一种电化学脱嵌法提锂系统的制作方法

文档序号:26765226发布日期:2021-09-25 09:49阅读:367来源:国知局
一种电化学脱嵌法提锂系统的制作方法

1.本实用新型涉及锂资源提取技术领域,尤其是涉及一种电化学脱嵌法提锂系统。


背景技术:

2.随着不可再生能源的消耗,新能源的开发利用是一种必然的趋势。新能源汽车作为新能源开发利用的典型代表,在近几年得到了迅速发展,并将最终超越传统燃油汽车的市场份额,逐步完成对燃油车的替代。锂作为新能源汽车动力的系统必不可少的能源金属,其市场需求也将急剧增长,锂资源的高效、清洁、低成本开采对新能源汽车产业的可持续发展至关重要。
3.锂资源主要以矿石和卤水形式存在于自然界中,其中,大部分锂资源赋存于卤水尤其是盐湖卤水中,其储量占锂资源总储量的80%以上。随着优质锂矿石资源的开采,能满足当下工艺的高品位矿石越来越少,且矿石提锂的成本也偏高。相比于矿石提锂,卤水中的锂资源储量丰富,且锂以离子形式存在,提锂成本具有天然的优势。
4.卤水中除了锂之外,通常还含有钠、钾、镁、钙等共生阳离子,mg2+与 li+处于元素周期表的对角线位置,由对角线规则可知其化学性质非常相似,难以进行高效分离,从而严重制约了卤水中锂资源的开发利用,从高镁锂比卤水中提取锂已经成为了一个世界性难题。
5.目前采用沉淀法、碳化法、煅烧法、溶剂萃取法、吸附法等技术来提取卤水中的锂资源,但这些方法大多工艺复杂,或存在污染问题,或生产成本高或对卤水性质有要求。
6.针对高镁锂比盐湖卤水难以经济、高效、清洁提取的难题,cn 102382984a提出了”电化学脱嵌法提锂”新技术,即利用水溶液锂电池的工作原理,以对锂离子具有“记忆效应”的脱锂的电池正极材料为电极材料,盐湖卤水为阴极电解液,不含镁的支持电解质为阳极电解液,从而组成的一个电化学脱嵌体系,实现提锂,此种方法,我们称之为电化学脱嵌法。为了解决工业生产的问题,需要提出了一种槽体配套的阀门、回路管道布置方法,优化实现电化学脱嵌法提锂工艺,实现锂离子的富集分离,为后续工艺的进一步浓缩和净化打下良好的基础。
7.鉴于以上原因,特提出本实用新型。


技术实现要素:

8.为了解决现有技术存在的以上问题,本实用新型提供了一种电化学脱嵌法盐湖提锂用脱嵌槽槽体配套的阀门及管道布置的方法,本实用新型的结构安装简单,液体排放干净且迅速,同时结合增加了洗水工序,高效地实现锂离子的分离富集。
9.本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
10.为实现上述目的,本实用新型提供了以下技术方案:一种电化学脱嵌法提锂系统,包括脱嵌槽、待提锂溶液容置部、富锂溶液容置部,其中:
11.所述待提锂溶液容置部与所述脱嵌槽之间设置第一循环系统,所述第一循环系统包括第一进液系统、第一出液系统以及第一泄放系统;
12.所述富锂溶液容置部与所述脱嵌槽之间设置第二循环系统,所述第二循环系统包括第二进液系统、第二出液系统以及第二泄放系统;
13.所述脱嵌槽上设置进液口和出液口,其中,所述进液口连接进液管路,所述出液口连接出液管路。
14.进一步地,所述进液管路设置为至少两个,分别为第一进液管路和第二进液管路,所述出液管路设置为至少两个,分别为第一出液管路和第二出液管路;
15.所述第一进液系统包括所述第一进液管路,所述第一出液系统包括所述第一出液管路,所述第二进液系统包括所述第二进液管路,所述第二出液系统包括所述第二出液管路。
16.进一步地,所述第一进液系统至少包括第一管路和第二管路,所述第一出液系统至少包括第五管路,所述第一泄放系统至少包括第一泄放管路,其中:
17.所述第一管路的一端与所述待提锂溶液容置部连接,所述第一管路的另一端与所述第一进液管路连接;
18.所述第二管路的一端连接于所述第一管路上,所述第二管路的另一端与所述第二进液管路连接;
19.所述第五管路的一端连接与所述第一出液管路连接,所述第五管路的另一端通过第一回液管路连接所述待提锂溶液容置部;
20.所述第一泄放管路的一端连接与所述第一进液管路连接,所述第一泄放管路的另一端通过第四回液管路连接所述待提锂溶液容置部。
21.进一步地,所述第一进液系统还包括第一动力装置、第一过滤装置、控制装置以及第一连接装置,其中:
22.所述第一动力装置、所述第一过滤装置均设置于所述第一管路上;
23.所述第一连接装置包括多个连接通路,所述第一管路、所述第一进液管路、所述第一泄放管路均与所述第一连接装置连接;
24.所述第一管路、所述第二管路、所述第五管路、所述第一泄放管路、所述第一回液管路和所述第四回液管路上分别设置有第一控制装置、第二控制装置、第五控制装置、第一泄放控制装置、第一回液控制装置和第四回液控制装置。
25.进一步地,所述第二进液系统至少包括第三管路和第四管路,所述第二出液系统至少包括第六管路,所述第二泄放系统至少包括第二泄放管路,其中:
26.所述第三管路的一端与所述富锂溶液容置部连接,所述第三管路的另一端与所述第一进液管路连接;
27.所述第四管路一端连接于所述第三管路上,所述第四管路的另一端与所述第二进液管路连接;
28.所述第六管路的一端连接与所述第二出液管路连接,所述第六管路的另一端通过第六回液管路连接所述富锂溶液容置部;
29.所述第二泄放管路的一端与所述第二进液管路连接,所述第二泄放管路的另一端通过第三回液管路连接所述富锂溶液容置部。
30.进一步地,所述第二进液系统还包括第二动力装置、第二过滤装置、控制装置以及第二连接装置,其中:
31.所述第二动力装置、所述第二过滤装置均设置于所述第三管路上;
32.所述第二连接装置包括多个连接通路,所述第四管路、所述第二进液管路、所述第二泄放管路、以及所述第二管路均与所述第二连接装置连接;
33.所述第三管路与所述第一连接装置连接;
34.所述第三管路、所述第四管路、所述第六管路、所述第二泄放管路、所述第三回液管路和所述第六回液管路上分别设置有第三控制装置、第四控制装置、第六控制装置、第二泄放控制装置、第三回液控制装置和第六回液控制装置。
35.进一步地,还包括洗水部,所述洗水部与所述脱嵌槽之间设置第三循环系统,所述第三循环系统包括第三进液系统、第三出液系统和第三泄放系统。
36.进一步地,所述第三进液系统设置为上洗水系统,所述第三进液系统至少包括第七管路和第八管路,所述第三出液系统至少包括第一泄放管路和第二泄放管路,所述第三泄放系统至少包括第五管路和第六管路,其中:
37.所述第七管路的一端与所述洗水部连接,所述第七管路的另一端与所述第一出液管路连接;
38.所述第八管路的一端连接于所述第七管路上,所述第八管路的另一端与所述第二出液管路连接;
39.所述第一泄放管路的一端与所述第一进液管路连接,所述第一泄放管路的另一端通过第五回液管路连接所述洗水部;
40.所述第二泄放管路的一端与所述第二进液管路连接,所述第二泄放管路的另一端通过第二回液管路连接所述洗水部;
41.所述第五管路的一端连接与所述第一出液管路连接,所述第五管路的另一端通过所述第二回液管路连接所述洗水部;
42.所述第六管路的一端连接与所述第二出液管路连接,所述第六管路的另一端通过所述第五回液管路连接所述洗水部。
43.进一步地,所述第三进液系统还包括第三动力装置、第三过滤装置、控制装置、第三连接装置以及第四连接装置,其中:
44.所述第三动力装置、所述第三过滤装置均设置于所述第七管路上;
45.所述第三连接装置包括多个连接通路,所述第七管路、所述第一出液管路、所述第五管路均与所述第三连接装置连接;
46.所述第四连接装置包括多个连接通路,所述第八管路、所述第二出液管路、所述第六管路均与所述第四连接装置连接;
47.所述第七管路、所述第八管路、所述第二回液管路、所述第五回液管路上分别设置有第七控制装置、第八控制装置、第二回液控制装置以及第五回液控制装置。
48.进一步地,所述第三进液系统设置为下洗水系统,所述第三进液系统至少包括第七管路和第八管路,所述第三出液系统至少包括第五管路和第六管路,所述第三泄放系统至少包括第一泄放管路和第二泄放管路,其中:
49.所述第七管路的一端与所述洗水部连接,所述第七管路的另一端与所述第一进液
管路连接;
