缩硫酸锂溶液。
[0481]
膜电解系统将纯化的浓缩硫酸锂溶液、稀lioh溶液和电流作为输入。膜电解系统基于由阳离子导电膜划分的2室电解池。膜电解系统产生包含h2so4水溶液与少量li2so4的酸化溶液和lioh水溶液。
[0482]
结晶系统通过蒸发去除水将lioh溶液转化为lioh粉末。该蒸发和结晶在强制循环蒸发器中发生。在蒸发过程期间，通过去除含有高水平naoh和koh的液体来控制lioh粉末的纯度。
[0483]
酸再循环系统从膜电解系统收集酸化溶液并从反渗透系统收集水，并产生用于在选择性吸收锂的离子交换系统中进行洗脱的酸溶液。实施例12：通过licl从卤水产生lioh的集成系统
[0484]
从集成系统(图10)产生lioh粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(1001)、反渗透系统(1002)、hcl精馏系统(1003)、纯化系统(1004)、膜电解系统(1005)、hcl燃烧器(1006)、结晶器(1007)和酸再循环系统(1008)。
[0485]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含li4mn5o
12
颗粒。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换材料的7个搅拌罐反应器，并且这些罐被分到卤水回路、水洗涤回路和酸洗脱回路中。卤水回路由4个串联的搅拌罐反应器组成，使得卤水从第一罐流入下一罐，依此类推直至最后一卤水罐，并且当卤水流过卤水回路时，罐中的离子交换材料从卤水中吸收锂，同时释放氢。向卤水回路中的罐添加作为水性浆液的ca(oh)2以将ph保持在4-6之间。水洗涤回路由2个串联的搅拌罐反应器组成，使得水从第一水罐流入第二水罐，并且当水流过水洗涤回路时，水从离子交换材料中去除残留卤水和其他杂质。酸回路由1个搅拌罐反应器组成，并且离子交换材料在酸回路中释放锂，同时吸收氢。罐管道连接在回路之间切换，使得卤水回路中的第一罐成为水洗涤回路中的最后一罐，水洗涤回路中的第一罐成为酸洗脱回路中的最后一罐，并且酸洗脱回路中的第一罐成为卤水回路中的最后一罐。卤水含有150mg/l li、60,000mg/l na、30,000mg/l ca和2,000mg/l mg。向酸罐添加盐酸以洗脱氯化锂溶液。流出酸回路的溶液是含有约4,000mg/l li并且含有总计约1,000mg/l杂质(诸如na、mg、ca和其他杂质)的锂洗脱物溶液。
[0486]
反渗透系统用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是含痕量hcl的水。渗余物含有锂浓度约为70,000mg/l的浓缩锂溶液。
[0487]
精馏系统用于从锂洗脱物溶液中去除剩余hcl。精馏系统加热锂洗脱物溶液以生成hcl蒸气并使用吸收柱以水溶液重新捕获hcl。
[0488]
纯化系统用于通过添加氢氧化钠和碳酸钠去除二价和多价杂质。添加氢氧化钠以沉淀mg(oh)2和其他杂质。添加碳酸钠以沉淀caco3和其他杂质。然后使溶液通过含有离子交换树脂的一系列柱，该离子交换树脂结合多价离子，同时释放钠。
[0489]
膜电解系统将纯化的浓缩氯化锂溶液、稀lioh溶液和电流作为输入。膜电解系统基于由阳离子导电膜划分的2室电解池。膜电解系统在电化学氧化电极处产生cl2气体，并且在电化学还原电极处产生h2气体。含有电化学还原电极的隔室产生lioh水溶液。含有电化学氧化电极的隔室产生稀licl溶液，该稀licl溶液在酸洗脱溶液中被重新使用。
[0490]
酸再循环系统使用来自精馏系统和来自hcl燃烧器的hcl结合来自反渗透系统的渗透物和来自膜电解系统的稀licl溶液以生成含有稀licl的盐酸水溶液，其在选择性吸收锂的离子交换系统中重新用于从离子交换材料中洗脱锂洗脱物溶液。实施例13：从卤水产生licl的集成系统
[0491]
从集成系统(图11)产生licl粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统
(1101)、反渗透系统(1102)、hcl精馏系统(1103)、纯化系统(1104)、结晶系统(1105)和酸再循环系统。
