盐湖卤水提锂系统的制作方法

1.本实用新型属于盐湖卤水提锂技术领域，涉及一种盐湖卤水提锂系统，更具体的，涉及一种高镁锂比盐湖卤水提锂系统。


背景技术：

2.盐湖卤水是一种宝贵的无机盐资源，除富含钾、钠、镁、硼外，高价值稀有元素如锂、铷、铯的储量也较大。稀有元素的开发利用对盐湖资源的综合利用和可持续发展具有重要意义。其中，锂及其化合物与人们的生活息息相关，应用在各个行业领域，成为国民经济和国防建设的重要战略物资。中国盐湖锂资源的查明储量占比高达80.54%，但是镁锂比高、分离困难。随着产业转型的深入、全民环保意识的增强，资源的可持续、绿色、综合深度开发利用已成为必然趋势。
3.传统提锂方法主要有沉淀法、碳化法、溶剂萃取法、煅烧法等，以上方法具有占地面积大、能耗高和产率低的问题，而且难以从高镁锂比卤水中提锂。中国绝大部分锂资源储藏于盐湖卤水中，大都属于高镁锂比卤水，因此从高镁锂比卤水中提锂成为中国锂资源开发的重点。近年来开发的吸附法因具有对锂离子选择性好、工艺简单等优点而受到广泛青睐。
4.公告号为cn214829053u的专利文献公开了一种盐湖卤水吸附提锂装置，包括：吸附罐，装填有钛系吸附剂，用于对卤水中的锂离子进行吸附处理；第一固液分离器，用于对吸附罐中得到的吸附剂进行分离；解析柱，用于对第一固液分离器中得到的吸附剂进行解析；第一稀酸加入罐和第二稀酸加入罐，分别连接于解析柱，用于向解析柱中送入稀酸；沉淀反应器，连接于解析柱，用于对解析柱中得到的解析液进行沉淀锂的操作。然而，该吸附提锂装置仅针对于高锂钠型卤水，且钛系填料需求量多，吸附过程中需要不断调节ph值，成本较高。
5.公开号为cn1511964a的专利文献公开了一种吸附法从盐湖卤水中提取锂的方法，将盐湖卤水送入含铝盐型吸附剂的吸附-解析装置内，进行吸附-解析；其中吸附-解析装置内的铝盐型吸附剂吸附盐湖卤水中的锂，再利用洗脱剂将锂离子洗脱解析；（2）洗脱液精制后，制取碳酸锂或氯化锂所需合格的富锂卤水。单独采用铝系吸附剂处理盐湖卤水，锂离子吸附效率低，生产成本较高。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种盐湖卤水提锂系统。
7.为实现上述目的，本实用新型提供以下具体的技术方案。
8.一种盐湖卤水提锂系统，包括卤水罐、钛吸附单元、铝吸附单元和吸附尾液罐，其中：
9.所述钛吸附单元包括第一淋洗剂罐、第一解析剂罐、第一水洗剂罐、钛系填料吸附柱群、第一淋洗液罐、第一解析液罐和第一水洗液罐，所述钛系填料吸附柱群由多根钛系填
料吸附柱串联组成，第一淋洗剂罐、第一解析剂罐、第一水洗剂罐通过管道分别与每个钛系填料吸附柱的进液口连通，第一淋洗液罐、第一解析液罐、第一水洗液罐通过管道分别与每个钛系填料吸附柱的出液口连通；
10.所述铝吸附单元包括第二淋洗剂罐、第二解析剂罐、铝系填料吸附柱群、第二淋洗液罐和第二解析液罐，所述铝系填料吸附柱群由多根铝系填料吸附柱串联组成，第二淋洗剂罐、第二解析剂罐通过管道分别与每个铝系填料吸附柱的进液口连通，第二淋洗液罐、第二解析液罐通过管道分别与每个铝系填料吸附柱的出液口连通；
11.所述卤水罐、钛系填料吸附柱群、铝系填料吸附柱群和吸附尾液罐依次连通；
12.每根钛系填料吸附柱的出液口与每根铝系填料吸附柱的进液口分别连通。
13.优选地，所述钛系填料吸附柱群由至少4根钛系填料吸附柱串联组成。
14.优选地，所述钛系填料吸附柱内填充钛系离子筛吸附剂。
15.优选地，所述铝系填料吸附柱群由至少4根铝系填料吸附柱串联组成。
16.优选地，所述铝系填料吸附柱内填充铝系离子筛吸附剂。
17.优选地，还包括碱液罐，所述第一水洗液罐与碱液罐通过管道连通汇合后，再通过管道与第一水洗剂罐连通。
18.优选地，所述吸附尾液罐与钛系填料吸附柱群的进液端连通。
19.优选地，所述第二淋洗液罐与钛系填料吸附柱群的进液端连通。
20.优选地，还包括混合液罐，所述混合液罐与第一解析液罐、第二解析液罐分别连通。
