[发明专利]双极膜法从溶液中回收氢氧化锂工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极膜法从溶液中回收氢氧化锂的技术。

背景技术

氢氧化锂为白色单斜细小结晶，有辣味，强碱性。在空气中能吸收二氧化碳和水分，溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，1mol/L溶液的pH约为14，相对密度1.51，熔点471℃（无水），沸点925℃（分解），有腐蚀性。氢氧化锂可用做光谱分析的展开剂、润滑油、碱性蓄电池电解质的添加剂，可增加电容量12%～15%，提高使用寿命2～3倍。

在锂工业生产过程中需要将硫酸锂浓缩至12%以上，之后加入氢氧化钠，再经过结晶纯化制成氢氧化锂，生产工艺过程比较长，对环境存在一定污染，运行成本较高，不经济。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双极膜法从溶液中回收氢氧化锂工艺，能够对氢氧化锂的生产进行革命性的创新。为此，本发明采用以下技术方案：

采用双极膜法从溶液中回收氢氧化锂工艺，其特征在于它对硫酸锂溶液进行步骤（1）的预处理，主要去除二价及二价以上金属离子；预处理的产水进入步骤（2）的处理，浓水则进入沉淀池沉淀；

（2）、用双极膜系统进行处理，经过双极膜系统处理后的产水即为氢氧化锂及硫酸，剩余硫酸锂稀溶液输送至步骤（3）处理，在步骤（2）双极膜系统中加入或不加入纯水；

（3）、用电渗析系统进行处理，经过电渗析系统处理后的浓水进入步骤（2），作为双极膜系统的原水，淡水进入步骤（4）处理；

（4）、用纳滤系统进行处理，经过纳滤系统处理后的浓水进入步骤（3）再电渗析处理，淡水则根据双极膜系统的需要进入到双极膜系统作为纯水补充水使用。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

步骤（1）中，采用超滤系统及离子交换对硫酸锂溶液进行预处理。

在于硫酸锂溶液经过步骤（1）处理后控制铁离子低于1mg/l，钙、镁离子低于1mg/l，COD低于5mg/l，碳酸氢根低于20mg/l，二氧化硅低于5mg/l。

在步骤（2）中，处理后的氢氧化锂及硫酸浓度为1-2.5N。

经过步骤（2）后的淡水的硫酸锂浓度为0.2-2%（质量百分比）进入步骤（3）浓缩，步骤（3）淡水进入步骤（4）浓缩，浓缩液则返回至步骤（2），没有废液产生，基本循环利用。

双极膜采用的膜组件为板式膜组器，膜材料选择范围包括PVC、PEEK、PET、PES、PVDF。

由于采用上述技术方案，本发明工艺具有以下技术效果：

（1）采用双极膜电渗析把硫酸锂直接转化为氢氧化锂和硫酸，氢氧化锂作为产品，硫酸则作为工厂生产原料使用（化学品），则不但环保问题解决了，而且能减少碱和酸消耗，实现清洁生产，节能减排，降低运行成本。

制备方程式：Li₂SO₄+2H₂O--------2LiOH+H₂SO4

（2）开发适合将溶液进行预处理，处理至达到进入双极膜系统的要求，对硫酸锂溶液的特殊性，如碳酸根含量高，Fe含量高等作了充分考量，并得到合适的工艺路线。

（3）对氢氧化锂的生产进行了革命性的创新，不用不断反应来制备氢氧化锂，只需简单采用双极膜法即一步到位生产氢氧化锂，具有能耗低、收率高的特征，且没有二次污染。

（4）创新采用“预处理＋膜集成技术”技术处理硫酸锂，过程中有电渗析及纳滤对稀盐水进行浓缩，使得所有物质得到回用，利用超滤、电渗析、纳滤膜、双极膜各自的特点，对冶炼溶液进行浓缩脱盐处理，浓缩液去制备氢氧化锂，没有废液排放；

（5）在生产氢氧化锂过程中，硫酸锂不断转化为氢氧化锂和硫酸，同时残留0.2-2%的硫酸锂稀溶液，该稀溶液经过电渗析膜及纳滤浓缩后，溶液中盐含量提高2倍以上，不断的将稀溶液浓缩，有效提高双极膜制备酸碱转换效率，降低了生产成本；为企业创造效益，降低生产运行成本，提高电池生产企业的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明双极膜法从溶液中回收氢氧化锂技术的流程图。

具体实施方式

硫酸锂溶液主要来源于硫酸铁锂电池生产中产生的副产物，浓度为5-20%不等。主要含有硫酸锂及部分Fe³⁺，进入本系统处理。