阅读说明：本技术 一种含锂盐湖卤水提锂组合装置 (Lithium-containing salt lake brine lithium extraction combined device ) 是由 吴晓华 陈业钢 于 2018-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种含锂盐湖卤水提锂组合装置,采用的技术方案是(1)将含锂盐湖卤水先进行蒸发结晶,析出以氯化镁为主的杂盐；(2)蒸发母液用蒸发冷凝液及反渗透产水、一价ED膜产水稀释后经纳滤分离一价、二价离子,纳滤浓水回流至蒸发结晶；(3)将纳滤产水送入离子交换去除绝大部分镁、钙；(5)若纳滤产水TDS≤15,000mg/L,先将离子交换产水送入反渗透浓缩至TDS在30,000mg/L左右,再送入至一价ED膜,反渗透产水可作为稀释水来稀释蒸发母液,也可作为回用水回用；若纳滤产水TDS＞15,000mg/L,直接将离子交换产水由泵送至一价ED膜,通过一价ED膜的离子选择性再进一步分离浓缩,得到富锂浓缩液；装置运行不需添加药剂沉淀软化,大大节省了运行费用,可长期稳定运行。(The invention provides a lithium-containing salt lake brine lithium extraction combined device, which adopts the technical scheme that (1) lithium-containing salt lake brine is evaporated and crystallized firstly, and mixed salt mainly comprising magnesium chloride is separated out; (2) diluting the evaporation mother liquor with evaporation condensate, reverse osmosis produced water and monovalent ED membrane produced water, performing nanofiltration to separate monovalent and divalent ions, and refluxing nanofiltration concentrated water to evaporation crystallization; (3) the nanofiltration water is sent into ion exchange to remove most of magnesium and calcium; (5) if the TDS of the nanofiltration produced water is less than or equal to 15,000mg/L, firstly, the ion exchange produced water is sent into reverse osmosis for concentration until the TDS is about 30,000mg/L, and then is sent into a monovalent ED membrane, and the reverse osmosis produced water can be used as dilution water to dilute evaporation mother liquor and can also be used as reuse water for recycling; if TDS (total dissolved solids) of the nanofiltration produced water is more than 15,000mg/L, directly pumping the ion exchange produced water to a monovalent ED (organic light emitting diode) membrane, and further separating and concentrating the ion exchange produced water through ion selectivity of the monovalent ED membrane to obtain a lithium-rich concentrated solution; the device does not need to add medicament for precipitation and softening during operation, thereby greatly saving the operation cost and being capable of stably operating for a long time.)

一种含锂盐湖卤水提锂组合装置

技术领域

本发明涉及一种含锂盐湖卤水提锂技术及装置。

背景技术

锂及其化合物因具有许多重要的特性而被广泛应用，尤其是在新能源(锂电池)领域占有 无法替代的地位。盐湖锂资源占世界锂资源工业储量的85％。然而，由于卤水中锂常以微量 形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存，而它们的化学性质有十分相近，使卤水提取分离 锂技术难度较大，尤其是从性质相近的高镁低锂卤水中实现经济而高效的锂镁分离和提锂， 是目前化工界面临的技术难题。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述不足之处，本发明通过大量深入研究工作，发明了一种含锂盐 湖卤水提锂组合装置，该组合装置集成了蒸发结晶装置、纳滤装置、离子交换装置、反渗透 装置、一价ED装置，充分利用了氯化镁的不同温度下饱和溶解度不同的特性、纳滤膜一价二 价离子分离技术、树脂离子交换及一价ED膜的离子选择特性等不断将以镁、钙等为主的二价 离子与锂离子分离，并对分离后提纯后的含锂卤水进行高倍浓缩，该装置克服了其他卤水提 锂工艺镁、锂难分离，分离后锂纯度低的缺陷。

本发明的目的在于提供一种含锂盐湖卤水提锂组合装置，解决现有技术存在的缺陷。

本发明采用的技术方案是，(1)含锂盐湖卤水先进行蒸发结晶，析出以氯化镁为主的杂 盐；(2)蒸发结晶出杂盐后的母液送入均质调节罐，用蒸发冷凝液及反渗透产水、一价ED膜 产水对其进行稀释均质调节；(3)将稀释处理后的含锂盐湖卤水送至纳滤膜分离一价、二价 离子，得到纳滤产水及纳滤浓水，纳滤浓水回流至蒸发结晶；(4)将纳滤产水送入离子交换 去除绝大部分镁、钙离子；(5)若纳滤产水TDS≤15,000mg/L，先将经过离子交换处理的含 锂卤水送入反渗透浓缩至TDS在30,000mg/L左右，再送入至一价ED膜，反渗透产水可回至均 质调节罐作为稀释水来稀释蒸发母液或者作为回用水回用；若纳滤产水TDS＞15,000mg/L， 直接将离子交换产水由泵送至一价ED膜，通过一价ED膜的离子选择性再进一步分离二价阳 离子并对富锂卤水进行高倍浓缩，最终得到富锂浓缩液。