21.优选地，还包括ph调节罐，所述ph调节罐与钛系填料吸附柱的出液口和铝系填料吸附柱的进液口之间的管道均连通。
22.优选地，还包括废水处理单元，所述废水处理单元与每个钛系填料吸附柱的出液口连通。
23.本实用新型的盐湖卤水提锂系统尤其高镁锂比的盐湖卤水提锂，所述的“镁锂比”是指溶液中浓度单位相同的镁离子浓度、锂离子浓度的比值。
24.与现有技术相比，本实用新型具有以下明显的有益效果：
25.本实用新型钛系填料吸附柱群和铝系填料吸附柱群的两级吸附单元的设置，相较于单纯使用钛系填料吸附柱群或者铝系填料吸附柱群，降低了成本。
附图说明
26.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
27.图1为盐湖卤水提锂系统的结构示意图一；
28.图2为盐湖卤水提锂系统的结构示意图二；
29.图3为盐湖卤水提锂系统的使用工艺流程图；
30.其中：1—卤水罐、2—钛系填料吸附柱群、3—铝系填料吸附柱群、4—吸附尾液罐、5—第一淋洗剂罐、6—第一解析剂罐、7—第一水洗剂罐、8—第一淋洗液罐、9—第一解析液罐、10—第一水洗液罐、11—第二淋洗剂罐、12—第二解析剂罐、13—第二淋洗液罐、14—第二解析液罐、15—混合液罐、16—碱液罐。
具体实施方式
31.为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。
32.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
33.实施例1
34.如图1和图2所示，本实施例提供一种盐湖卤水提锂系统，包括卤水罐1、钛吸附单元、铝吸附单元、吸附尾液罐4、混合液罐15、ph调节罐（未示出）、废水处理单元（未示出）和碱液罐16。
35.本实施例中，钛吸附单元包括第一淋洗剂罐5、第一解析剂罐6、第一水洗剂罐7、钛系填料吸附柱群2、第一淋洗液罐8、第一解析液罐9和第一水洗液罐10。铝吸附单元包括第二淋洗剂罐11、第二解析剂罐12、铝系填料吸附柱群3、第二淋洗液罐13和第二解析液罐14。
36.本实施例中，钛系填料吸附柱群2由5根钛系填料吸附柱（
①
~
⑤
）串联组成，铝系填料吸附柱群3由5根铝系填料吸附柱（
⑥
~
⑩
）串联组成，其具体的管道连接情况如图2所示，第一淋洗剂罐5、第一解析剂罐6、第一水洗剂罐7通过管道分别与
①
~
⑤
号钛系填料吸附柱的进液口连通，第一淋洗液罐8、第一解析液罐9、第一水洗液罐10通过管道分别与
①
~
⑤
号钛系填料吸附柱的出液口连通。
①
~
⑤
号钛系填料吸附柱的出液口通过管道分别与
⑥
~
⑩
号铝系填料吸附柱的进液口连通，第二淋洗剂罐11、第二解析剂罐12通过管道分别与
⑥
~
⑩
号铝系填料吸附柱的进液口连通，第二淋洗液罐13、第二解析液罐14通过管道分别与
⑥
~
⑩
号铝系填料吸附柱的出液口连通。
37.本实施例中，卤水罐1、钛系填料吸附柱群2、铝系填料吸附柱群3和吸附尾液罐4依次连通，混合液罐15与第一解析液罐9、第二解析液罐14分别连通；吸附尾液罐4、第二淋洗液罐13通过管道分别与
①
~
⑤
号钛系填料吸附柱的进液口连通；第一水洗液罐10与碱液罐27通过管道连通汇合后，再通过管道与第一水洗剂罐7连通。废水处理单元通过管道分别与
⑥
~
⑩
号铝系填料吸附柱的出液口连通。
38.本实施例中，钛系填料吸附柱内填充钛系离子筛吸附剂，铝系填料吸附柱内填充铝系离子筛吸附剂。
39.实施例2
40.本实施例使用盐湖卤水提锂系统进行提锂工艺，所使用的盐湖卤水提锂系统与实施例1中基本相同，不同点在于：钛系填料吸附柱群中吸附柱为4根，铝系填料吸附柱群的吸附柱为4根。
41.以某盐湖卤水作为处理对象。采用如图3所示的工艺流程示意图。需要说明的是：“钛系填料吸附柱的前2个bv解析液返回淋洗剂池，作为淋洗剂”未在图中示出。