[0492]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含直径通常为15-45μm的li4mn5o
12
颗粒。离子交换反应器装置包含一组6个再循环间歇反应器。每个再循环间歇反应器包含具有隔室的罐，该隔室在罐的底部附近跨越罐的横截面。隔室含有离子交换材料并被装载到罐中。隔室包含离子交换材料，但对液体溶液的流动是可渗透的。每个间歇反应器都充满卤水，并且卤水从隔室上方的罐顶部泵送到隔室下方的罐底部。该卤水循环的作用是驱使卤水穿过隔室并与离子交换材料接触，使得材料可以从卤水吸收锂，同时释放氢。向反应器添加ca(oh)2碱的水性浆液以中和从材料释放的质子，将卤水的ph保持在5-7的范围内并促进锂吸收过程。六小时后，卤水从罐排出，并用水洗涤罐中残留的卤水。向罐添加酸以从离子交换材料中洗脱锂，产生锂洗脱物溶液。卤水含有500mg/l li、70,000mg/l na、10,000mg/l ca和2,000mg/l mg。酸是浓度在0.5-2.0n范围内的盐酸水溶液。锂洗脱物溶液含有4,500mg/l li和总计约300mg/l的总杂质，诸如na、mg、ca和其他杂质。
[0493]
反渗透系统用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是含痕量hcl的水。渗余物含有锂浓度约为100,000mg/l的浓缩锂溶液。
[0494]
精馏系统用于从锂洗脱物溶液中去除剩余hcl。精馏系统加热锂洗脱物溶液以生成hcl蒸气并使用吸收柱以水溶液重新捕获hcl。
[0495]
纯化系统用于通过添加氢氧化钠和碳酸钠去除二价和多价杂质。添加氢氧化锂以沉淀mg(oh)2和其他杂质。添加碳酸锂以沉淀caco3和其他杂质。
[0496]
结晶系统使用引流管挡板式结晶器从浓缩纯化的氯化锂溶液中去除水并沉淀licl固体。将固体干燥、研磨、包装和运输。
[0497]
酸再循环系统从精馏系统收集hcl并将hcl与水(包括来自反渗透系统的水)结合以产生hcl水溶液，以用于从择性吸收锂的离子交换系统中洗脱锂洗脱物溶液。实施例14：通过li2so4和caso4从卤水产生lioh的集成系统
[0498]
从集成系统(图12)产生lioh粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(1201)、反渗透系统(1202)、化学沉淀系统(1203)、纯化系统(1204)、结晶系统(1205)、焙烧系统(1206)、石灰再循环系统(1207)和酸再循环系统(1208)。
[0499]
选择性吸收锂的离子交换系统包含离子交换材料和离子交换反应器装置。离子交换材料包含直径通常为25-45μm的li4mn5o
12
颗粒，该li4mn5o
12
颗粒具有8wt％sio2涂层以防止材料的溶解和降解。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换材料的7个搅拌罐反应器，并且这些罐被分到卤水回路、水洗涤回路和酸洗脱回路中。卤水回路由4个串联的搅拌罐反应器组成，使得卤水从第一罐流入下一罐，依此类推直至最后一卤水罐，并且当卤水流过卤水回路时，罐中的离子交换材料从卤水中吸收锂，同时释放氢。向卤水回路中的罐添加作为水性浆液的ca(oh)2以将ph保持在4-6之间。水洗涤回路由2个串联的搅拌罐反应器组成，使得水从第一水罐流入第二水罐，并且当水流过水洗涤回路时，水从离子交换材料中去除残留卤水和其他杂质。酸回路由1个搅拌罐反应器组成，并且离子交换材料在酸回路中释放锂，同时吸收氢。罐管道连接在回路之间切换，使得卤水回路中的第一罐成为水洗涤回路中的最后一罐，水洗涤回路中的第一罐成为酸洗脱回路中的最后一罐，并且酸洗脱回路中
的第一罐成为卤水回路中的最后一罐。卤水含有150mg/l li、60,000mg/l na、30,000mg/l ca和5,000mg/l mg。酸是浓度在0.5-2.0n范围内的硫酸水溶液。锂洗脱溶液含有4,000mg/l li和总计约1,200mg/l的总杂质，诸如na、mg、ca和其他杂质。
[0500]