在一个优选例中，所述含锂盐湖卤水中的镁锂质量比在1∶1～300∶1。

在另一个优选例中，所述(1)中含锂盐湖卤水经蒸发结晶浓缩2～15倍。

在另一个优选例中，所述(2)中稀释后的含锂盐湖卤水TDS控制在50,000mg/L以内。

在另一个优选例中，所述(3)中纳滤对含锂盐湖卤水中镁离子的截留率在90％以上，纳 滤产水中钙、镁离子总量控制在50mg/L以内，操作压力在1.0MPa～8.0MPa，浓缩倍数2～5倍。

在另一个优选例中，所述(4)中离子交换采用的树脂为弱酸阳树脂，装置出水中钙、镁 离子总量≤2mg/L。

在另一个优选例中，所述(5)中反渗透浓水TDS在30,000mg/L左右，操作压力1.0MPa～3.0MPa。

在另一个优选例中，所述(5)中一价ED膜浓缩处理后最终含锂浓水TDS≥100,000mg/L， 操作电流密度200～400mA/m²。

本发明提供的一种含锂盐湖卤水提锂组合装置具有如下优点：

(1)所述一种含锂盐湖卤水提锂组合装置能成功分离锂、镁离子，极大的降低了锂、镁的 分离难度；

(2)所述一种含锂盐湖卤水提锂组合装置先利用蒸发结晶装置去除大部分镁离子，不使用 沉淀剂，极大的降低了药剂费用。

(3)所述一种含锂盐湖卤水提锂组合装置先后利用蒸发结晶、纳滤、离子交换及一价ED 分离镁锂，在节约能耗的同时极大程度上保证了产品中锂的纯度。

(4)该组合装置可长期稳定运行。

附图说明

以下结合以下结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

说明书附图中，图1为一种含锂盐湖卤水提锂组合装置工艺流程示意图；图2为一种含 锂盐湖卤水提锂组合装置若纳滤产水TDS≤15,000mg/L工艺流程示意图。

图1中各标号分别：

1：蒸发结晶装置、2：均质调节罐、3：纳滤装置、4：离子交换装置、5：一价ED装置；

图2中各标号分别：

1：蒸发结晶装置、2：均质调节罐、3：纳滤装置、4：离子交换装置、5：反渗透装置、6：一价ED装置；

具体实施方式

为了便于本发明内容的理解，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明的实施过程作 进一步的说明。

说明书附图图1主要工艺路线如下：

1、含锂盐湖卤水经蒸发结晶装置1浓缩2～15倍后结晶，得含锂卤水母液及以氯化镁为 主的结晶杂盐，通过本步骤去除含锂盐湖卤水中大部分的镁离子。

2、将步骤1所得的含锂卤水母液用步骤1的蒸发冷凝液及后续一价ED装置5产水在均 质调节罐2内稀释至TDS控制在50,000mg/L以内，为后续纳滤装置3提供适当的进水条件。

3、稀释后的含锂卤水经过纳滤装置3过滤分离90％以上的钙、镁、硫酸根等二价离子， 纳滤装置3产水中钙、镁离子总量控制在50mg/L以内，得到镁锂比较低的含锂卤水，纳滤 装置3的浓水中还含有一定量的锂离子，将其回流至蒸发结晶装置1进一步回用。

4、将步骤3的纳滤装置3产水送入离子交换装置4，通过弱酸阳树脂的离子交换功能进 一步去除含锂卤水中的钙、镁杂质离子，离子交换装置4产水中钙、镁离子总量控制在2mg/L 以下，得到含锂卤水。

5、步骤4得到的含锂卤水通过一价ED装置5，浓缩含锂卤水的同时深度去除钙、镁等 二价阳离子，最终得到TDS≥100,000mg/L的高浓含锂卤水。

说明书附图图2主要工艺路线如下：

1、含锂盐湖卤水经蒸发结晶装置1浓缩2～15倍后结晶，得含锂卤水母液及以氯化镁为 主的结晶杂盐，通过本步骤去除含锂盐湖卤水中大部分的镁离子。

2、将步骤1所得的含锂卤水母液用步骤1的蒸发冷凝液期后续反渗透装置5产水、一价 ED装置6产水在均质调节罐2内稀释至TDS控制在50,000mg/L以内，为后续纳滤装置3提 供适当的进水条件。

3、稀释后的含锂卤水经过纳滤装置3过滤分离90％以上的钙、镁、硫酸根等二价离子， 纳滤装置3产水中钙、镁离子总量控制在50mg/L以内，得到镁锂比较低的含锂卤水，纳滤 装置3的浓水中还含有一定量的锂离子，将其回流至蒸发结晶装置1进一步回用。

