碳酸氢锂溶液浓缩处理方法与流程

1.现有技术中的碳酸氢锂溶液在进行处理时，解决浓缩过程中浓缩能耗高、安全性、稳定性的技术问题。
2.该技术主要改善现有锂电池正极材料回收锂收率的问题；常规的技术一般才有湿法冶炼、火法冶炼等方法，分别回收镍、钴、锰，最后回收锂；而回收锂的方式一般采用加碳酸钠沉淀锂盐的方式进行回收，此方法的弊端在于母液中残留较多锂盐，一般浓度1.5
‑
2.5g/l，往往回收率不足；而部分企业采用加入二氧化碳进行碳化，将碳酸锂转化成碳酸氢锂(碳酸锂的溶解度远低于碳酸氢锂)然后进行一定浓缩，然后进行加热分解释放二氧化碳产生碳酸锂沉淀，提升其收率。
3.其中，浓缩是最为关键的技术，由于碳酸氢锂对温度非常敏感，温度＞40℃就会分解，目前除了低温蒸发、正渗透等技术可以实现外；较为经济的技术是反渗透浓缩技术；而要保证此浓缩方法能够安全、经济的实现的预处理则采用“精密过滤+超滤膜”进行澄清过滤。
4.精密过滤解决碳化液中残留的碳酸锂晶体颗粒划伤有机膜和陶瓷膜的问题；超滤膜解决ro进水sdi＜5的技术要求。
5.而碳酸氢锂溶液不稳定，一般在锂含量达到8.5g/l时趋于饱和，容易受ph和温度影响。


背景技术：

6.现有技术中的碳酸氢锂溶液在进行处理时，生产工艺存在不连续、不稳定的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供碳酸氢锂溶液浓缩处理方法，以解决现有技术碳酸氢锂溶液浓缩处理过程中存在浓缩能耗高、安全性、稳定性低的技术问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种碳酸氢锂溶液浓缩处理方法，其特征在于，包括：
9.将碳酸氢锂原液先通过精密过滤得到精密过滤清液以及精密过滤渣液；
10.将精密过滤渣液返回前段碳化工序；
11.将精密过滤清液进行超滤得到超滤清液以及超滤浓液；
12.将超滤浓液返回至前段碳化工序进行碳化处理；
13.将超滤清液进行ro膜浓缩过滤得到ro浓溶液以及ro清液；
14.将ro浓溶液进行热解；
15.其中精密过滤渣液、超滤浓液汇合成预处理浓液返回前段碳化工序；
16.其中ro清液返回前段回用。
17.进一步地，由精密过滤后所得精密过滤清液中ss＜5mg/l。
18.进一步地，由超滤所得超滤清液sdi＜3。
19.进一步地，由ro膜浓缩系统所得ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l，所得ro清液中锂含量＜0.05g/l。
20.进一步地，精密过滤的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
21.进一步地，精密过滤的运行流速可以低至1m/s,运行压力0.2
‑
0.3mpa，
22.进一步地，所述ro膜浓缩系统的运行ph3
‑
9。
23.进一步地，所述精密过滤采用多孔钛膜过滤元件过滤。
24.进一步地，所述超滤采用pvdf超滤膜过滤元件过滤。
25.进一步地，所述ro膜浓缩过滤采用芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤元件过滤。
26.本发明与现有技术相比优点在于精密过滤、超滤、以及ro膜浓缩过滤的结合工艺对碳酸氢锂溶液进行分级处理，分级处理保护最后级中的ro膜浓缩过滤不受碳酸锂硬质颗粒的影响，实现多级连续稳定生产，生产成本较低。
27.为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种1.碳酸氢锂溶液浓缩系统，包括碳化罐、精密过滤段、超滤过滤段、ro膜浓缩过滤段，其中：
28.精密过滤段，包括与碳化罐出液口相连的精密过滤装置、与精密过滤装置渣液出口相连的预处理浓液罐、与精密过滤装置清液出口相连的精密过滤清液产水罐；
29.超滤过滤段，包括进液口与精密过滤清液产水罐出口相连的超滤装置、与超滤装置清液出口相连的超滤清液产水罐，超滤装置的浓液出口与精密过滤段预处理浓液罐连接；
30.ro膜浓缩过滤段，包括进液口与超滤专职清液出口相连的ro膜浓缩过滤装置、与ro膜浓缩过滤装置清液出口相连的ro膜浓缩过滤清液产水罐、与ro膜浓缩过滤装置浓液出口依次相连的ro浓水罐、热解装置。