50.所述第八管路的一端连接于所述第七管路上,所述第八管路的另一端与所述第二进液管路连接;
51.所述第五管路的一端连接与所述第一出液管路连接,所述第五管路的另一端通过第二回液管路连接所述洗水部;
52.所述第六管路的一端连接与所述第二出液管路连接,所述第六管路的另一端通过第五回液管路连接所述洗水部;
53.所述第一泄放管路的一端与所述第一进液管路连接,所述第一泄放管路的另一端通过第五回液管路连接所述洗水部;
54.所述第二泄放管路的一端与所述第二进液管路连接,所述第二泄放管路的另一端通过第二回液管路连接所述洗水部。
55.进一步地,所述第三进液系统还包括第三动力装置、第三过滤装置、控制装置、第三连接装置和第四连接装置,其中:
56.所述第三动力装置、所述第三过滤装置均设置于所述第七管路上;
57.所述第三连接装置包括多个连接通路,所述第七管路、所述第一进液管路、所述第一泄放管路均与所述第三连接装置连接;
58.所述第四连接装置包括多个连接通路,所述第八管路、所述第二进液管路、所述第二泄放管路均与所述第四连接装置连接;
59.所述第七管路、所述第八管路、所述第二回液管路、所述第五回液管路分别设置有第七控制装置、第八控制装置、第二回液控制装置以及第五回液控制装置。
60.进一步地,所述脱嵌槽包括至少一个脱嵌槽单元,所述脱嵌槽单元的两侧分别设置前端板和后端板,其中:
61.每个所述脱嵌槽单元均包括阴极室框体、阳极室框体以及设置于所述阴极室框体和所述阳极室框体之间的离子膜;
62.所述阴极室框体、所述阳极室框体、所述离子膜、所述前端板、所述后端板上均对应设置有管道孔。
63.进一步地,所述第一进液管路设置为包括设置于同一水平面上的第一管结构、第二管结构、连接所述第一管结构与所述第二管结构的第一连接管结构和连接于所述第一连接管结构上的第一连通管路;
64.所述第二进液管路设置为包括依次设置的第三管结构、第四管结构、第五管结构、第二连接管结构、第六管结构、第七管结构和第八管结构以及连接于所述第二连接管结构上的第二连通管路,其中,所述第四管结构与所述第七管结构平行设置且所述第四管结构及所述第七管结构的入口和出口位于不同的水平面上;所述第三管结构与所述第八管结构平行设置、所述第六管结构与所述第五管结构平行设置;所述第六管结构、所述第五管结构、所述第二连接管结构、所述第二连通管路均位于同一水平面上;
65.第一出液管路设置为包括依次设置的第三出液管结构、第四出液管结构、第五出液管结构、第一出液连接管结构、第六出液管结构、第七出液管结构和第八出液管结构以及连接于第一出液连接管结构上的第一出液连通管路;
66.第二出液管路设置为包括设置于同一水平面上的第一出液管结构、第二出液管结
构、连接第一出液管结构和第二出液管结构的第二出液连接管结构以及连接于第二出液连接管结构上的第二出液连通管路,其中,第四出液管结构与第七出液管结构平行设置且第四出液管结构与第七出液管结构的入口和出口位于不同的水平面上;第三出液管结构与第八出液管结构平行设置、第六出液管结构与第五出液管结构平行设置;第六出液管结构、第五出液管结构、第一出液连接管结构、第一出液连通管路位于同一水平面上。
67.进一步地,所述脱嵌槽设置为包括串联连接的至少两个脱嵌槽,其中:
68.所述第三循环系统还包括串联管路,上一个所述脱嵌槽的出液口与其相邻的下一个所述脱嵌槽的进液口通过所述串联管路连接,且所述串联管路上设置控制装置;
69.每个所述脱嵌槽的进液口分别连接泄放管路,所述泄放管路上设置控制装置。
70.进一步地,所述脱嵌槽设置为两个,包括第一脱嵌槽和第二脱嵌槽,其中:
71.所述串联管路设置为包括第一串联管路和第二串联管路,所述第一脱嵌槽的第一出液口通过所述第二串联管路连接所述第二脱嵌槽的第二进液口;
72.所述第一脱嵌槽的第二出液口通过所述第一串联管路连接所述第二脱嵌槽的第一进液口,所述第一串联管路设置有第十一控制装置,所述第二串联管路上设置有第十二控制装置。
73.进一步地,所述第三进液系统设置为上洗水系统,所述第三进液系统包括第七管路和第八管路,所述第三出液系统包括第五管路和第六管路,所述第三泄放系统包括第一泄放管路、第二泄放管路、第三泄放管路和第四泄放管路,其中:
74.所述第一脱嵌槽的第二出液口通过第二洗水进液管路连接第七管路,所述第一脱嵌槽的第一出液口通过第一洗水进液管路连接第八管路;
75.所述第二脱嵌槽的第一出液口通过第三洗水进液管路连接所述第八管路,所述第二脱嵌槽的第二出液口通过第四洗水进液管路连接第七管路;
76.所述第二脱嵌槽的第一出液口连接所述第六管路,所述第二脱嵌槽的第二出液口连接所述第五管路;
77.所述第一脱嵌槽的第一进液口和所述第一脱嵌槽的第二进液口分别连接第一泄放管路和第二泄放管路,所述第一泄放管路通过第五回液管路连接所述洗水部,所述第二泄放管路通过第二回液管路连接所述洗水部;
78.所述第二脱嵌槽的第一进液口和所述第二脱嵌槽的第二进液口分别连接第三泄放管路和第四泄放管路,所述第三泄放管路通过所述第二回液管路连接所述洗水部,所述第四泄放管路通过所述第五回液管路连接所述洗水部;
79.所述第三泄放管路上设置第三泄放控制装置,所述第四泄放管路上设置第四泄放控制装置。
80.进一步地,所述第三进液系统设置为下洗水系统,所述第三进液系统包括第七管路和第八管路,所述第三出液系统包括第五管路和第六管路,所述第三泄放系统包括第一泄放管路、第二泄放管路、第三泄放管路和第四泄放管路,其中:
81.所述第一脱嵌槽的第一进液口通过第一进液管路连接所述第七管路,所述第一脱嵌槽的第二进液口通过第二进液管路连接第八管路;
82.所述第二脱嵌槽的第一出液口连接所述第六管路,所述第二脱嵌槽的第二出液口连接所述第五管路;
83.所述第一脱嵌槽的第一进液口和所述第一脱嵌槽的第二进液口分别连接第一泄放管路和第二泄放管路,所述第一泄放管路通过第五回液管路连接所述洗水部,所述第二泄放管路通过第二回液管路连接所述洗水部;
84.所述第二脱嵌槽的第一进液口和所述第二脱嵌槽的第二进液口分别连接第三泄放管路和第四泄放管路,所述第三泄放管路通过所述第二回液管路连接所述洗水部,所述第四泄放管路通过所述第五回液管路连接所述洗水部;
85.所述第三泄放管路上设置第三泄放控制装置,所述第四泄放管路上设置第四泄放控制装置。
86.本实用新型提供的一种电化学脱嵌法提锂系统:
87.1、能使整个电化学脱嵌法提锂分离富集反应整个工序使用阀门数量少。设置单独洗水回路及管道水平对称布置,配合阀门选型,进一步减少每一反应过程后管道中的残留溶液,进而使下一步的反应的管道中残留的待提锂液与目标富锂液混合量减少,使目标富锂液体中杂质含量随之降低,减轻后续工艺负担。
88.2、进一步单独上洗水方式的设置,虽然增加了不太多的一次性固定投资,但是减少系统运行的洗水总消耗量,同时洗水工艺的时间短、效果更好;减少管道阻力,促使进水流量和压力均匀,为脱嵌槽腔体内流场均匀提供初步准备。
附图说明
89.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
90.图1是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统实施例一的结构示意图;
91.图2是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统中脱嵌槽单元的结构示意图;
92.图3是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统进液管路布置的结构示意图;
93.图4是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统出液管路布置的结构示意图;
94.图5是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统实施例二的结构示意图;
95.图6是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统实施例三的结构示意图;
96.图7是本实用新型一种电化学脱嵌法提锂系统实施例四的结构示意图。