42.某盐湖卤水中各金属的含量如表1所示。
43.表1 某盐湖卤水主要元素及含量
[0044][0045]
（1）吸附
[0046]
将某盐湖卤水首先通过钛系填料吸附柱群，钛系填料吸附柱群中吸附柱为4根，每次参与吸附的为3根串联的吸附柱。其中，钛系填料为钛系离子筛吸附剂。
[0047]
某盐湖卤水通过钛系填料吸附柱群的流速为6bv/h，吸附8bv。当流出液锂浓度小于500mg/l时，进入到铝系填料吸附柱群。铝系填料吸附柱群的吸附柱为4根，每次参与吸附的为3根串联的吸附柱。铝系填料为铝系分子筛吸附剂。
[0048]
钛系填料吸附柱群的流出液的ph为1-1.5，进入铝系填料吸附柱前，调节ph至4.5-5。
[0049]
当铝系填料吸附柱群出液的锂浓度达到50mg/l以下时，判断吸附结束。当一次吸附过程结束后，分别将钛系和铝系填料吸附柱群的首柱取下，然后分别把钛系和铝系填料吸附柱群中的柱2作为首柱，再进行一次吸附，吸附结束后，再次将钛系和铝系填料吸附柱群的首柱取下，吸附阶段结束。
[0050]
（2）淋洗
[0051]
将取下的两根钛系填料吸附柱和两根铝系填料吸附柱分开淋洗。对钛系填料吸附柱淋洗，两根吸附柱串联，20℃纯水作为淋洗剂，流速为6bv/h，淋洗4bv。当最后一个bv淋洗液中锂离子为1mg/l以下时，即淋洗结束。
[0052]
对铝系填料吸附柱进行淋洗，两根反应柱分开清洗，20℃纯水作为淋洗剂，流速为18bv/h，淋洗1bv。该淋洗阶段为快速淋洗，避免已经被吸附的锂离子又被重新淋洗出来。当淋洗液中镁锂比小于12：1时，判断淋洗结束。
[0053]
（3）解析
[0054]
钛系填料反应柱进入解析，两根反应柱串联，解析剂为0.1-0.2mol/l的稀盐酸或者硫酸，流速为3bv/h，解析5bv。前2个bv的解析液经酸碱中和后，返回淋洗剂池，其他解析液即为合格的含锂提取液。当解析液满足出水锂浓度含量低于300ppm时，解析完成。钛系填料吸附柱解析液的镁锂比为0.2-0.5，ph值为2~2.5。
[0055]
铝系填料吸附柱进入解析，两根反应柱串联，解析剂为50-60℃的纯水，流速为6bv/h，解析3bv。当解析液镁锂比为5:1时，判断解析过程结束。解析液的温度为35~42℃。
[0056]
将合格的钛系填料吸附柱解析液和铝系填料吸附柱解析液混合，即为含锂提取液。含锂提取液中镁锂比为2:1-3:1，ph值为3左右，温度为23~25℃。
[0057]
两种体系的解析液混合不仅能够降低镁锂比、提高钛系填料吸附柱的解析液的ph，减少了调整解析液ph的药剂投入，还能够降低铝系填料吸附柱解析液的温度，有利于后续膜浓缩工艺。
[0058]
（4）水洗
[0059]
钛系填料吸附柱解析完成后，吸附柱进行水洗。20℃纯水进行水洗，流速为6bv/h，水洗3bv。当满足出水锂浓度含量在1ppm以下时，水洗阶段完成。水洗完成后，整个吸附解析过程完成。铝系填料吸附柱不用水洗。
[0060]
吸附阶段产生的吸附尾液以及淋洗阶段产生的淋洗液全部排放至卤水池，重新进行吸附；水洗阶段的钛系填料吸附柱水洗液经过酸碱中和后，全部返回水洗过程，重新利用。整个吸附、解析环节没有额外废水排放。
[0061]
对比例1
[0062]
本对比例使用盐湖卤水提锂系统进行提锂工艺，所使用的盐湖卤水提锂系统与实
施例2中基本相同，不同点在于：钛系填料吸附柱群中吸附柱为8根。
[0063]
以实施例2所述的某盐湖卤水作为处理对象。
[0064]
8根钛系填料吸附柱，循环吸附两次，每次参与吸附的、串联的吸附柱为7根，已作为首柱参与吸附的吸附柱不再参与吸附过程；
[0065]
每根吸附柱出水都需要调节ph至初始值；
[0066]
吸附阶段的卤水流速为6bv/h，吸附6bv；
[0067]
吸附结束后，2根首柱串联淋洗、解析、水洗；
[0068]
淋洗阶段用20℃纯水作为淋洗剂，淋洗剂流速为6bv/h，淋洗体积4bv；
[0069]