31.进一步地，所述精密过滤装置为使得精密过滤装置清液出口流出的精密过滤清液中ss＜5mg/l的精密过滤装置。
32.进一步地，所述超滤装置为使得超滤装置清液出口流出的超滤清液sdi＜3的超滤装置。
33.进一步地，所述ro膜浓缩系统为使得ro膜浓缩过滤装置清液出口流出的ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l、流出的ro清液中锂含量＜0.05g/l的ro膜浓缩系统。
34.进一步地，所述精密过滤装置的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
35.进一步地，所述精密过滤装置中的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。
36.进一步地，所述超滤装置中的过滤元件为pvdf超滤膜过滤元件。
37.进一步地，所述ro膜浓缩过滤装置中的过滤元件为芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤元件。
38.进一步地，所述碳化罐上设有浓水回流口，所述精密过滤装置渣液出口、超滤装置的浓液出口均与碳化罐的浓水回流口连通。
39.进一步地，精密过滤装置、超滤装置、ro膜浓缩过滤装置的进液口前端均设有保安过滤器。
40.本发明与现有技术相比优点在于精密过滤、超滤、以及ro膜浓缩过滤的结合工艺对碳酸氢锂溶液进行分级处理，分级处理保护最后级中的ro膜浓缩过滤不受碳酸锂硬质颗
粒的影响，实现多级连续稳定生产，生产成本较低。
41.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
42.构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
43.图1为本发明碳酸氢锂溶液浓缩处理方法的流程示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
45.本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
46.此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
47.关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“ss”表示悬浮固体。“sdi”表示淤泥密度指数。
48.本发明碳酸氢锂溶液浓缩处理方法，包括：
49.将碳酸氢锂原液先通过精密过滤得到精密过滤清液以及精密过滤渣液；
50.将精密过滤渣液返回前段碳化工序；
51.将精密过滤清液进行超滤得到超滤清液以及超滤浓液；
52.将超滤浓液返回至前段碳化工序进行碳化处理；
53.将超滤清液进行ro膜浓缩过滤得到ro浓溶液以及ro清液；
54.将ro浓溶液进行热解；
55.其中精密过滤渣液、超滤浓液汇合成预处理浓液返回前段碳化工序；
56.其中ro清液返回前段回用。
57.精密过滤后所得精密过滤清液中ss＜5mg/l悬浮固体含量。
58.由超滤所得超滤清液sdi＜3。
59.由ro膜浓缩系统所得ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l，所得ro清液中锂含量＜0.05g/l。
60.精密过滤的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
61.精密过滤的运行流速可以低至1m/s,运行压力0.2
‑
0.3mpa，
62.所述ro膜浓缩系统的运行ph3
‑
9。
63.所述精密过滤采用多孔钛膜过滤元件过滤。
64.所述超滤采用pvdf超滤膜过滤元件过滤。
65.所述ro膜浓缩过滤采用芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤元件过滤。
66.碳酸氢锂溶液浓缩系统，包括碳化罐1、精密过滤段、超滤过滤段、ro膜浓缩过滤段，其中：