97.图中:
98.1、脱嵌槽;2、待提锂溶液容置部;3、富锂溶液容置部;4、洗水部;11、第一进液口;12、第二进液口;13、第三进液口;14、第四进液口;110、第一出液口;120、第二出液口;130、第三出液口;140、第四出液口;15、第一进液管路;16、第二进液管路;150、第一出液管路;160、第二出液管路;10、第一管路;101、第一动力装置;102、第一过滤装置;103、第一控制装置;104、第一四通管路;105、第一压力表;20、第二管路;203、第二控制装置;204、第二四通管路;30、第三管路;301、第二动力装置;302、第二过滤装置;303、第三控制装置;305、第二压力表;40、第四管路;403、第四控制装置;50、第五管路;503、第五控制装置;510、第三压力表;60、第六管路;603、第六控制装置;605、第四压力表;70、第七管路;701、第三动力装置;702、第三过滤装置;703、第七控制装置;704、第一三通管路;705、第五压力表;80、第八管
路;803、第八控制装置;804、第二三通管路;90、第一泄放管路;903、第一泄放控制装置;100、第二泄放管路;1003、第二泄放控制装置;61、第一回液控制装置;62、第二回液控制装置;63、第三回液控制装置;64、第四回液控制装置;65、第五回液控制装置;66、第六回液控制装置;171、前端板; 172、后端板;173、阴极室框体;174、阳极室框体;175、离子膜;151、第一管结构;152、第二管结构;153、第一连接管结构;154、第一连通管路;1501、第一出液连接管结构;1502、第一出液连通管路;1503、第三出液管结构;1504、第四出液管结构;1505、第五出液管结构;1506、第六出液管结构;1507、第七出液管结构;1508、第八出液管结构;161、第二连接管结构;162、第二连通管路;163、第三管结构;164、第四管结构;165、第五管结构;166、第六管结构;167、第七管结构;168、第八管结构;1601、第一出液管结构;1602、第二出液管结构;1603、第二出液连接管结构;1604、第二出液连通管路;36、第一阳极腔室;32、第二阳极腔室;31、第一阴极腔室;33、第二阴极腔室; 34、脱嵌槽的前端板;35、脱嵌槽的后端板;1a、第一脱嵌槽;1b、第二脱嵌槽;5、第一串联管路;6、第二串联管路;7、第三泄放管路;8、第四泄放管路;111、第一脱嵌槽的第一进液口;112、第一脱嵌槽的第二进液口;113、第一脱嵌槽的第一出液口;114、第一脱嵌槽的第二出液口;121、第二脱嵌槽的第一进液口;122、第二脱嵌槽的第二进液口;123、第二脱嵌槽的第一出液口; 124、第二脱嵌槽的第二出液口;80a、第一洗水进液管路;70a、第二洗水进液管路;80b、第三洗水进液管路;70b、第四洗水进液管路;1103、第十一控制装置;1203、第十二控制装置;1303、第三泄放控制装置;1403、第四泄放控制装置。
具体实施方式
99.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本实用新型所保护的范围。
100.实施例一:
101.本实用新型提供了一种电化学脱嵌法提锂系统,图1是本实施例的结构示意图,如图1所示,包括:脱嵌槽1、待提锂溶液容置部2、富锂溶液容置部3。在正常工作时阴极侧单元槽体盛放的卤水或其他含有且需要从中提取锂的溶液称之为“待提锂溶液”,阳极侧单元槽体盛放的目标富集锂溶液称之为富锂液;在反应过程中,目标液侧的溶液,无论第一次含有支持电解液不含锂还是浓度逐渐在增加的溶液均称为“富锂液”,本实施例中,待提锂溶液容置部2、富锂溶液容置部3均采用罐体。
102.其中,待提锂溶液容置部2与脱嵌槽1之间设置第一循环系统,第一循环系统包括第一进液系统、第一出液系统以及第一泄放系统;富锂溶液容置部3 与脱嵌槽1之间设置第二循环系统,第二循环系统包括第二进液系统、第二出液系统以及第二泄放系统;
103.脱嵌槽1上设置进液口和出液口,进液口连接进液管路,出液口连接出液管路,在实际使用时,进液口、进液管路的个数根据实际的使用需要设置,也可以根据需要设置进液口与出液口、进液管路与出液管路的个数不同,满足使用需要即可。
104.作为可选地实施方式,进液管路设置为至少两个,分别为第一进液管路15 和第二进液管路16。出液管路设置为至少两个,分别为第一出液管路150和第二出液管路160。本实
施例中,设置进液口包括两组,每组设置为两个,即包括第一进液口11、第二进液口12、第三进液口13和第四进液口14,出液口与进液口一一对应,设置为第一出液口110、第二出液口120、第三出液口130 和第四出液口140。
105.第一进液系统包括第一进液管路15,第一出液系统包括第一出液管路150;第二进液系统包括第二进液管路16,第二出液系统包括第二出液管路160。
106.其中,进液口连接第一进液管路15、第二进液管路16、出液口连接第一出液管路150和第二出液管路160,通过第一进液口11、第三进液口13流入的液体,从第一出液口110、第三出液口130出液口流出;通过第二进液口12、第四进液口14流入的液体,从第二出液口120、第四出液口140出液口流出。
107.作为可选地实施方式,第一进液系统至少包括第一管路10和第二管路20,第一出液系统至少包括第五管路50,第一泄放系统至少包括第一泄放管路90。
108.其中,第一管路10的一端与待提锂溶液容置部2的出液口连接,第一管路的另一端与第一进液管路15连接;第二管路20的一端连接于第一管路10 上,第二管路20的另一端与第二进液管路16连接;
109.第五管路50的一端连接于第一出液管路150上,第五管路50的另一端通过第一回液管路连接待提锂溶液容置部2;
110.第一泄放管路90的一端与第一进液管路15连接,第一泄放管路90的另一端通过第四回液管路连接待提锂溶液容置部2。
111.具体地,第一进液系统还包括第一动力装置101、第一过滤装置102、控制装置、以及第一连接装置,第一连接装置包括多个连接通路,本实施例中,第一连接装置设置为第一四通管路104,第一管路10、第一进液管路15、第一泄放管路90均与第一四通管路104连接。
112.其中:第一管路10上依次设有第一动力装置101、第一过滤装置102和第一控制装置103;本实施例中,第一动力装置101采用泵;第一管路10、第二管路20、第五管路50、第一泄放管路90、第一回液管路和第四回液管路上分别设置有第一控制装置103、第二控制装置203、第五控制装置503、第一泄放控制装置903、第一回液控制装置61和第四回液控制装置64。
113.作为可选地实施方式,第二进液系统至少包括第三管路30和第四管路40,第二出液系统至少包括第六管路60,第二泄放系统至少包括第二泄放管路100。
114.其中,第三管路30的一端与富锂溶液容置部3的出液口连接,第三管路 30的另一端与第一进液管路15连接,第四管路40的一端连接于第三管路30 上,第四管路40的另一端与第二进液管路16连接;
115.第六管路60的一端连接于第二出液管路160上,第六管路60的另一端通过第六回液管路连接富锂溶液容置部3;
116.第二泄放管路100的一端连接于第二进液管路16上,第二泄放管路100 的另一端通过第三回液管路连接富锂溶液容置部3。
117.具体地,第二进液系统还包括第二动力装置301、第二过滤装置302、控制装置以及第二连接装置,第二连接装置包括多个连接通路,本实施例中,第二连接装置设置为第二四通管路204,第四管路40、第二进液管路16、第二泄放管路100、以及第二管路20均与第二四通管路204连接。
118.其中,第三管路30上依次设置有第二动力装置301、第二过滤装置302以及第三控制装置303;本实施例中,第二动力装置301采用泵;第三管路30、第四管路40、第六管路60、第二泄放管路100、第三回液管路和第六回液管路上分别设置有第三控制装置303、第四控制装置403、第六控制装置603、第二泄放控制装置1003、第三回液控制装置63和第六回液控制装置66。
