[发明专利]一种海水多级浓缩电解提锂装置及方法

权利要求书

1.一种海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，包括火力发电厂(1)、海水淡化装置(2)、多级浓缩电解膜法提锂装置(3)、储氢罐(5)、储氯罐(6)和磷酸锂沉淀罐(4)；

所述火力发电厂(1)的电能输出侧连接所述海水淡化装置(2)的电能输入侧，所述海水淡化装置(2)的淡水出口连接至所述火力发电厂(1)的用水管路，所述海水淡化装置(2)浓海水出口连接所述多级浓缩电解膜法提锂装置(3)的入水口；

所述多级浓缩电解膜法提锂装置(3)的富锂液出口连接所述磷酸锂沉淀罐(4)的入口；

所述多级浓缩电解膜法提锂装置(3)的氢气出口和氯气出口分别连接所述储氢罐(5)和储氯罐(6)。

2.根据权利要求1所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述海水淡化装置(2)为采用多级闪蒸工艺、电厂余热蒸发工艺、电驱动多级膜法工艺中任意一种海水淡化工艺的装置。

3.根据权利要求1所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述多级浓缩电解膜法提锂装置(3)包括：电解槽、阳极(7)和阴极(8)；

所述电解槽包括海水室(15)，以及设置在海水室(15)两侧的阳极室(14)和阴极室(13)，所述阳极室(14)与海水室(15)用阴离子透过膜(9)隔开，所述海水室(15)与阴极室(13)用对锂离子具有选择性透过率的锂离子过滤膜(10)隔开；

所述海水室(15)入口连接所述海水淡化装置(2)浓海水出口，所述阳极(7)设置在阳极室(14)内，所述阴极(8)设置在阴极室(13)内。

4.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述海水室(15)、阳极室(14)和阴极室(13)均分别设置有循环管路。

5.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，多个所述电解槽组成多级串联浓缩电解装置，第一级电解槽排出的富集锂离子的溶液作为第二级电解槽的进料液，从而通过多级串联方式实现锂离子液体的富集和浓缩。

6.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述对锂离子具有选择性透过率的锂离子过滤膜(10)为TiO6物质组成的具有八面体晶格结构的玻璃态的无机膜。

7.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述阳极(7)采用铜镀铂-钌阳极。

8.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述阴极(8)采用空心金属纤维网状的铜阴极。

9.根据权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，所述阳极室(14)内添加有饱和氯化钠溶液，所述阴极室(13)内添加有磷酸溶液。

10.一种海水多级浓缩电解提锂方法，基于权利要求3所述的海水多级浓缩电解提锂装置，其特征在于，包括如下步骤：

分别向海水室(15)注入浓海水，向阳极室(14)注入饱和氯化钠溶液，向阴极室(13)注入磷酸；

向阳极(7)和阴极(8)施加3.25V电压，进行电解；

在3.25V电压下，在阴极(8)产生氢气，产生的氢气送入储氢罐(5)储藏，浓海水中的正锂离子穿过锂离子过滤膜(10)进入包含磷酸缓冲液和阴极(8)的阴极室(13)，锂离子在阴极室(13)内积聚，形成富含锂离子的磷酸锂溶液；将磷酸锂溶液送入磷酸锂沉淀罐(4)，向磷酸锂溶液中加入强碱调节ph至7.3～8.5弱碱性范围，得到磷酸锂沉淀产品；

负离子通过阴离子透过膜(9)进入含有氯化钠饱和溶液和铜镀铂-钌阳极(7)的阳极室(14)，在阳极(7)产生氯气和氢氧化钠，产生的氯气送入储氯罐(6)存储，氢氧化钠溶液经过浓缩提纯后，作为磷酸锂沉淀罐(4)内加入强碱的原料。