67.精密过滤段，包括与碳化罐1出液口相连的精密过滤装置2、与精密过滤装置2渣液出口相连的预处理浓液罐、与精密过滤装置2清液出口相连的精密过滤清液产水罐3；
68.超滤过滤段，包括进液口与精密过滤清液产水罐3出口相连的超滤装置4、与超滤装置4清液出口相连的超滤清液产水罐5，超滤装置4的浓液出口与精密过滤段预处理浓液罐连接；
69.ro膜浓缩过滤段，包括进液口与超滤专职清液出口相连的ro膜浓缩过滤装置6、与ro膜浓缩过滤装置6清液出口相连的ro膜浓缩过滤清液产水罐8、与ro膜浓缩过滤装置6浓液出口依次相连的ro浓水罐7、热解装置。
70.所述精密过滤装置2为使得精密过滤装置2清液出口流出的精密过滤清液中ss＜5mg/l的精密过滤装置2。
71.所述超滤装置4为使得超滤装置4清液出口流出的超滤清液sdi＜3的超滤装置4。
72.所述ro膜浓缩系统为使得ro膜浓缩过滤装置6清液出口流出的ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l、流出的ro清液中锂含量＜0.05g/l的ro膜浓缩系统。
73.所述精密过滤装置2的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
74.所述精密过滤装置2中的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。
75.所述超滤装置4中的过滤元件为pvdf超滤膜过滤元件。
76.所述ro膜浓缩过滤装置6中的过滤元件为芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤元件。
77.所述碳化罐1上设有浓水回流口，所述精密过滤装置2渣液出口、超滤装置4的浓液出口均与碳化罐1的浓水回流口连通。
78.精密过滤装置2、超滤装置4、ro膜浓缩过滤装置6的进液口前端均设有保安过滤器。
79.如图1所示，碳酸氢锂溶液浓缩系统，包括碳化罐1、精密过滤段、超滤过滤段、ro膜浓缩过滤段，其中：精密过滤段，包括与碳化罐1出液口相连的精密过滤装置2、与精密过滤装置2渣液出口相连的预处理浓液罐、与精密过滤装置2清液出口相连的精密过滤清液产水罐3；超滤过滤段，包括进液口与精密过滤清液产水罐3出口相连的超滤装置4、与超滤装置4清液出口相连的超滤清液产水罐5，超滤装置4的浓液出口与精密过滤段预处理浓液罐连接；ro膜浓缩过滤段，包括进液口与超滤专职清液出口相连的ro膜浓缩过滤装置6、与ro膜浓缩过滤装置6清液出口相连的ro膜浓缩过滤清液产水罐8、与ro膜浓缩过滤装置6浓液出口依次相连的ro浓水罐7、热解装置。
80.所述精密过滤装置2为使得精密过滤装置2清液出口流出的精密过滤清液中ss＜5mg/l的精密过滤装置2。所述超滤装置4为使得超滤装置4清液出口流出的超滤清液sdi＜3的超滤装置4。所述ro膜浓缩系统为使得ro膜浓缩过滤装置6清液出口流出的ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l、流出的ro清液中锂含量＜0.05g/l的ro膜浓缩系统。所述精密过滤装置2的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
81.所述精密过滤装置2中的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。所述超滤装置4中的过滤元件为pvdf超滤膜过滤元件。所述ro膜浓缩过滤装置6中的过滤元件为芳香簇聚酰胺反渗
透膜过滤元件。所述碳化罐1上设有浓水回流口，所述精密过滤装置2渣液出口、超滤装置4的浓液出口均与碳化罐1的浓水回流口连通。精密过滤装置2、超滤装置4、ro膜浓缩过滤装置6的进液口前端均设有保安过滤器。
82.其中精密过滤装置的耐酸碱性好：可耐受ph1
‑
13，可以耐受2％硫酸清洗，4％氢氧化钠清洗；耐磨性好、寿命长：采用高温烧结滤芯不易被碳酸锂晶体划伤膜；过滤通量大、投资低：滤芯由于膜过滤路径短(比较薄)过滤通量大500
‑
800l/(
㎡
.h),较传统管式/中空纤维膜通量(30
‑
60)l/(
㎡