119.作为可选地实施方式,电化学脱嵌法提锂系统还包括洗水部4,本实施例中,洗水部采用罐体,洗水部4与脱嵌槽1之间设置第三循环系统,第三循环系统包括第三进液系统、第三出液系统和第三泻放系统。
120.作为可选地实施方式,第三进液系统设置为上洗水系统,第三进液系统至少包括第七管路70和第八管路80,第三出液系统至少包括第一泄放管路90和第二泄放管路100,第三泄放系统至少包括第五管路50和第六管路60。
121.其中,第七管路70的一端与洗水部4的出液口连接,第七管路70的另一端与第一出液管路150连接;第八管路80的一端连接于第七管路70上,第八管路80的另一端与第二出液管路160连接。
122.第一泄放管路90的一端与第一进液管路15连接,第一泄放管路90的另一端通过第五回液管路连接洗水部4;第二泄放管路100的一端与第二进液管路 16连接,第二泄放管路100的另一端通过第二回液管路连接洗水部4。
123.第五管路50的一端连接与第一出液管路150连接,第五管路50的另一端通过第二回液管路连接洗水部4;第六管路60的一端连接与第二出液管路160 连接,第六管路的另一端通过第五回液管路连接洗水部4。
124.具体地,第三进液系统还包括第三动力装置701、第三过滤装置702、控制装置、第三连接装置以及第四连接装置,其中:第三连接装置和第四连接装置均包括多个连接通路。
125.本实施例中,设置第三连接装置为第一三通管路704,第七管路70、第一出液管路150、第五管路50均与第一三通管路704连接;设置第四连接装置为第二三通管路804,第八管路80、第二出液管路160、第六管路60均与第二三通管路804连接。
126.其中:第七管路70上依次设有第三动力装置701、第三过滤装置702和第七控制装置703,本实施例中,第三动力装置701采用泵;第七管路70、第八管路80、第二回液管路、第五回液管路上分别设置有第七控制装置703、第八控制装置803、第二回液控制装置62以及第五回液控制装置65。
127.安装时,确保第一泄放管路90、第二泄放管路100的最低处高于第一回液控制装置61、第二回液控制装置62、第三回液控制装置63、第四回液控制装置64、第五回液控制装置65和第六回液控制装置66。
128.作为可选地实施方式,脱嵌槽1包括至少一个脱嵌槽单元,图2是本实施例脱嵌槽单元的结构示意图,如图2所示,脱嵌槽单元的两侧分别设置前端板 171和后端板172,其中:每个脱嵌槽单元均包括阴极室框体173、阳极室框体 174以及设置于阴极室框体173和阳极室框体174之间的离子膜175;阴极室框体173、阳极室框体174、离子膜175、前端板171、后端板172上均对应设置有管道孔。
129.本实施例中,前端板171、离子膜175、阴极室框体173和阳极室框体174 的下方均设置四个下进液孔,顶部设置四个上出液孔,阴极室框体173和阳极室框体174内均包括下
进液布水槽和上出液布水槽,阴极室框体173下方的第二孔1732和第四孔1734为阴极槽单元进水孔道,阴极室框体173上方的第一孔1735和第三孔1737为阴极槽单元出水孔道;阳极室框体174上方的第一孔 1745和第三孔1747为阴极槽单元过水孔道,阳极室框体174下方的第二孔1742 和第四孔1744为阴极槽单元进水孔道;阴极室框体173下方的第一孔1731和第三孔1733是形成阳极槽进液管道的板框过孔,阴极室框体173上方的第二孔 1736和第四孔1738形成阳极槽出液管道的板框过孔,阳极室框体174下方的第一孔1741和第三孔1743为形成阳极槽进液管道的板框过孔,阳极室框体174 上方的第二孔1746和第四孔1748形成阳极槽出液管道的板框过孔;前端板171 下方的第一孔1711和第三孔1713、上方的第二孔1716和第四孔1718是分别形成阳极腔室进入和流出管道的过孔,前端板171下方的第二孔1712和第四孔 1714,上方的第一孔1715和第三孔1717是形成阴极腔室进入和流出管道的过孔,也可以在脱嵌槽的后端板上端开出形成液体输出管道的孔,根据实际使用需要设置即可。
130.作为可选地实施方式,图3是本实施例进液管路布置的结构示意图,图4 是本实施例出液管路布置的结构示意图,如图3和图4所示,其中,出水管路布置方式与进水管路设置相同。
131.具体地,第一进液管路15设置为包括设置于同一水平面上的第一管结构 151、第二管结构152、连接第一管结构151和第二管结构152的第一连接管结构153及连接于第一连接管结构153上的第一连通管路154。第二进液管路16 设置为包括依次设置的第三管结构163、第四管结构164、第五管结构165、第二连接管结构161、第六管结构166、第七管结构167和第八管结构168以及连接于第二连接管结构161上的第二连通管路162。
132.其中,第四管结构164与第七管结构167平行设置且第四管结构164与第七管结构167的入口和出口位于不同的水平面上;第三管结构163与第八管结构168平行设置、第六管结构166与第五管结构165平行设置;
133.第六管结构166、第五管结构165、第二连接管结构161、第二连通管路 162位于同一水平面上,通过设置第四管结构164与第七管结构167成一定角度的倾斜状设置,本实施例中,设置第四管结构164与第七管结构167向下倾斜,避免使用时第一进液管路15与第二进液管路16之间互相接触产生干扰。在每个回路进液控制装置到进液口之间的管道,为了保证每个过程结束后,反应液体泄放到各自缓冲罐中,且管道中残留液体最少,所以要求各进液管路中各管件及管道的直径选型一样,中心线处于一个水平,功能相同的管道平行,连接方式一致,避免在直通回路中做凹字形连接。
134.第一出液管路150设置为包括依次设置的第三出液管结构1503、第四出液管结构1504、第五出液管结构1505、第一出液连接管结构1501、第六出液管结构1506、第七出液管结构1507和第八出液管结构1508以及连接于第一出液连接管结构1501上的第一出液连通管路1502。
135.第二出液管路160设置为包括设置于同一水平面上的第一出液管结构 1601、第二出液管结构1602、连接第一出液管结构1601和第二出液管结构1602 的第二出液连接管结构1603以及连接于第二出液连接管结构1603上的第二出液连通管路1604。
136.其中,第四出液管结构1504与第七出液管结构1507平行设置且第四出液管结构1504与第七出液管结构1507的入口和出口位于不同的水平面上;第三出液管结构1503与第
八出液管结构1508平行设置、第六出液管结构1506与第五出液管结构1505平行设置;
137.第六出液管结构1506、第五出液管结构1505、第一出液连接管结构1501、第一出液连通管路1502位于同一水平面上,通过设置第四出液管结构1504与第七出液管结构1507成一定角度的倾斜状设置,本实施例中,设置第四出液管结构1504与第七出液管结构1507向下倾斜,避免使用时第一出液管路150与第二出液管路160之间互相接触产生干扰。在每个回路进液控制装置到进液口之间的管道,为了保证每个过程结束后,反应液体泄放到各自缓冲罐中,且管道中残留液体最少,所以要求各进液管路中各管件及管道的直径选型一样,中心线处于一个水平,功能相同的管道平行,连接方式一致,避免在直通回路中做凹字形连接。
138.本实施例在管路及控制装置体布置时,保证脱嵌槽1在系统中的位置处于最高,用于控制液体泄放的第一泄放控制装置903、第二泄放控制装置1003后的管道安装位置低于第一泄放控制装置903、第二泄放控制装置1003,高于第一回液控制装置61到第六回液控制装置66,各罐体处于最低处,以易于脱嵌槽内的液体靠自身重力流回各自的罐体中。
139.电化学脱嵌法提锂系统还包括第一压力表105、第二压力表305和第三压力表510、第四压力表605和第五压力表705,其中,第一压力表105、第二压力表305、第三压力表510、第四压力表605和第五压力表705分别设置于第一管路10、第三管路30、第五管路50、第六管路60与第七管路70上,用于实时监测管路内的液体压力。
140.电化学脱嵌法提锂工序为:正向反应
