[发明专利]一种由盐湖卤水制取氯化锂的离子精馏方法

说明书

本发明公开了一种由盐湖卤水制取氯化锂的离子精馏方法，首先设置离子精馏系统，该系统由多张一多价阳离子选择膜和一多价阴离子选择膜依照“同类同侧”原则依次叠压后加上流道隔网和密封垫片组成，氯离子与锂离子分别被多张一多价阴离子选择膜与一多价阳离子选择膜选择性筛分，同时杂质阴离子与阳离子被选择性阻隔，最终经过n级的选择性分离，氯离子与锂离子与杂质离子间的选择性系数得到级数放大，从而在单个的电渗析膜组件内实现氯化锂的高效提取。本发明中锂离子和氯离子的选择性系数决定于所叠加使用的一多价阳离子选择性膜和一多价阴离子选择性膜数量，大大降低了对于特种隔膜的自身特性要求，并极大提升了盐湖提锂产品的纯度与质量。

技术领域

本发明属于电驱动膜分离领域，特别涉及一种由盐湖卤水制取氯化锂的离子精馏方法。

背景技术

特种离子分离是一种重要的化工分离技术，在盐湖提锂领域占据重要地位。锂是一种最轻的金属，具有极强的电化学活性，其金属和化合物在高能锂电池、核聚变发电、航空航天、陶瓷、激光、医药等领域得到迅猛发展。许多国家从经济发展需要和国家安全角度考虑已将其作为战略物质储备并开展应用技术研究，世界各国对锂资源的开发也都十分的重视。我国锂资源储存量居世界第二，主要存在于盐湖卤水和矿床中，其中盐湖卤水拥有巨大的锂储量，占世界锂储量基础的80％以上。我国盐湖锂资源主要集中分布在西藏、青海、新疆、湖北等省份；矿物型锂矿主要分布在新疆、四川、湖南和江西等不同地区，其中卤水锂盐占总储量85％左右，主要分布于西藏、青海两地的盐湖中，仅青海柴达木盆地盐湖卤水中锂的储量就占到了全国总量的58％左右，两省的锂的远景储量即与世界其它国家目前已探明的总储量相当，我国是世界最重要的锂资源大国，以初级产品计的青海盐湖中锂资源潜在价值预计为1.7×10⁵亿元，是巨大的无机盐资源宝库。随着世界锂工业生产能力逐渐增大，由盐湖卤水中高效的提锂逐渐成为锂盐生产的主要目标。

盐湖卤水中一般都含有较高含量的钙镁离子(高镁锂比)，且锂离子浓度较低，锂提取过程一般需要除镁以及锂浓缩过程，由盐湖卤水提锂需要经过复杂的除镁过程，这一方面增加了锂盐生产的成本，而且过程中经常会引起严重的环境污染。

传统上，由高镁锂比盐湖卤水提锂技术包括离子交换、溶剂萃取、离子筛吸附、膜分离、多步结晶、层析等技术工艺。以上工艺可以很好实现盐湖提锂，但受制于工艺自身的技术壁垒，这些工艺仍然存在着诸多问题。离子交换过程、溶剂萃取、离子筛吸附过程利用功能材料内部的功能交换基团或网格框架与目标离子间的特异性相互作用，通过物理吸附作用，选择性的由复杂物料中筛分出目标离子，并经过脱附过程将目标离子洗脱，从而实现目标离子的分离。目标离子的分离能力决定于功能材料自身的吸附特性，通过物料吸附单元间的多级集成耦合，可实现目标离子的高效分离。受制于物理吸附过程工作时的吸附与脱附特性，它们在实际物料处理过程中存在着潜在的高成本、环境污染、稳定性差等多种问题。以离子交换过程为例，其可以很好的选择性吸附物料中的目标离子，但离子的脱附过程需要消耗大量的纯水或者酸性溶液进行冲洗，从而再生离子交换树脂，离子交换树脂的吸附与脱附过程视为一个工作循环。单个的离子交换单元无法进行连续式操作，只能通过间歇式的加料与清洗进行目标离子分离，通过离子交换单元间的串联或并联式联通，可以实现物料处理的连续式操作，但同样也延长了过程工艺路线，各个单元间在运行时的耦合匹配也使得过程工艺操作变得极为复杂。另外，离子交换膜树脂的再生会排放大量酸性废水，这些废水中同时含有大量的重金属离子，而这些非传统废水的处理过程又无法采用生化、高级氧化、压力驱动膜分离等典型水处理工艺处理，其直接排放也会对环境造成巨大危害。