反渗透系统用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是水，其被送入酸再循环系统。渗余物含有锂浓度约为25,000mg/l，ph大约为0-1的浓缩硫酸锂溶液。
[0501]
化学沉淀系统将浓缩硫酸锂溶液与ca(oh)2结合以中和溶液并沉淀caso4。将硫酸锂溶液转化为氢氧化锂溶液。
[0502]
纯化系统处理氢氧化锂溶液以去除杂质。添加na2co3以沉淀caco3。通过过滤去除caco3固体。
[0503]
结晶系统通过蒸发去除水将lioh溶液转化为lioh粉末。该蒸发和结晶在强制循环蒸发器中发生。在蒸发过程期间，通过去除含有高水平naoh和koh的液体来控制lioh粉末的纯度。
[0504]
焙烧系统加热来自化学沉淀系统的caso4以再生cao，其通过在高温下与水反应转化为ca(oh)2。焙烧系统利用热量和低压从固体中释放出so
x
物质。焙烧过程中释放出so
x
气体，并处理该气体以形成硫酸。
[0505]
石灰再循环系统从焙烧系统收集ca(oh)2并形成适于添加到化学沉淀系统的ca(oh)2浆液。
[0506]
酸再循环系统从焙烧系统收集硫酸并将该酸与来自反渗透系统的水结合以产生用于在选择性吸收锂的离子交换系统中进行洗脱的酸溶液。实施例15：用于产生碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电渗析再生hcl和naoh
[0507]
从集成系统(图15)产生li2co3粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(1501)、反渗透系统(1502)、蒸发浓缩器系统(1503)、中和与纯化系统(1504)、碳酸化系统(1505)、选择性吸收锂的二次离子交换系统(1506)、从碳酸化母液再生酸和碱的电渗析系统(1507)、酸再循环系统(1508)和氢氧化物再循环系统(1509)。
[0508]
选择性吸收锂的离子交换系统(1501)包含离子交换介质和离子交换反应器装置。离子交换介质包含嵌入聚合物基质中的li4mn5o
12
颗粒，介质大小约100μm。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换介质的100个搅拌罐反应器，其中使用搅拌使介质与卤水、水和酸的交替流接触。当介质与卤水接触时，介质从卤水中吸收锂，同时释放质子。向卤水添加氢氧化钠以将卤水的ph保持在约4-7范围内。从卤水中回收85％的锂并吸收到介质中之后，将卤水从罐中去除，并用水洗涤罐以去除残留的卤水。然后，使用酸从离子交换介质中洗脱锂，离子交换介质吸收质子并释放锂离子以产生锂洗脱物溶液。卤水含有200mg/l li、100,000mg/l na、3,000mg/l ca和2,000mg/l mg。酸是1.0n盐酸水溶液。锂洗脱物溶液含有5,000mg/l li和包括na、mg和ca的杂质。
[0509]
反渗透系统(1502)用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是水，其在集成系统中被重新使用。渗余物含有锂浓度约为15,000mg/l的浓缩氯化锂溶液。
[0510]
蒸发浓缩器系统(1503)用于从锂洗脱物溶液中去除更多的水，并且该水在集成系统中被重新使用。蒸发浓缩器系统产生锂浓度约为25,000mg/l的进一步浓缩的氯化锂溶液。
[0511]
中和与纯化系统(1504)将进一步浓缩的氯化锂溶液与naoh和na2co3结合以中和溶
液并将多价阳离子沉淀为氢氧化物和碳酸盐固体，诸如caco3、mg(oh)2和其他沉淀物。中和与纯化系统还使用离子交换树脂以从溶液中去除痕量的mg、ca、b和其他杂质。中和与纯化系统的产物是含有li、na和k的浓缩单价氯化物溶液。
[0512]
碳酸化系统(1505)用于将浓缩单价氯化物溶液中的锂转化为碳酸锂，其沉淀并作为碳酸锂从系统中去除。通过添加氢氧化钙将碳酸锂流的一部分转化为氢氧化锂。碳酸化系统的另一产物是碳酸盐母液，其包含有含有na、k和残留li的氯化物溶液。选择性吸收锂的二次离子交换系统(1506)用于从碳酸盐母液中去除残留的li，剩下主要为na和k的氯化物溶液。