‑‑‑
换向
‑‑‑
反向反应
‑‑‑
换向
‑‑‑
正向反应,循环进行。
141.本实施例的工作原理为:
142.电化学脱嵌法提锂的正向反应过程:把正极板加在富锂液侧(锂脱出侧),接正极;负极板加在待提锂溶液侧(锂离子嵌入侧),接负极。在外电场作用下,开始正向充电过程,在阳极侧,锂离子开始从涂覆有富锂态材料的正极板上脱出,进入到循环流动的富锂液中;在阴极侧,锂离子从不断循环的待提锂溶液中的嵌入到涂覆有处于欠锂态材料的电极板上,直到满足设定条件,正向反应过程结束。或说对于阳极侧,锂脱出过程结束,同时对于阴极侧,锂嵌入过程结束。
143.换向:
144.反应结束后,首先把脱嵌槽内的液体分别泄放到对应容置部中。把待提锂溶液及富锂液配合实现交替换位,既把富锂液换到上次反应时待提锂溶液所处的腔室,同时把待提锂溶液盛放到上次富锂液所处的腔室;把加在电极板的电压的极性换向,即原先加正向电压的电极板此刻变成加负向电压,原先加负向电压的电极板此刻变成加正向电压。开始反向反应过程(相对于刚进行的反应过程)。换向结束。
145.反向反应过程(相对正向反应过程而言):富锂液流入正极板(换向前是负极)所在腔室,为富锂液侧(锂脱出侧),电极板接正极;待提锂溶液流入负极板(换向前是正极)所在腔室,为待提锂溶液侧(锂离子嵌入侧),电极板接负极。在外电场作用下,开始反向(相对换向前)充电过程,在阳极侧,锂离子开始从在上个反应过程中嵌入锂离子呈富锂态的极板脱出,进入到循环的富锂液中;在阴极侧,锂离子从不断循环的待提锂溶液中嵌入到处于欠锂态的电极板上,直到满足设定条件,反向反应过程结束。即是对于阳极侧,锂脱出过程结束,同时对于阴极侧,锂嵌入过程结束。
146.此过程是为了实现富锂液侧的锂离子富集,同时使其相对于镁及其他杂质离子的浓度比例增高(或说镁锂比降低)。在电源换向的同时,也要相应的把富锂液及待提锂溶液交换在脱嵌槽中的位置,配合实现富锂液中锂富集。但是一个正向或反向提锂工程工作时间相对较长,达几个小时,期间为了增加反应有效性,电极板上的涂覆材料都会进过特殊的处理,以使溶液更容易进入涂覆材料中,促使反应加快,同时也不可能避免的在反应结束时,在阴极涂覆提锂材料中含有很多的待提锂溶液,这样在进行反应提锂过程结束后,释放富锂液及待提锂溶液到各自缓冲储存罐中,然后进行对于脱嵌槽中刚盛过待提锂溶液的槽体腔室及回路进行洗水操作。对于镁锂比较高的待提锂溶液,如青海察尔汗地区,不清洗管道和腔室内部分,将造成富锂液的镁锂比和杂质成分显著增高,增加了后续工序处理的复杂性,使投资和处理成本增加。
147.正向、反向反应过程循环往复,富锂液及待提锂溶液在循环回路中持续流动,直到反应满足工艺设定条件后,排出循环回路管道和脱嵌槽体内的富锂液或待提锂溶液,然后重新开始注入工作液体,开始下一个循环过程。
148.由于换向工艺的复杂性,在进行阀门选择和管道布置时,不注意或很好处理这些问题,正向或反向过程结束后,在两个回路管道中残存很多反应溶液:富锂液和待提锂溶液;换向前流过待提锂溶液的管道回路(含控制装置)中会残存液体,换向后这些残液要混入富锂溶液中,造成富锂液中杂质成分增高。故管道布置要合理,尽量使管道残液少,同时对管道进行清洗也会使杂质成分含量更少。
149.合理的管道布置及实施洗水工艺存在如下优点:
150.1、使管道回路中残存反应液体少,交换后掺杂到富锂液中的杂质成分也较少。
151.2、增加或改变清洗工序,回路(含电极)中存在的待提锂溶液成分量进一步大大减少,使后续工艺除渣和浓缩处理难度降低。因为成熟的富锂溶液后续处理工艺是纳滤及反渗透,实现除渣和浓缩,前段工艺供给后段工艺的料液中杂质成分越少,后续工艺越简单。
152.增加洗水工序后,电化学脱嵌法提锂工序变为:正向反应
‑‑‑
洗水
‑‑‑
换向
‑‑‑ꢀ
反向反应
‑‑‑
洗水
‑‑‑
换向
‑‑‑
正向反应,循环进行。
153.如图1所示,第一次反应过程为正向反应时,回路中的溶液循环过程如下:
154.待提锂溶液罐中的液体经第一动力装置101输出,本实施例中动力装置采用压力泵,经过第一过滤装置102过滤,具有一定压力的待处理溶液经过第一控制装置103、第一四通管路104,进入第一进液管路15。通过第一连通管路154、第一连接管结构153、平均分配液体到第一管结构151、第二管结构152,分别进入第一进液口11、第三进液口13,穿过脱嵌槽的前端板34,分别进入阴极腔室对应的管道,经过分水布水系统进入第一阴极腔室31和第二阴极腔室 33内,液体从腔室底部到达腔室上部,经布水系统均匀收水,液体从第一出液口110、第三出液口130流出,分别经过第三出液管结构1503、第四出液管结构1504、第五出液管结构1505以及第六出液管结构1506、第七出液管结构 1507、第八出液管结构1508经第一出液连接管结构1501汇合于第一出液连通管路1502,通过第一三通管路704,流过第五控制装置503,通过第一回液控制装置61进入待提锂溶液罐。
155.富锂溶液罐中的液体经第二动力装置301输出,经过第二过滤装置302过滤,具有一定压力的富锂液经过第四控制装置403,第二四通管路204、进入第二进液管路16。经第二连通管路162、第二连接管结构161、平均分配液体到第三管结构163、第四管结构164、第五
管结构165以及第六管结构166、第七管结构167和第八管结构168,分别进入第二进液口12和第四进液口14,穿过脱嵌槽的前端板34,分别进入阳极腔室对应的管道,经过分水布水系统进入第一阳极腔室36和第二阳极腔室32内,液体从腔室底部到达腔室上部,经收水系统均匀收水,进入脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34从第二出液口120和第四出液口140流出,分别经过第一出液管结构1601、第二出液管结构1602,经第二出液连接管结构1603汇合于第二出液连通管路1604,过第二三通管路804,流过第六控制装置603,通过第六回液控制装置66,进入富锂溶液罐。
156.待提锂溶液泄放到待提锂罐的回路:
157.反应结束后,第一阴极腔室31和第二阴极腔室33内的待提锂溶液经过分水布水系统从第一进液口11、第三进液口13,经第一管结构151、第二管结构 152汇集到第一连接管结构153,通过第一连通管路154,进入第一进液管路15,通过第一四通管路104,经过第一泄放控制装置903、第四回液控制装置64,回到待提锂液罐。
158.此过程控制第一泄放控制装置903、第四回液控制装置64导通;控制第一控制装置103、第三控制装置303、第五回液控制装置65、第六回液控制装置66关闭;
159.富锂液泄放到富锂液罐的回路:
160.第一阳极腔室36和第二阳极腔室32内富锂液经过分水布水系统进入阳极腔室对应的管道,穿过脱嵌槽的前端板34,经第二进液口12和第四进液口14 分别流出,经第三管结构163、第四管结构164、第五管结构165以及第六管结构166、第七管结构167和第八管结构168,汇集到第二连接管结构161,经第二连通管路162,进入第二进液管路16,经过第二四通管路204,再经过第二泄放控制装置1003、第三回液控制装置63,回到富锂液罐。
161.此过程控制第二泄放控制装置1003、第三回液控制装置63导通;控制第二控制装置203、第四控制装置403、第一回液控制装置61、第二回液控制装置62关闭;
162.洗水工序的工作过程如下:
163.洗水罐中的洗水经第三动力装置701输出,经过第三过滤装置702过滤,具有一定压力的洗水液经过第七控制装置703,第一三通管路704、通过第一出液管路150。经过第一出液连通管路1502、第一出液连接管结构1501平均分配液体到第八出液管结构1508、第七出液管结构1507、第六出液管结构1506以及第五出液管结构1505、第四出液管结构1504、第三出液管结构1503,分别进入第一出液口110和第三出液口130,穿过脱嵌槽的前端板34上部管道,分别进入框体形成的对应的管道,经过分水布水系统进入第一阴极腔室31、第二阴极腔室33内,液体从腔室上部到达腔室下部,经下部布水系统均匀收水,进入脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34下部的第一进液口11、第三进液口13出口流出,分别经过第一管结构151、第二管结构152,经第一连接管结构153汇合于第一连通管路154,过第一四通管路104,通过第一泄放控制装置903、第五回液控制装置65,返回洗水罐。然后打开第五控制装置503,清洗上次流过待提锂溶液流过的第五管路50,洗水经第二回液控制装置62返回洗水罐。