.h)的10倍以上；运行稳定：mf系统采用1用1倍，可以24h不停机运行，保证产水流量大于后续ro膜运行流量。浓缩倍数高、渣液量小：采用罐体集成设计，顶部出液，底部排渣，浓缩倍数可达20
‑
50倍，采用压缩空气反吹，悬浮物含量可达100
‑
1000g/l；运行压力低、成本低：运行流速可以低至1m/s,运行压力0.2
‑
0.3mpa，只需要供料泵，不需要循环泵，电耗低。精密过滤装置进水量，21.21m3/h；产水量，21.0m3/h；水回收率≥99％；产水通量500l/m2
·
h。
83.其中超滤装置，进水量22.11m3/h；产水量21m3/h；水回收率95.00％；产水通量30l/m2
·
h。
84.其中ro膜浓缩过滤装置，膜耐压高：运行压力可达80bar，膜耐压120bar；膜耐酸碱性能好：运行ph3
‑
9，清洗ph2
‑
11；运行稳定性好、可连续运行：采用3用1备模块化设计，每组膜块膜数量一样多，可实现在线不停机清洗、24h不停机运行；易可以4组全部运行时间22h/d,每组可以预留清洗时间2h/d；膜寿命长、更换成本低：膜采用国际知名品牌(苏伊士或杜邦陶氏)，采用模块化设计，膜可以每组模块阶梯时间更换。安全性能好：可配备压差控制报警装置，例如，防止压差过高、膜元件污染；高压报警，例如防止误操作、超负荷运行；配套超压泄压装置。全套装置关键核心泵均为一用一备，防止泵损坏造成生产停机，减少损失。ro膜浓缩过滤装置的进水量21.0m3/h；产水量13.02
‑
16.21m3/h；水回收率62.0％
‑
77.2％；产水通量10
‑
12l/m2
·
h。
85.本发明在实际应用是可配合控制系统使用，控制系统采用可编程序控制器(plc)为核心的集中控制集中监控的控制模式，系统通过plc输入模块对现场设备运行状态进行监测，并将检测结果反馈至控制系统，系统通过程序处理将计算结果输出至plc的输出模块，输出模块根据计算结果对现场设备进行控制。控制系统对控制系统中的各种数据进行记录、显示、分析。
86.如图1本发明碳酸氢锂溶液浓缩处理方法，包括：
87.将碳酸氢锂原液先通过精密过滤得到精密过滤清液以及精密过滤渣液；碳化罐1中泵入至精密过滤装置2中的流速为q＝23.33m3/l，碳酸氢锂原液的li
+
含量为1.5
‑
2.5g/l，hco3‑
含量为14
‑
22g/l，ss＜100mg/l；所得精密过滤清液中li
+
含量为1.5
‑
2.5g/l，hco3‑
含量为14
‑
22g/l，ss＜1mg/l。
88.将精密过滤渣液返回前段碳化工序；
89.将精密过滤清液超滤得到超滤清液以及超滤浓液，所得超滤清液中li
+
含量为1.5
‑
2.5g/l，hco3‑
含量为14
‑
22g/l，ss＜3mg/l。；
90.将超滤浓液返回至前段碳化工序进行碳化处理；
91.将超滤清液进行ro膜浓缩过滤得到ro浓溶液以及ro清液；
92.将ro浓溶液进行热解；
93.其中精密过滤渣液、超滤浓液汇合成预处理浓液返回前段碳化工序；
94.其中ro清液返回前段回用，所得ro清液中li
+
含量为15
‑
25mg/l，hco3‑
含量为140
‑
230mg/l；
95.精密过滤后所得精密过滤清液中ss＜5mg/l悬浮固体含量。
96.由超滤所得超滤清液sdi＜3。
97.由ro膜浓缩系统所得ro浓溶液中锂含量＞6.5g/l，所得ro清液中锂含量＜0.05g/l。
98.精密过滤的过滤通量为500
‑
800l/(
㎡
.h)。
99.精密过滤的运行流速可以低至1m/s,运行压力0.2
‑
0.3mpa，
100.所述ro膜浓缩系统的运行ph3
‑
9。
101.所述精密过滤采用多孔钛膜过滤元件过滤。
102.所述超滤采用pvdf超滤膜过滤元件过滤。
103.所述ro膜浓缩过滤采用芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤元件过滤。
104.本发明与现有技术相比优点在于精密过滤、超滤、以及ro膜浓缩过滤的结合工艺对碳酸氢锂溶液进行分级处理，分级处理保护最后级中的ro膜浓缩过滤不受碳酸锂硬质颗粒的影响，实现多级连续稳定生产，生产成本较低。
105.以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。