[0513]
包含具有电极的膜电池的电渗析系统(1507)用于以电和碳酸盐母液作为输入，将碳酸盐母液转化为碱液流和酸液流。电渗析系统的一个产物是包含盐酸溶液的酸再循环液流(1508)。电渗析系统的一个产物是包含氢氧化物溶液的碱再循环液流(1509)。
[0514]
碱再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统中的锂吸收期间向卤水添加碱，以中和从离子交换介质中释放的质子并将ph调节至约4-7范围内。酸再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统和选择性吸收锂的二次离子交换系统中从离子交换介质中洗脱锂，以及用于其他目的。酸再循环液流还用于再生纯化回路中使用的阳离子交换离子交换树脂。实施例16：用于产生碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电渗析再生h2so4和naoh
[0515]
从集成系统(图16)产生li2co3粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(1601)、反渗透系统(1602)、蒸发浓缩器系统(1603)、中和与纯化系统(1604)、碳酸化系统(1605)、选择性吸收锂的二次离子交换系统(1606)、从碳酸化母液再生酸和碱的电渗析系统(1607)、酸再循环系统(1608)和氢氧化物再循环系统(1609)。
[0516]
选择性吸收锂的离子交换系统(1601)包含离子交换介质和离子交换反应器装置。离子交换介质包含具有保护性涂层的li4mn5o
12
，该保护性涂层用于防止颗粒的溶解和降解。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换介质的50个搅拌罐反应器，其中使用搅拌使介质与卤水、水和酸的交替流接触。当介质与卤水接触时，介质从卤水中吸收锂，同时释放质子。向卤水添加氢氧化钠以将卤水的ph保持在约4-7范围内。从卤水中回收85％的锂并将其吸收到介质中之后，将卤水从罐中去除，并用水洗涤罐以去除残留的卤水。然后，使用酸从离子交换介质中洗脱锂，离子交换介质吸收质子并释放锂离子以产生锂洗脱物溶液。卤水含有200mg/l li、100,000mg/l na、3,000mg/l ca和2,000mg/l mg。酸是1.0n硫酸水溶液。锂洗脱物溶液含有5,000mg/l li和包括na、mg和ca的杂质。
[0517]
反渗透系统(1602)用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是水，其在集成系统中被重新使用。渗余物含有锂浓度约为15,000mg/l的浓缩硫酸锂溶液。
[0518]
蒸发浓缩器系统(1603)用于从锂洗脱物溶液中去除更多的水，并且该水在集成系统中被重新使用。蒸发浓缩器系统产生锂浓度约为25,000mg/l的进一步浓缩的硫酸锂溶液。
[0519]
中和与纯化系统(1604)将进一步浓缩的氯化锂溶液与naoh和na2co3结合以中和溶液并将多价阳离子沉淀为氢氧化物和碳酸盐固体，诸如caco3、mg(oh)2和其他沉淀物。中和与纯化系统还使用离子交换树脂以从溶液中去除痕量的mg、ca、b和其他杂质。中和与纯化系统的产物是含有li、na和k的浓缩单价氯化物溶液。
[0520]
碳酸化系统(1605)用于将浓缩单价硫酸盐溶液中的锂转化为碳酸锂，其沉淀并作为碳酸锂从系统中去除。通过添加氢氧化钙将碳酸锂流的一部分转化为氢氧化锂。碳酸化系统的另一产物是碳酸盐母液，其包含含有na、k和残留li的硫酸盐溶液。选择性吸收锂的二次离子交换系统(1606)用于从碳酸盐母液中去除残留的li，留下主要为na和k的硫酸盐溶液。
[0521]
包含具有电极的膜电池的电渗析系统(1607)用于以电和碳酸盐母液作为输入，将碳酸盐母液转化为碱液流和酸液流。电渗析系统的一个产物是包含盐酸溶液的酸再循环液流(1608)。电渗析系统的一个产物是包含氢氧化物溶液的碱再循环液流(1609)。
[0522]