164.本实施例采用上洗水方式时,正向反应过程的控制装置控制方式如下:
165.此过程中,在待提锂溶液循环回路中,待提锂溶液通过第一动力装置101 从待提锂溶液罐泵出进入第一控制装置103时,要控制接通第一控制装置103,控制关闭第三控制装置303和第一泄放控制装置903。待提锂溶液进入脱嵌槽阴极槽单元参与反应,同时也不
断地从阴极槽单元通过槽体板框形成的管道流出,控制第七控制装置703关闭,溶液经过第五控制装置503,同时控制其导通,沿第五管路50,到第一回液控制装置61,控制第一回液控制装置61导通,第二回液控制装置62、第三回液控制装置63关闭,第二泄放控制装置1003关闭,保证待提锂溶液回流到待提锂溶液罐中。控制第七控制装置703关闭是为了防止待提锂溶液进入洗水罐体,引起混液。
166.同时在富锂液循环回路中,富锂液通过第二动力装置301从富锂液罐中泵出富锂液进入第四控制装置403时,要控制接通第四控制装置403时,控制关闭第二控制装置203和第二泄放控制装置1003;以保持富锂液溶液进入脱嵌槽阳极槽单元与电极板发生氧化反应,脱出的锂离子进入富锂溶液中,同时不断地有富锂液从槽阳极槽单元通过槽体板框形成管道流出,沿第六管路60,控制第八控制装置803关闭,溶液经过第六控制装置603,同时控制其导通,在经过第六管路60,到第六回液控制装置66,控制导通,第四回液控制装置64、第五回液控制装置65关闭,第一泄放控制装置903关闭,以保证富锂液回流到富锂液罐中。控制第八控制装置803关闭是为了防止富锂液溶液进入洗水罐体,引起混液。
167.第一次反应过程对应的反向反应中,回路中的溶液循环过程如下:
168.待提锂溶液罐中的液体经第一动力装置101输出输出,经过第一过滤装置 102过滤,具有一定压力的待处理溶液经过第二控制装置203,第二四通管路 204、进入第二进液管路16,经第二连通管路162、第二连接管结构161平均分配液体到第五管结构165、第四管结构164、第三管结构163、以及第六管结构 166、第七管结构167、第八管结构168,分别进入第二进液口12和第四进液口 14,穿过脱嵌槽的前端板34,分别进入阴极(原阳极)腔室对应的管道,经过分水布水系统进入阴极(原阳极)腔室,第一阳极腔室36和第二阳极腔室32 内,液体从腔室底部到达腔室上部,经收水系统均匀收水,从第二出液口120 和第四出液口140流出,分别经过第一出液管结构1601、第二出液管结构1602,经第二出液连接管结构1603汇合于第二出液连通管路1604,过第二三通管路 804,流过第六控制装置603,通过第四回液控制装置64进入待提锂液体罐。
169.富锂溶液罐中的液体经第二动力装置301输出,经过第二过滤装置302过滤,具有一定压力的富锂液经过第三控制装置303、第一四通管路104,第一进液管路15。通过第一连通管路154、第一连接管结构153,平均分配液体到第一管结构151、第二管结构152,分别进入第一进液口11、第三进液口13,穿过脱嵌槽的前端板34,分别进入阳极(原阴极)腔室对应的管道,经过分水布水系统进入阳极腔(原阴极)室,即第一阴极腔室31、第二阴极腔室33内,液体从腔室底部到达腔室上部,经收水系统均匀收水,进入脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34从第二出液口120和第四出液口140流出,分别经过第三出液管结构1503、第四出液管结构1504、第五出液管结构1505以及第六出液管结构1506、第七出液管结构1507、第八出液管结构1508经第一出液连接管结构1501汇合于第一出液连通管路1502,过第一三通管路704,流过第五控制装置503,通过第三回液控制装置63进入富锂液体罐。
170.富锂液泄放到富锂液罐的回路:
171.反应结束后,第一阴极腔室31和第二阴极腔室33内的富锂液经过分水布水系统从第一进液口11、第三进液口13,经第一管结构151、第二管结构152 汇集到第一连接管结构153,通过第一连通管路154,进入第一进液管路15,通过第一四通管路104,经过第一泄放控制装置903、第六回液控制装置66,回到富锂液罐。
172.此过程控制第一泄放控制装置903、第六回液控制装置66导通;控制第一控制装置103、第三控制装置303、第五回液控制装置65、第四回液控制装置 64关闭;
173.待提锂溶液泄放到待提锂罐的回路:
174.第一阳极腔室36和第二阳极腔室32内待提锂溶液经过分水布水系统进入阳极腔室对应的管道,穿过脱嵌槽的前端板34,经第二进液口12和第四进液口14分别流出,经第三管结构163、第四管结构164、第五管结构165以及第六管结构166、第七管结构167和第八管结构168,汇集到第二连接管结构161,经第二连通管路162,进入第二进液管路16,经过第二四通管路204,再经过经过第二泄放控制装置1003、第一回液控制装置61,回到待提锂溶液罐。
175.此过程控制第二泄放控制装置1003、第一回液控制装置61导通;控制第二控制装置203、第四控制装置403、第三回液控制装置63、第二回液控制装置62关闭;
176.其后的上洗水过程如下:洗水罐中的洗水经第三动力装置701输出,经过第三过滤装置702过滤,具有一定压力的洗水液经过第八控制装置803、第二三通管路804、第二出液管路160,通过第二出液连通管路1604、第二出液连接管结构1603平均分配液体到第一出液管结构1601、第二出液管结构1602,分别进入第二出液口120和第四出液口140,穿过脱嵌槽的前端板34上部管道,分别进入框体形成的对应的管道,经过分水布水系统进入各阴极腔室即第一阳极腔室36和第二阳极腔室32内,具有一定压力的液体从腔室上部到达腔室下部,经下部布水系统均匀收水,通过脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34下部的第二进液口12、第四进液口14流出,分别经过第三管结构163、第四管结构164、第五管结构165以及第六管结构166、第七管结构167、第八管结构168,经第二连接管结构161汇合于第二连通管路162,过第二四通管路 204,通过第二泄放控制装置1003,经第二回液控制装置62,进入洗水罐。然后打开第六控制装置603,清洗上次流过待提锂溶液流过的第六管路60,洗水经第五回液控制装置65返回洗水罐。
177.以上过程或者先打开第六控制装置603,清洗上次流过待提锂溶液流过到待提锂溶液容置部的部分管路。然后再清洗待第一阳极腔室36和第二阳极腔室 32及相关其他回路。
178.在实际的使用时,控制装置可选用手动或者自动控制阀门,在选用控制阀门类型时,只能选用阀门进口、出口执行阀体开闭活动部分最低端和管道进出口几乎在一个水平的阀门,这样保持进出水完全没有残留液体。由于结构的原因,截止阀及隔膜阀打开和关闭后,如果不注意安装方向,阀门内会残留一定高度的液体,同时止回阀由于功能结构原因,不能实现电气或气动控制,优选地是电控或气控的闸阀、蝶阀和旋塞阀。
179.实施例二:
180.与实施例一不同的是,本实施例中,第三进液系统设置为下洗水系统,图 5是本实施例的结构示意图,如图5所示,第三进液系统至少包括第七管路70 和第八管路80,第三出液系统至少包括第五管路50和第六管路60,第三泄放系统至少包括第一泄放管路90和第二泄放管路100。
181.其中,第七管路70的一端与洗水部4的出液口连接,第七管路70的另一端与第一进液管路15连接,第八管路80的一端连接于第七管路70上,第八管路80的另一端与第二进液管路16连接。
