[发明专利]一种规模化提取海水中微量锂离子的方法及装置

权利要求书

1.一种规模化提取海水中微量锂离子的方法，其特征在于采用核壳结构的磁性纳米锂离子筛作为吸附剂来提取海水中微量锂离子，步骤依次为：

1)在陆地上或海上航行的船舶内部设置一条海水前窄后宽的流道，磁性纳米锂离子筛悬浮液在流道的前端注入并均匀分散于海水中以吸附海水中的锂离子；

2)磁性纳米锂离子筛随海水在宽流道内缓慢流动的过程中完成吸附海水中微量锂离子的全部过程，吸附了锂离子的磁性纳米锂离子筛经过海水流道末端的磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置，与海水被逐步分离浓缩，最终汇成高浓度的浓缩流导入到循环储槽中，脱除磁性纳米锂离子筛后的海水从流道的末端流出；

3)被导入到循环储槽中的磁性纳米锂离子筛浓缩液，通过泵再次被输送到流道前端的入口处进行下一轮循环提锂过程，经过多轮循环提锂后，磁性纳米锂离子筛吸附程度接近平衡状态，浓缩浆液从循环储槽打入到脱锂储罐中进行脱锂操作；

4)脱附锂离子后的磁性纳米锂离子筛再进行新一轮海水循环提锂操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性纳米锂离子筛是以纳米Fe₃P₄超顺磁性材料为内核、尖晶石型锰氧化物锂离子筛薄膜为外壳的，组成为Fe₃O₄/H_xMn_yO₄的核壳结构，平均粒径在20至100nm之间，比表面积在20至100m²/g之间，其中x/y比值在0.5至1.5之间，外壳锂离子筛薄膜厚度在5nm至10nm之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述流道的前一段为窄流道，呈圆筒形，截面积小，海水流速为1m/s～3m/s，在窄流道的最前端配置有筛网；所述流道的后一段为宽流道，呈长方框结构，截面积大，海水流速为0.05m/s～0.1m/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置由三列导流板组成，第一列导流板是没有磁性的稳流板，第二列导流板是具有强磁性的浓缩板，第三列导流板是澄清板，海水浆液先进入稳流板呈紊流状态，随后流经浓缩板，在浓缩板上方受变频磁场的作用磁性纳米锂离子筛开始与海水分离，并且被逐步浓缩，所述脉冲磁场的频率在5-50赫兹之间，平均强度为0.01特斯拉至1特斯拉，澄清的海水顺着第三列导流板流出流道，所述磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置内的海水流速为0.1m/s～0.2m/s。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述海水为海洋中自然海水、从海水淡化厂流出的浓海水或者含锂地下水、盐湖水，当在海洋中进行船舶提锂时，海水要求澄清透明，泥沙含量低于10mg/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性纳米锂离子筛悬浮液在注入流道之前与一定浓度和流量的碱液混合，通过调节该碱液的流量来调节从流道末端排出的海水pH值与正常海水的pH值一致。

7.一种规模化提取海水中微量锂离子的的装置，设置于陆地上或船舶内部，其特征在于所述装置包括：

一流道，其中前一段为窄流道，后一段为宽流道，并在窄流道的中间位置设有磁性纳米锂离子筛浓缩流的管路出口；

一磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置，设于流道的末端；

一循环储槽，其一端通过管道与磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置的出口相连通，另一端通过管道泵与磁性纳米锂离子筛浓缩流的管路出口相连通。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述窄流道的前端配置有筛网，在筛网后端设置有螺旋桨，所述窄流道截面呈圆筒形，流道截面积小，水流速度快；所述宽流道的截面呈长方框结构，流道截面积大，水流速度缓慢。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述磁性纳米锂离子筛浓缩回收装置是由三列导流板组成，其中第一列导流板为稳流板，第二列导流板为多个具有强磁性的浓缩板，依次呈阶梯状向下倾斜排列，第三列导流板为澄清板，所述第一列导流板的末端与第二列导流板相接，第二列导流板的末端与第三列导流板平行且初端对齐。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述稳流板长度在0.5m至5m之间；所述浓缩板长度在0.2m至2m之间；所述澄清板的长度在0.2m至2m之间；每个澄清板都位于两个浓缩板的中间位置，浓缩板之间距离在0.05m至0.4m之间，所述浓缩板的内部设有能产生脉冲磁场的装置，所述脉冲磁场的频率在5-50赫兹之间，平均强度为0.01特斯拉至1特斯拉。