碱再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统中的锂吸收期间向卤水添加碱，以中和从离子交换介质中释放的质子并将ph调节至约4-7范围内。酸再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统和选择性吸收锂的二次离子交换系统中从离子交换介质中洗脱锂，以及用于其他目的。酸再循环液流还用于再生纯化回路中使用的阳离子交换离子交换树脂。实施例17：一种产生碳酸锂的集成系统，其中从碳酸盐母液中电解再生hcl和naoh
[0523]
从集成系统(图17)产生li2co3粉末，该集成系统包含选择性吸收锂的离子交换系统(1701)、反渗透系统(1702)、蒸发浓缩器系统(1703)、中和与纯化系统(1704)、碳酸化系统(1705)、从碳酸化母液再生酸和碱的电解系统(1706)、hcl燃烧器(1707)、酸再循环系统(1708)和氢氧化物再循环系统(1709)。
[0524]
选择性吸收锂的离子交换系统(1701)包含离子交换介质和离子交换反应器装置。离子交换介质包含嵌入聚合物基质中的li4mn5o
12
颗粒，介质大小约100μm。离子交换反应器装置包含一组含有离子交换介质的100个搅拌罐反应器，其中使用搅拌使介质与卤水、水和酸的交替流接触。当介质与卤水接触时，介质从卤水中吸收锂，同时释放质子。向卤水添加氢氧化钠以将卤水的ph保持在约4-7范围内。从卤水中回收85％的锂并将其吸收到介质中之后，将卤水从罐中去除，并用水洗涤罐以去除残留的卤水。然后，使用酸从离子交换介质中洗脱锂，离子交换介质吸收质子并释放锂离子以产生锂洗脱物溶液。卤水含有200mg/l li、100,000mg/l na、3,000mg/l ca和2,000mg/l mg。酸是1.0n盐酸水溶液。锂洗脱物溶液含有5,000mg/l li和包括na、mg和ca的杂质。
[0525]
反渗透系统(1702)用于从锂洗脱物溶液中去除水。反渗透系统的渗透物是水，其在集成系统中被重新使用。渗余物含有锂浓度约为15,000mg/l的浓缩氯化锂溶液。
[0526]
蒸发浓缩器系统(1703)用于从锂洗脱物溶液中去除更多的水，并且该水在集成系统中被重新使用。蒸发浓缩器系统产生锂浓度约为25,000mg/l的进一步浓缩的氯化锂溶液。
[0527]
中和与纯化系统(1704)将进一步浓缩的氯化锂溶液与naoh和na2co3结合以中和溶液并将多价阳离子沉淀为氢氧化物和碳酸盐固体，诸如caco3、mg(oh)2和其他沉淀物。化学沉淀系统的产物是含有li、na和k的浓缩单价氯化物溶液。
[0528]
碳酸化系统(1705)用于将浓缩单价氯化物溶液中的锂转化为碳酸锂，其沉淀并作为碳酸锂从系统中去除。通过添加氢氧化钙将碳酸锂流的一部分转化为氢氧化锂。碳酸化系统的另一产物是碳酸盐母液，其包含有含有na、k和残留li的氯化物溶液。
[0529]
电解系统(1706)将碳酸盐母液、nacl、licl、kcl溶液和电流作为输入。膜电解系统
在电化学氧化电极处产生cl2气体，并且在电化学还原电极处产生h2气体。还产生碱金属氢氧化物溶液，其被送入氢氧化物再循环系统(1709)。
[0530]
hcl燃烧器(1707)将来自电解的cl2和h2流与水结合作为输入以产生盐酸溶液，其被送入酸再循环系统(1708)。
[0531]
碱再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统中的锂吸收期间向卤水添加碱，以中和从离子交换介质中释放的质子并将ph调节至约4-7范围内。碱再循环液流还用于中和与纯化锂洗脱物溶液。酸再循环液流用于在选择性吸收锂的离子交换系统和选择性吸收锂的二次离子交换系统中从离子交换介质中洗脱锂，以及用于其他目的。酸再循环液流还用于再生纯化回路中使用的阳离子交换离子交换树脂。
[0532]
尽管本文中已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下现将会想到多种变化、改变和替代。应当理解，本文中描述的本发明实施方案的各种替代方案任选地用于实施本发明。旨在以下述权利要求限定本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同方案。