[实用新型]一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于提取冶金领域，具体来说，涉及一种用于直接处理盐湖卤水，使之镁锂分离，进而富集锂的装置。

背景技术

自从1990年锂离子电池被索尼公司商业化以来，锂在现代工业中显得越来越重要，被誉为“21世纪的新能源金属”，由于其高能量密度和很长的循环寿命，锂离子电池被广泛应用于电子设备中，锂的市场需求急剧扩大，锂资源的开采显得更加重要。

在自然界，锂主要以矿石和卤水两种形式存在，大部分锂资源存在于卤水尤其是盐湖卤水中，其储量占全部锂资源储量的80％以上。随着市场需求的增长，矿物锂资源显得供不应求，且开采成本高，人们开始开发盐湖卤水中的锂资源。卤水中通常含有钠、钾、镁、钙、硼、锂的氯化物、硫酸盐和碳酸盐，除少数盐湖如智利阿塔卡玛盐湖卤水的镁锂比相对较低(约6∶1)，其他大部分盐湖卤水中的镁锂比都在40以上，最高的达到1837，锂与大量的碱土金属离子共存。由于对角线规则的原因，Mg²⁺与Li⁺的化学性质非常相似，镁锂分离非常困难，严重制约了锂的提取和应用。一直以来，从高镁锂比盐湖卤水中提取锂成为一个世界性难题。研究者们采用沉淀法、碳化法、离子交换法、溶剂萃取法等技术来开发卤水中的锂资源，但这些方法大多过程复杂，成本高，对设备腐蚀严重，且产品纯度不高，不利于大规模生产，因此设计出一种新的高效的方法的配套装置是必不可少的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提出一种用于直接从盐湖卤水中将镁锂分离，富集锂的装置。高效实现锂与其他离子的分离，同时获得富锂溶液。使用本发明装置，流程短，操作简单，生产成本低，可连续操作，易于工业化应用。

一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的装置，包括具有被阴离子交换膜分隔成两个空间的电渗析槽的电渗析装置，以及阴极和阳极，所述的阴极和阳极分别设置于分隔成的两个空间内；所述的阴极为涂覆有离子筛的导电基体，阳极为涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体。

使用上述装置的盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法，依次包括如下步骤：

(1)用阴离子交换膜将电渗析装置的电渗析槽垂直隔成锂盐室和卤水室两个区域，卤水室内充入盐湖卤水，锂盐室内充入不含Mg²⁺的支持电解质溶液，如NaCl、KCl、NH₄Cl、Na₂SO₄、K₂SO₄、NaNO₃、KNO₃溶液。

(2)将涂覆有离子筛的导电基体置于卤水室中作为阴极；将涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体置于锂盐室中作为阳极，在外电势的驱动下，使卤水室卤水中的Li⁺嵌入到离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时锂盐室中的嵌锂态离子筛将Li⁺释放到导电溶液后，恢复为离子筛；实现卤水室中的Li⁺与Mg²⁺及其他阳离子的分离，同时锂在锂盐室中富集，得到富锂溶液。

经过上述步骤(2)的操作，卤水室卤水中的Li⁺嵌入到离子筛中形成嵌锂态离子筛，同时锂盐室中的嵌锂态离子筛将Li⁺释放到导电溶液后，恢复为离子筛；所以两个电极可以交换位置重复使用。

因此，步骤(2)完成后，至少还可以进行一次以下操作：

将卤水室中的嵌锂后液排出，重新加入盐湖卤水，然后将阴极和阳极交换放置，继续进行电渗析。

或者步骤(2)完成后，为了避免每次交换阴极和阳极，还可以至少进行一次以下操作，进一步使Li⁺与Mg²⁺及其他阳离子分离，同时富集锂：

保持阳极和阴极位置固定，将卤水室中的嵌锂后液排出，将锂盐室中的含锂溶液转移到卤水室中，将新的盐湖卤水加入到锂盐室中；即将卤水室和锂盐室转换功能使用，继续进行电渗析。(即每重复一次上述操作，卤水室和锂盐室就转换功能使用一次)