一种分离锂溶液中钾离子的系统及分离方法
阅读说明：本技术 一种分离锂溶液中钾离子的系统及分离方法 (System and method for separating potassium ions in lithium solution ) 是由 袁永生 周小强 苏娟 张嫚 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种分离锂溶液中钾离子的系统及分离方法。所述分离锂溶液中钾离子的系统,包括锂溶液储存装置、分离装置、淋洗装置、锂溶液收集装置、淋洗液收集装置和浓缩冷冻装置；其中：所述分离装置分别与所述锂溶液储存装置、所述淋洗装置、所述锂溶液收集装置、所述淋洗液收集装置相连接；所述淋洗液收集装置与所述浓缩冷冻装置相连接。所述分离锂溶液中钾离子的系统,能够有效吸附锂溶液中的钾离子,将钾离子的含量直接降至5g/L以下,使分离钾离子后的锂溶液能够直接用于制备合格的氢氧化锂产品。(The invention relates to a system and a method for separating potassium ions in a lithium solution. The system for separating potassium ions in the lithium solution comprises a lithium solution storage device, a separation device, a leaching device, a lithium solution collection device, a leaching solution collection device and a concentration and refrigeration device; wherein: the separation device is respectively connected with the lithium solution storage device, the leaching device, the lithium solution collecting device and the leaching solution collecting device; the leacheate collecting device is connected with the concentration refrigerating device. The system for separating potassium ions in the lithium solution can effectively adsorb potassium ions in the lithium solution, directly reduce the content of potassium ions to be below 5g/L, and enable the lithium solution after potassium ion separation to be directly used for preparing qualified lithium hydroxide products.)
技术领域
本发明属于分离领域，具体涉及一种分离锂溶液中钾离子的系统及分离方法。
背景技术
在生产氢氧化锂过程产生的母液中，钾离子的含量比例较高。如果对锂溶液母液直接浓缩，再结晶，则结晶得到的LiOH·H2O产品中，钾离子含量会远远超标。所以，目前该母液不能直接用来制备单水氢氧化锂产品。
故基于此，提出本发明所述方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种分离锂溶液中钾离子的系统及分离方法。所述分离锂溶液中钾离子的系统，能够有效吸附锂溶液中的钾离子，将钾离子的含量直接降至5g/L以下，使分离钾离子后的锂溶液能够直接用于制备合格的氢氧化锂产品。
本发明的方案是，提供一种分离锂溶液中钾离子的系统，包括锂溶液储存装置、分离装置、淋洗装置、锂溶液收集装置、淋洗液收集装置和浓缩冷冻装置；其中：
所述分离装置分别与所述锂溶液储存装置、所述淋洗装置、所述锂溶液收集装置、所述淋洗液收集装置相连接；
所述淋洗液收集装置与所述浓缩冷冻装置相连接。
优选地，所述淋洗装置包括纯水淋洗装置和无机盐溶液淋洗装置。
优选地，所述无机盐溶液淋洗装置中含有无机盐淋洗液，所述无机盐淋洗液为硫酸钠溶液。
优选地，所述分离装置为内装有钾选择性阳离子交换树脂的吸附柱。
基于相同的技术构思，本发明的另一方案是，提供一种锂溶液中钾离子的分离方法，包括如下步骤：
(1)将待处理的锂溶液引入所述锂溶液储存装置，再泵至所述分离装置，经所述分离装置吸附锂溶液中的钾离子后，最后流至所述锂溶液收集装置；
(2)将淋洗液引入所述淋洗装置，再冲洗吸附过钾离子的分离装置，最后流至所述淋洗液收集装置；