182.第五管路50的一端连接与第一出液管路150连接,第五管路50的另一端通过第二回液管路连接洗水部4;第六管路60的一端连接与第二出液管路160 连接,第六管路60的另一端通过第五回液管路连接洗水部4。
183.第一泄放管路90的一端与第一进液管路15连接,第一泄放管路90的另一端通过第五回液管路连接洗水部4;第二泄放管路100的一端与第二进液管路16连接,第二泄放管路100的另一端通过第二回液管路连接洗水部4。
184.具体地,第三进液系统还包括第三动力装置701、第三过滤装置702、控制装置、第三连接装置以及第四连接装置,其中:第三连接装置和第四连接装置均包括多个连接通路。
185.本实施例中,设置第三连接装置为第一三通管路704,第七管路70、第一进液管路15、第一泄放管路90均与第一三通管路704连接;设置第四连接装置为第二三通管路804,第八管路80、第二进液管路16、第二泄放管路100均与第二三通管路804连接。
186.其中:第七管路70上依次设有第三动力装置701、第三过滤装置702和第七控制装置703,本实施例中,第三动力装置701采用泵;第七管路70、第八管路80、第二回液管路、第五回液管路上分别设置有第七控制装置703、第八控制装置803、第二回液控制装置62以及第五回液控制装置65。
187.对于正向反应,下洗水的洗水过程为:
188.洗水罐中的洗水经第三动力装置701输出,经过第三过滤装置702过滤,具有一定压力的洗水液经过第七控制装置703,第一三通管路704、第一四通管路104进入第一进液管路15,通过第一连通管路154,经第一连接管结构153 平均分配液体到第一管结构151、第二管结构152,分别进入第一进液口11、第三进液口13,穿过脱嵌槽的前端板34下部管道,分别进入框体形成的对应的管道,经过分水布水系统进入第一阴极腔室31和第二阴极腔室33内,液体从腔室下部到达腔室上部,经上部布水系统均匀收水,进入脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34上部的第一出液口110、第三出液口130出口流出,分别经过第三出液管结构1503、第四出液管结构1504、第五出液管结构1505 以及第八出液管结构1508、第七出液管结构1507、第六出液管结构1506经第一出液连接管结构1501汇合于第一出液连通管路1502,经过第五管路50,通过回液第二回液控制装置62进入洗水罐。
189.对于反向反应,下洗水的洗水过程为:
190.洗水罐中的洗水经第三动力装置701输出,经过第三过滤装置702过滤,具有一定压力的洗水液经过第八控制装置803,第二三通管路804、第二四通管路204进入第二进液管路16,经第二连通管路162、第二连接管结构161、平均分配液体到第五管结构165、第四管结构164、第三管结构163以及第六管结构166、第七管结构167和第八管结构168,分别进入第二进液口12和第四进液口14,穿过脱嵌槽的前端板34下部管道,分别进入框体形成的对应的管道,经过分水布水系统进入阴极腔室即第一阳极腔室36和第二阳极腔室32内,液体从腔室下部到达腔室上部,经上部布水系统均匀收水,进入脱嵌槽框体形成的管道,经脱嵌槽的前端板34上部的第二出液口120和第四出液口140流出,分别经过第一出液管结构1601、第二出液管结构1602,经第二出液连接管结构 1603汇合于第二出液连通管路1604,经过第六管路60,通过第五回液控制装置65进入洗水罐。
191.采用下洗水方式的控制方式的阀门控制方式:
192.此过程中,在待提锂锂溶液循环回路中,待提锂溶液通过第一动力装置101 从待
提锂溶液罐泵出进入第一控制装置103时,要控制接通第一控制装置103,控制关闭第二控制装置203、第三控制装置303和第一泄放控制装置903;待提锂溶液进入脱嵌槽阴极槽单元参与嵌锂反应,同时不断地从阴极槽单元通过槽体板框形成的管道流出,沿第五管路50,到第一回液控制装置61,控制第一回液控制装置61导通,控制第二回液控制装置62、第三回液控制装置63关闭、第二泄放控制装置1003关闭,保证待提锂溶液回流到待提锂溶液罐中。
193.同时,在富锂液循环回路中,富锂液通过第二动力装置301从富锂液罐中泵出富锂液进入第四控制装置403时,要控制接通第四控制装置403时,控制关闭第二控制装置203、第三控制装置303和第八控制装置803,第二泄放控制装置1003也要控制保持关闭;以保持富锂液溶液进入脱嵌槽阳极槽单元,脱出的锂离子进入富锂溶液,同时不断地有富锂液从槽阳极槽单元通过槽体板框形成管道流出,沿第六管路60,到第六回液控制装置66,第六回液控制装置66 导通,第四回液控制装置64、第五回液控制装置65关闭,以保证富锂液回流到富锂液罐中。
194.实施例三:
195.与实施例一和实施例二不同的是,本实施例中脱嵌槽设置为包括串联连接的至少两个脱嵌槽,第三循环系统还包括串联管路,上一个脱嵌槽的出液口与与其相邻的下一个脱嵌槽的进液口通过串联管路连接,且串联管路上设置控制装置,每个脱嵌槽的进液口分别连接泄放管路,泄放管路上设置控制装置。
196.在实际的使用时为了减少电化学脱嵌法提锂的投资,减少公共设备的投入,如公共附属设备:富锂液循环泵、待提锂溶液循环泵、洗水泵、控制阀门等,可以采用多个脱嵌槽串联的运行方式,串联个数以及进液口、出液口的个数均根据实际使用需要设置。
197.串联运行时,各个脱嵌槽槽体的布置方式可以根据实际使用需要进行选择,如采用上、下两层或多层布置,也可采用平行并排布置方式,若采用上下两层或者多层布置,可以选择上层脱嵌槽设置或者不设置泄放管路,当不设置泄放管路时,排液速度会减慢,但是不影响洗水工艺的效果。
198.本实施例中,采用并排布置的方式,并且优选地,设置泄放管路。第三泄放管路7和第四泄放管路8的设置,增加了串联脱嵌槽排液通道,减少了串联脱嵌槽内溶液排放时间,提高了工作效率。
199.作为可选地实施方式,本实施例中脱嵌槽设置为两个,包括第一脱嵌槽1a 和第一脱嵌槽1b,串联管路设置为包括第一串联管路5和第二串联管路6,第一脱嵌槽的第一出液口113通过第二串联管路6连接第二脱嵌槽的第二进液口 122;
200.第一脱嵌槽的第二出液口114通过第一串联管路5连接第二脱嵌槽的第一进液口121,第一串联管路5设置有第十一控制装置1103,第二串联管路6上设置有第十二控制装置1203。
201.第二脱嵌槽的第一进液口121和第二脱嵌槽的第二进液口122分别连接第三泄放管路7和第四泄放管路8,第三泄放管路7通过第二回液管路连接洗水部、第四泄放管路8通过第五回液管路连接洗水部4,第三泄放管路7上设置第三泄放控制装置1303,第四泄放管路8上设置第四泄放控制装置1403。
202.由于富锂液及待提锂溶液是从脱嵌槽下部进液口进液,上部出液口出液,两个脱嵌槽串联运行,则两个脱嵌槽串联液体从第一脱嵌槽的第一出液口113、第一脱嵌槽的第二
出液口114分别进对应第二脱嵌槽的第二进液口122、第二脱嵌槽的第一进液口121,经过第二脱嵌槽的第一出液口123、第二脱嵌槽的第二出液口124、再回流到对应罐体中。除洗水回路外,正向反应过程和反向反应过程的回路液体循环和一个脱嵌槽管道布置和控制装置设置一样。
203.两个脱嵌槽1串联运行换向过程同样要满足循环回路不混合且回路中残液少。以增加第二脱嵌槽1b的第三泄放控制装置1303和第四泄放控制装置1403,作为第二个脱嵌槽1b中液体泄放通道的控制装置。这样保证在每一个过程反应结束后,首先把第一脱嵌槽1a和第二脱嵌槽1b和槽腔体内的液体泄放回流到相应的反应缓冲中间储罐中,才能进行洗水过程操作,为进一步的换向过程做准备,同时在洗水时,为了促使带压洗水进入第二脱嵌槽1b,对脱嵌槽腔室等进行清洗操作,必须关闭第三泄放控制装置1303和/或第四泄放控制装置1403。否则洗水会不经过第二脱嵌槽1b直接排到洗水罐中。
204.具体地,图6是本实施例的结构示意图,如图6所示,第三进液系统设置为上洗水系统,包括第七管路70和第八管路80,第三出液系统包括第五管路 50和第六管路60,第三泄放系统包括第一泄放管路90、第二泄放管路100、第三泄放管路7和第四泄放管路8。