4、将步骤3的纳滤装置3产水送入离子交换装置4，通过弱酸阳树脂的离子交换功能进 一步去除含锂卤水中的钙、镁杂质离子，离子交换装置4产水中钙、镁离子总量控制在2mg/L 以下，得到含锂卤水。

5、步骤4得到的含锂卤水送入反渗透装置5浓缩，反渗透装置5浓水TDS控制在 30,000mg/L左右，反渗透装置5产水可回至均质调节罐作为稀释水来稀释蒸发母液，也可作 为回用水回用。

6、将步骤5中的反渗透装置5浓水经过泵送入一价ED装置6，浓缩含锂卤水的同时深 度去除钙、镁等二价阳离子，最终得到TDS≥100,000mg/L的高浓含锂卤水。

实施例1：

1、将镁锂质量比为100∶1，Mg²⁺含量为10,000mg/L、Li⁺含量为100mg/L、TDS为 269,900mg/L、为的含锂盐湖卤水经蒸发结晶装置1浓缩10倍后结晶，得含锂卤水母液及以 氯化镁为主的结晶杂盐，含锂卤水母液中Mg²⁺含量为10,000mg/L、Li⁺含量为1,000mg/L。

2、将步骤1所得的含锂卤水母液送至均质调节罐2，用步骤1的蒸发冷凝液及后续一价 ED装置5产水稀释10倍，至TDS在24,200mg/L左右，Mg²⁺含量为909mg/L、Li⁺含量为93mg/L。

3、稀释后的含锂卤水经过泵送入纳滤装置3过滤分离95％以上的钙、镁、硫酸根等二价 离子，压力控制在3.0MPa左右，过滤温度30℃，浓缩5倍，纳滤装置3产水Mg²⁺含量为45mg/L、 Li⁺含量约为102mg/L，TDS约为22,800mg/L。得到镁锂比较低的含锂卤水，纳滤装置3的浓 水中还含有一定量的锂离子，将其回流至蒸发结晶装置1进一步回用。

4、将步骤3的纳滤装置3产水由泵送入离子交换装置4，通过弱酸阳树脂的离子交换功 能进一步去除含锂卤水中的钙、镁杂质离子，离子交换装置4产水中Mg²⁺含量为2mg/L，得 到含锂卤水。

5、步骤4得到的含锂卤水通过一价ED装置5，操作电流密度300mA/m²，浓缩6.5倍，在电场作用下，一价阳离子迁移到浓水室，二价阳离子大部分被截留在淡水室，从而深度去除钙、镁等二价阳离子，浓缩6倍，最终得到TDS为100,000mg/L，Mg²⁺含量为1mg/L、Li⁺含量约为449mg/L的高浓含锂卤水。

实施例2：

1、将镁锂质量比为125∶1，Mg²⁺含量为50,000mg/L、Li⁺含量为400mg/L、TDS为 251,600mg/L、为的含锂盐湖卤水经蒸发结晶装置1浓缩10倍后结晶，得含锂卤水母液及以 氯化镁为主的结晶杂盐，含锂卤水母液中Mg²⁺含量为60,000mg/L、Li⁺含量为4,000mg/L。

2、将步骤1所得的含锂卤水母液用步骤1的蒸发冷凝液及后续反渗透装置产水稀释8倍， TDS控制在20,660mg/L左右，Mg²⁺含量为3,667mg/L、Li⁺含量为310mg/L。

3、稀释后的含锂卤水经过泵送入纳滤装置3过滤分离钙、镁、硫酸根等二价离子，采用 二级纳滤装置形式，压力控制在4.5MPa左右，过滤温度35℃，浓缩4倍，纳滤装置3产水Mg²⁺含量为19mg/L、Li⁺含量为341mg/L，TDS为7,970mg/L。得到镁锂比较低的含锂卤水， 纳滤装置3的浓水中还含有一定量的锂离子，将其回流至蒸发结晶装置1进一步回用。

4、将步骤3的纳滤装置3产水右泵送入离子交换装置4，通过弱酸阳树脂的离子交换功 能进一步去除含锂卤水中的钙、镁杂质离子，离子交换装置3产水中Mg²⁺含量为2mg/L，得 到含锂卤水。

5、步骤4得到的含锂卤水送入反渗透装置5浓缩4倍，操作压力1.8MPa，操作温度28℃， 反渗透装置5产水可作为稀释水送入均质调节罐对蒸发结晶装置1母液进行稀释，也可作用 回用水回用；浓缩后的反渗透装置5浓水TDS约为30,900mg/L。

6、将反渗透装置5的浓水由泵送入一价ED装置6，操作电流密度300mA/m²，浓缩10倍，在电场作用下，一价阳离子迁移到浓水室，二价阳离子大部分被截留在淡水室，从而深度去除钙、镁等二价阳离子，浓缩4.7倍，最终得到TDS为118,850mg/L，Mg²⁺含量为0.5mg/L、Li⁺含量为5,950mg/L的高浓含锂卤水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原 则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。