(3)将含有钾离子的淋洗液泵至所述浓缩冷冻装置中浓缩冷冻结晶，钾元素即析出。
优选地，步骤(1)中，所述待处理的锂溶液中锂离子与钾离子的摩尔比为1～10:1。
优选地，步骤(1)中，待处理的锂溶液泵至所述分离装置的流速为0.2～10BV/h。
优选地，步骤(2)中，淋洗液冲洗所述分离装置的流速为0.5～3BV/h。
本发明的有益效果为：
本发明所述分离锂溶液中钾离子的系统，内装钾选择性阳离子交换树脂，利用树脂对钾离子的吸附选择性远大于锂离子这一原理，能够有效吸附锂溶液中的钾离子，进行除钾，将钾离子的含量直接降至5g/L以下，使分离钾离子后的锂溶液能够直接用于制备合格的氢氧化锂产品。
作为优选的方案，所述阳离子交换树脂能够经纯水冲洗后重复使用，降低了使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述分离锂溶液中钾离子的系统的结构示意图。
图2是本发明所述另一分离锂溶液中钾离子的系统的结构示意图。
图中附图标记为：
1-锂溶液储存装置；2-分离装置；3-淋洗装置；31-纯水淋洗装置；32-无机盐溶液淋洗装置；4-锂溶液收集装置；5-淋洗液收集装置；6-浓缩冷冻装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种分离锂溶液中钾离子的系统，参考图1，包括锂溶液储存装置1、分离装置2、淋洗装置3、锂溶液收集装置4、淋洗液收集装置5和浓缩冷冻装置6；其中：
分离装置2分别与锂溶液储存装置1、淋洗装置3、锂溶液收集装置4、淋洗液收集装置5相连接；
淋洗液收集装置5与浓缩冷冻装置6相连接。
作为可选的实施方式，参考图2，淋洗装置3包括纯水淋洗装置31和无机盐溶液淋洗装置32。
作为可选的实施方式，所述无机盐溶液淋洗装置中含有无机盐淋洗液，所述无机盐淋洗液优选为硫酸钠溶液。
作为可选的实施方式，所述分离装置为内装有钾离子选择性阳离子交换树脂的吸附柱。
实施例2
本实施例提供一种锂溶液中钾离子的分离方法，包括如下步骤：
(1)将含有钾离子的待处理锂溶液引入锂溶液储存装置1，再以0.2BV/h的流速泵至分离装置2，钾离子被吸附于分离装置2，剩余溶液通过分离装置2后，最后流至锂溶液收集装置4；
(2)将浓度为10wt.％的硫酸钠溶液引入至淋洗装置3，再以0.5BV/h的流速冲洗吸附过钾离子的分离装置2，得到含有钾离子的硫酸钠溶液，最后流至淋洗液收集装置5；
(3)将含有钾离子的淋洗液泵至浓缩冷冻装置6中浓缩冷冻结晶，析出钾芒硝，钾元素即析出。
而经过吸附钾离子的锂溶液，由于钾离子浓度的大大降低，得到的锂溶液可以直接用来制备LiOH·H2O。
实施例3
本实施例提供一种锂溶液中钾离子的分离方法，包括如下步骤：
(1)将含有钾离子的待处理锂溶液引入锂溶液储存装置1，再以5BV/h的流速泵至装有阳离子交换树脂的吸附柱内进行吸附分离，钾离子被吸附于吸附柱内，剩余溶液通过交换柱后流至锂溶液收集装置4；
(2)将纯水引入至纯水淋洗装置31；将浓度为5wt.％硫酸钠溶液引至无机盐溶液淋洗装置32；当吸附柱吸附饱和之后，先采用纯水淋洗装置31中的纯水以3BV/h的流速冲洗吸附柱，再采用无机盐溶液淋洗装置32中的硫酸锂溶液以3BV/h的流速冲洗吸附过钾离子的分离装置2，得到含有钾离子的硫酸钠溶液，此盐溶液流至淋洗液收集装置5，继续用纯水淋洗装置31中的纯水冲洗吸附柱，所述吸附柱内树脂即完成再生，可重复使用；
(3)将含有钾离子的淋洗液泵至浓缩冷冻装置6中浓缩冷冻结晶，钾元素即析出。
而经过吸附钾离子的锂溶液，由于钾离子浓度的大大降低，得到的锂溶液可以直接用来制备LiOH·H2O。
实施例4
本实施例提供一种锂溶液中钾离子的分离方法，包括如下步骤：
(1)将含有钾离子的待处理锂溶液引入锂溶液储存装置1，再以5BV/h的流速泵至装有钾选择性阳离子交换树脂的吸附柱内进行吸附分离，钾离子被吸附于吸附柱内，剩余溶液通过交换柱后流至锂溶液收集装置4；
(2)将纯水引入至纯水淋洗装置31；将浓度为15wt.％的硫酸钠溶液引至无机盐溶液淋洗装置32；当吸附柱吸附饱和之后，先采用纯水淋洗装置31中的纯水以3BV/h的流速冲洗吸附柱，再采用无机盐溶液淋洗装置32中的硫酸钠溶液以3BV/h的流速冲洗吸附过钾离子的分离装置2，得到含有钾离子的硫酸钠溶液，此盐溶液流至淋洗液收集装置5，继续用纯水淋洗装置31中的纯水冲洗吸附柱，所述吸附柱内树脂即完成再生，可重复使用；
(3)将含有钾离子的淋洗液泵至浓缩冷冻装置6中浓缩冷冻结晶，钾元素即析出。
而经过吸附钾离子的锂溶液，由于钾离子浓度的大大降低，得到的锂溶液可以直接用来制备LiOH·H2O。
为了表明本发明所述分离钾离子的效果，对实施例2～4中，分离前后锂溶液中钾离子的含量进行检测，结果如表1所示。
表1
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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