[发明专利]一种无隔膜电化学提锂系统及其提锂方法

说明书

本发明涉及一种无隔膜的连续式电化学提锂系统及其提锂方法。该系统主要由电解槽、洗涤槽、电源、一系列吸脱锂电极和电子平衡电极组成。其中，电解槽被一系列隔板分割成位置依次交替的原料池和回收池组成，不同原料池和回收池间分别通过连接管串联。在原料池和回收池中分别通入待提锂原料和回收液，通过电极在原料池和回收池间的切换，实现锂从原料中分离并在回收液中富集。该系统易于对电解槽级数进行增减，或对电极位置交换频率进行控制，从而满足不同含锂溶液的提锂需求。该系统在提锂过程中原料和回收液回路相互独立且连续运行，因而可实现连续的电化学提锂。此外，由于提锂过程中仅涉及电极的规律性移动，因而易于实现自动化操作。

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及元素的分离提取，尤其是一种无隔膜连续式电化学提锂系统及其提锂方法。

背景技术

全球已查明锂资源量近4000万t，其中卤水(包括盐湖卤水、地下卤水、浓海水等)中储量约占总储量的70％。由于有限的优质固体矿资源的无节制开采，以及卤水提锂的成本和规模优势，使得对卤水锂资源的开发利用成为必然趋势。

基于锂离子电池原理，利用电化学离子泵技术提取复杂卤水中的锂成为当前研究最前沿的技术。电化学提锂具有绿色、高效等优点。然而，目前针对电化学提锂系统及提锂方法的研究相对较少。专利CN201120232514.1公开了一种基于阴离子选择性膜的盐湖卤水镁锂分离及富集装置，然而该装置仅由一张阴离子膜分隔的两个电渗析槽构成，其结构和功能简单，锂的分离提取效率较低。专利CN201620161810.X公开了一种采用多个基本单元电解槽串联组成的电化学回收锂装置。然而该装置提锂过程中，锂的吸附和解析独立且分步交替进行，因而不能实现连续的提锂操作。尽管专利CN201811172404.3公开了一种连续式电化学元素提取系统，但该提锂体系采用阴离子交换膜，且每次仅有一个电极从提取槽转入回收槽，因而锂的提取效率较低且能耗较高。

为实现连续稳定的电化学提锂要求，以及适用于不同浓度的含锂溶液电化学提锂，需要开发一种结构及操作简单，且易于实现自动化的连续式电化学提锂系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续稳定的电化学提锂系统及其提锂方法，实现从不同锂浓度溶液中绿色、连续、高效地回收锂。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种无隔膜电化学提锂系统，包括电解槽、电源，在电解槽内平行间隔安装多个隔板，隔板将电解槽分隔为多个原料池和多个回收池，原料池与回收池交替排布，多个原料池之间通过连接管串联，多个回收池之间通过连接管串联，在每一原料池均安装一吸锂电极和一失电子平衡电极，吸锂电极与电源负极相连，失电子平衡电极与电源正极相连；在每一回收池均安装一脱锂电极和一得电子平衡电极，脱锂电极与电源正极相连，得电子平衡电极与电源负极相连，各电极通过电极移动装置移动。

而且，紧邻电解槽设置一洗涤槽，在洗涤槽内平行间隔安装多个隔板，多个隔板将洗涤槽分隔为多个交替排列的原料池电极洗涤池和多个回收池电极洗涤池，多个原料池电极洗涤池通过连通管串联，多个回收池电极洗涤池通过连通管串联，电解槽的原料池与洗涤槽的原料池电极洗涤池相邻且一一对应，而电解槽的回收池与洗涤槽的回收池电极洗涤池相邻且一一对应。

采用上述连续式离子泵提锂系统的提锂方法为：先接通电源，原料池中锂被吸附于吸附锂电极，而回收池中脱附锂电极上的锂脱附进入回收液；一定时间后，关闭电源并分别将原料池和回收池中电极移入相邻的洗涤池中进行洗涤；洗涤完成后，将相邻原料池和回收池中的电极进行交换，并重新接通电源；通过失电子平衡电极和得电子平衡电极的电子平衡作用，已在回收池中完成脱锂后的电极在原料池中重新开始吸附锂，而已在原料池中吸附锂后的电极在回收池中重新脱附锂；通过原料池和回收池中电极位置的不断往复变化，将原料池中的锂不断转移并富集于回收池中的回收液中。

也可以在电解槽的两端设置两个洗涤池，左侧为原料池电极洗涤池，右侧为回收池电极洗涤池。