[发明专利]一种海水多级浓缩电解提锂装置及方法

说明书

本发明公开了一种海水多级浓缩电解提锂装置及方法，装置包括火力发电厂、海水淡化装置、多级浓缩电解膜法提锂装置、储氢罐、储氯罐和磷酸锂沉淀罐；火力发电厂的电能输出侧连接海水淡化装置的电能输入侧；海水淡化装置的淡水出口连接至火力发电厂的用水管路，海水淡化装置浓海水出口连接多级浓缩电解膜法提锂装置的入水口；多级浓缩电解膜法提锂装置的富锂液出口连接磷酸锂沉淀罐的入口；多级浓缩电解膜法提锂装置的氢气出口和氯气出口分别连接储氢罐和储氯罐。利用火电厂电能或热能海水淡化产生的浓海水为原料水，减少浓海水直排对海洋环境的影响，利用电解海水提取锂离子，从而降低整个提锂工艺的耗能成本。

技术领域

本发明属于浓盐水提锂技术领域，具体涉及一种海水多级浓缩电解提锂装置及方法。

背景技术

锂是现代社会最重要的矿物资源之一，被广泛应用于陶瓷化工、医药、核工业以及广为人知的锂离子电池工业中。

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。

随着电动汽车及便携式电子设备的普及，锂离子电池市场的规模大幅上升，预计未来30年将消耗目前全球可开采锂储量的1/3，这将导致未来锂资源供给不足的问题。目前全球可开采锂储量均来自于矿石和卤水，共计约1400万吨。从矿石和卤水中提炼锂盐，会消耗大量的能源并带来严重的污染问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种海水多级浓缩电解提锂装置及方法，以解决现有技术中，从矿石和卤水中提炼锂盐，会消耗大量的能源并带来严重的污染问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种海水多级浓缩电解提锂装置，包括火力发电厂、海水淡化装置、多级浓缩电解膜法提锂装置、储氢罐、储氯罐和磷酸锂沉淀罐；

所述火力发电厂的电能输出侧连接所述海水淡化装置的电能输入侧，利用火力发电厂的富余的电力或热量实现海水淡化；所述海水淡化装置的淡水出口连接至所述火力发电厂的用水管路，所述海水淡化装置浓海水出口连接所述多级浓缩电解膜法提锂装置的入水口，浓海水经过进一步浓缩和净化后进入所述多级浓缩电解膜法提锂装置，利用火电厂发电或电网电力通过多级浓缩电解膜法，实现富锂液中锂离子的富集；

所述多级浓缩电解膜法提锂装置的富锂液出口连接所述磷酸锂沉淀罐的入口，所述磷酸锂沉淀罐内加入强碱实现磷酸锂的沉淀，收集沉淀产物后得到所述磷酸锂产品；

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

可选的，所述海水淡化装置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技术工艺的装置。

可选的，所述多级浓缩电解膜法提锂装置包括：电解槽、阳极和阴极；

所述电解槽包括海水室，以及设置在海水室两侧的阳极室和阴极室，所述阳极室与海水室用阴离子透过膜隔开，所述海水室与阴极室用对锂离子具有选择性透过率的锂离子过滤膜隔开；

所述海水室入口连接所述海水淡化装置浓海水出口，所述阳极设置在阳极室内，所述阴极设置在阴极室内。

可选的，所述海水室、阳极室和阴极室均分别设置有循环管路。

可选的，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。

可选的，所述对锂离子具有选择性透过率的锂离子过滤膜为TiO6物质组成的具有八面体晶格结构的玻璃态的无机膜。