205.其中:第二洗水进液管路70a和第四洗水进液管路70b均连接于第七管路 70上;第一洗水进液管路80a和第三洗水进液管路80b均连接于第八管路80 上。
206.第一脱嵌槽的第二出液口114通过第二洗水进液管路70a连接第七管路70,第一脱嵌槽的第一出液口113通过第一洗水进液管路80a连接第八管路80,
207.第二脱嵌槽的第一出液口123通过第三洗水进液管路80b连接第八管路 80,第二脱嵌槽的第二出液口124通过第四洗水进液管路70b连接第七管路70;
208.第二脱嵌槽的第一出液口123连接第六管路60,第二脱嵌槽的第二出液口 124连接第五管路50。
209.第一脱嵌槽的第一进液口111和第一脱嵌槽的第二进液口112分别连接第一泄放管路90和第二泄放管路100,第一泄放管路90通过第五回液管路连接洗水部4,第二泄放管路100通过第二回液管路连接洗水部4。
210.第二脱嵌槽的第一进液口121和第二脱嵌槽的第二进液口122分别连接第三泄放管路7和第四泄放管路8,第三泄放管路7通过第二回液管路连接洗水部、第四泄放管路8通过第五回液管路连接洗水部4,第三泄放管路7上设置第三泄放控制装置1303,第四泄放管路8上设置第四泄放控制装置1403。
211.以第一脱嵌槽1a洗水过程开始之前在第一脱嵌槽的第一进液口111流过的为待提锂溶液为例:洗水清洗脱嵌槽前,首先清洗回液管路,再清洗脱嵌槽。即:控制阀门第七控制装置703、第十一控制装置1103、第三泄放控制装置1303、第二回液控制装置62导通,清洗第一脱嵌槽1a对应的第一串联管路5;同时也控制第五控制装置503导通,清洗第一脱嵌槽1b对应的第五管路50,然后关闭第十一控制装置1103、第五控制装置503,开始清洗第一脱嵌槽1a和第一脱嵌槽1b。
212.洗水罐中的洗水通过第七控制装置703导通经过第七管路70分别进入第一脱嵌槽的第二出液口114、第二脱嵌槽的第二出液口124,为了避免进入第一脱嵌槽1a的洗水沿第一串联管路5排掉,关闭第十一控制装置1103。
213.第一脱嵌槽1a上洗水经过的回路:经第七控制装置703、第七管路70、第二洗水进
液管路70a、从第一脱嵌槽的第二出液口114进入第一脱嵌槽1a槽体,流出后进第一进液管路15、第一四通管路104、第一泄放控制装置903、第一泄放管路90、第五回液控制装置65,返到洗水罐。
214.第二脱嵌槽1b上洗水经过的回路:经第七控制装置703、第七管路70、从第二脱嵌槽的第二出液口124进入第二脱嵌槽1b槽体,流出后进第三泄放管路7、第三泄放控制装置1303、第二回液控制装置62、返回到洗水罐。为了避免进入第二脱嵌槽1b的洗水沿第五管路50排掉,关闭第五控制装置503;
215.相对于正向反应的反向反应,洗水工序如下:
216.洗水清洗脱嵌槽前,首先控制第八控制装置803、第十二控制装置1203、第四泄放控制装置1403、第五回液控制装置65导通,保持洗水回路畅通,清洗第一脱嵌槽1a的对应第二串联管路6;同时也控制第六控制装置603导通,清洗第一脱嵌槽1b对应的第六管路60。然后关闭第十二控制装置1203、第六控制装置603,开始清洗第一脱嵌槽1a和第二脱嵌槽1b。
217.第一脱嵌槽1a上洗水经过的回路:第八控制装置803、第一洗水进液管路 80a、从第一脱嵌槽的第一出液口113进入第一脱嵌槽1a、流出后经第二进液管路16、第二四通管路204、第二泄放管路100、第二泄放控制装置1003、第二回液控制装置62,返回到洗水罐。为了避免进入第一脱嵌槽1a的洗水沿第二串联管路6排掉,关闭第十二控制装置1203;
218.第二脱嵌槽1b上洗水经过的回路:第八控制装置803、第二洗水进液管路80b、从第二脱嵌槽的第一出液口123进入第二脱嵌槽1b,流出后进第四泄放管路8、第四泄放控制装置1403、第五回液控制装置65、返回到洗水罐。为了避免进入第二脱嵌槽1b的洗水沿第六管路60排掉,关闭第六控制装置603;
219.对于上洗水方式的洗水工序来说,带压上洗水流经布水结构进入脱嵌槽腔体,此时布水结构起到布水的作用,水流冲洗腔体及内部浸有有待提锂溶液的电极板等内部各部分部件,最后从脱嵌槽底部出液口流出。因为净水总是首先面对先前洗水冲刷过的腔体及电极板,使极板容易变得更干净。
220.相应的,每增加一个脱嵌槽串联运行,附属总设备中就要增加四个控制装置。
221.为了规模化生产,在多个串联工作的脱嵌槽运行的情况下,如果其中一个脱嵌槽出现故障,就需要更换或退出运行。当退出运行时,为了保证原生产线的连续运行,就需要把本脱嵌槽的进出液之间回路旁路,对应的在相关回路中增加活接或快接管件,得以回路可以快速施工恢复通路,实现生产的快速恢复,减少生产线停运时间。
222.以图6为例说明,实现第一个脱嵌槽退出后,第一进液管路15和第一串联管路5短接,第二进液管路16和第二串联管路6短接,在第一进液管路15 与第一串联管路5及第二进液管路16与第二串联管路6之间分别增加活接或快接管件。
223.实施例四:
224.与实施例三不同的是,本实施例中的第三进液系统设置为下洗水系统,其中,两个脱嵌槽串联工作时,富锂液和待提锂溶液在回路循环经过的阀门和管道布置阀门连接方式及正反工作过程和上洗水方式的工作过程基本一样,洗水控制过程及回路略有不同:
225.图7是本实施例的结构示意图,如图7所示,第三进液系统包括第七管路 70和第八管路80,第三出液系统包括第五管路50和第六管路60,第三泄放系统包括第一泄放管路90、第二泄放管路100、第三泄放管路7和第四泄放管路 8。
226.其中,第一脱嵌槽的第一进液口111通过第一进液管路15连接第七管路 70,第一脱嵌槽的第二进液口112通过第二进液管路16连接第八管路80;第二脱嵌槽的第一出液口123连接第六管路60,第二脱嵌槽的第二出液口124连接第五管路50。
227.第一脱嵌槽的第一进液口111和第一脱嵌槽的第二进液口112分别连接第一泄放管路90和第二泄放管路100,第一泄放管路90通过第五回液管路连接洗水部4,第二泄放管路100通过第二回液管路连接洗水部4。
228.第二脱嵌槽的第一进液口121和第二脱嵌槽的第二进液口122分别连接第三泄放管路7和第四泄放管路8,第三泄放管路7通过第二回液管路连接洗水部、第四泄放管路8通过第五回液管路连接洗水部4,第三泄放管路7上设置第三泄放控制装置1303,第四泄放管路8上设置第四泄放控制装置1403。
229.第二脱嵌槽的第一进液口121通过第一串联管路5连接第一脱嵌槽的第二出液口114,第二脱嵌槽的第二进液口122通过第二串联管路6连接第一脱嵌槽的第一出液口113。同时,进液口也充当泄放脱嵌槽腔室的泄放口,即第二脱嵌槽的第一进液口121通过第三泄放管路7连接洗水部4,第二脱嵌槽的第二进液口122通过第四泄放管路8连接洗水部4。第三泄放管路7上设置第三泄放控制装置1303,第四泄放管路8上设置第四泄放控制装置1403。
230.由于富锂液及待提锂溶从脱嵌槽下部进液口进液,上部出液的特点,即两个脱嵌槽串联就是液体从第一脱嵌槽1a的两出液口分别流进对应第二脱嵌槽 1b两进液口:第二脱嵌槽的第一进液口121和第二脱嵌槽的第二进液口122,再分别从第二脱嵌槽的第二出液口124、第二脱嵌槽的第一出液口123流出,再回流到对应罐体中。除洗水回路外,正向和反向过程回路液体循环和一个脱嵌槽管道布置和阀门设置一样。
231.在洗水时,为了促使带压洗水进入第二脱嵌槽1b,对脱嵌槽腔室等进行清洗操作,关闭第三泄放控制装置1303或/和第四泄放控制装置1403。
232.对于下洗水来说,从下进液口底部进入的新鲜洗水总是要被先前的洗水与残液的混合液污染,此含有杂质的溶液去冲洗下一步要冲洗的含有同样杂质成分的槽体内其他部位,最终从上出液口流出。要达到同样的清洗效果,相对上洗水方式来说,同样压力下,相对不易,下洗水需要更多的水量。
233.相应的,每增加一个脱嵌槽串联运行,附属设备中就要增加2个控制装置。
234.以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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