解析阶段的解析剂为0.1-0.2mol/l的稀盐酸或者硫酸，解析剂流速为3bv/h，解析体积5bv；
[0070]
钛系水洗阶段的纯水流速为6bv/h，水洗体积3bv。
[0071]
解析液即为含锂提取液，ph为1~2。
[0072]
对比例2
[0073]
本对比例使用盐湖卤水提锂系统进行提锂工艺，所使用的盐湖卤水提锂系统与实施例2中基本相同，不同点在于：铝系填料吸附柱群中吸附柱为8根。
[0074]
以实施例2所述的某盐湖卤水作为处理对象。
[0075]
8根铝系填料吸附柱，循环吸附2次，每次参与吸附的、串联的吸附柱为7根，已作为首柱参与吸附的吸附柱不再参与吸附过程；
[0076]
吸附阶段的卤水流速为6bv/h，吸附8bv；
[0077]
吸附结束后，2根首柱并联淋洗、串联解析；
[0078]
淋洗阶段用20℃纯水作为淋洗剂，淋洗剂的流速为18bv/h，淋洗1bv；
[0079]
解析阶段用50~60℃的纯水作为解析剂，解析剂的流速为6bv/h，解析体积3bv；
[0080]
解析液即为含锂提取液，ph为6-7，温度35~42℃。
[0081]
对比例3
[0082]
本对比例使用盐湖卤水提锂系统进行提锂工艺，所使用的盐湖卤水提锂系统与实施例2中基本相同，不同点在于：调换系统中钛吸附单元、铝吸附单元的位置/顺序。
[0083]
盐湖卤水依次通过串联的铝系填料吸附柱群和钛系填料吸附柱群，循环吸附2次；
[0084]
铝系填料吸附柱群中吸附柱为4根，每次参与吸附的、串联的吸附柱为3根，已经作为首柱参与吸附的吸附柱不再参与吸附；
[0085]
钛系填料吸附柱群的吸附柱为4根，每次参与吸附的、串联的吸附柱为3根，已经作为首柱参与吸附的吸附柱不再参与吸附；
[0086]
铝系填料吸附柱吸附阶段的卤水流速为6bv/h，吸附8bv；
[0087]
铝系填料吸附柱的2根首柱并联淋洗、串联解析、无需水洗，其中，淋洗阶段用20℃纯水作为淋洗剂，淋洗剂的的流速为18bv/h，淋洗1bv；解析阶段用50~60℃的纯水作为解析剂，解析剂的流速为6bv/h，解析体积3bv；
[0088]
钛系填料吸附柱吸附阶段的卤水流速为6bv/h，吸附8bv；
[0089]
钛系填料吸附柱的2根首柱串联淋洗、解析、水洗，其中，淋洗阶段用20℃的纯水作为淋洗剂，淋洗剂的流速为6bv/h，淋洗体积4bv；解析阶段的解析剂为0.1-0.2mol/l的稀盐酸或者硫酸，流速为3bv/h，解析体积3bv；水洗阶段的洗水流速为6bv/h，水洗体积3bv；
[0090]
混合钛系填料吸附柱和铝系填料吸附柱的解析液，即得到含锂提取液，ph为3-3.2，温度为23~25℃。
[0091]
检测分析实施例2、对比例1~3的处理量以及最终得到的含锂提取液中的锂浓度、镁锂比、ph值等，结果如表2所示。
[0092]
表2
[0093][0094]
从表2可以看出，采用本实用新型的钛系、铝系填料吸附柱群依次串联的技术方案：
[0095]
相比于纯钛系填料吸附柱群，虽然含锂提取液中锂离子的浓度降低了，镁锂比较后者也高，但是其在吸附过程中不需要频繁的调节每根钛系填料吸附柱的ph值，并且得到的含锂提取液体积大、ph值较高，节约了药剂的投加成本；同时该处理量大，系统吸附尾液中的锂离子浓度较低，对于锂的吸附效果更好。
[0096]
相比于铝系填料吸附柱群，含锂提取液中锂离子的浓度较高、镁锂比低、且温度低，同时得到的含锂提取液的体积大；
[0097]
相比于铝系、钛系填料吸附柱群依次串联的技术方案，很明显，含锂提取液中锂离子的浓度较高、镁锂比低，且系统的吸附尾液中锂离子浓度低，在保证低镁锂比的同时，对锂离子的吸附效果更好。
[0098]
综合考虑含锂提取液中的锂离子浓度、镁锂比、温度、ph值以及对锂的吸附效果，本实用新型提供的技术方案是综合性能更优的方案。
[0099]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。