[发明专利]一种提取锂离子的方法

说明书

本发明涉及电容去离子技术领域，具体涉及一种提取锂离子的方法，所述方法为基于单价选择性阳离子交换膜结合电容去离子过程，本发明技术方案利用单价选择性阳离子交换膜取代MCDI中无选择性阳离子交换膜，利用阳膜选择性透过单价阳离子的特点，实现负极选择性吸附镁锂混合溶液中的单价锂离子，达到从淡卤水中提取锂的目的。

技术领域

本发明涉及电容去离子技术领域，具体涉及一种提取锂离子的方法。

背景技术

锂是最轻的金属元素，因具有高电荷密度和稳定的氦型双电子层，易极化其它分子和离子，自身却不易被极化，而被广泛应用于锂离子电池、陶瓷和玻璃、润滑油脂、空气处理、连铸模具溶剂和聚合物生产中。近年来，随着高能电池、航空航天、核能发电等高新技术产业的飞速发展，市场对锂资源的需求量正以每年10%的速度快速增长。因此锂资源的生产直接影响着一个国家高新技术产业的发展。

自然界的锂元素富集于矿石、盐湖卤水、地热水和海水等矿床中，其中盐湖卤水资源丰富，且锂含量相对较高，成为目前锂资源开发利用的主要研究方向。我国卤水资源主要位于青海和西藏，其中青海盐湖锂储量达到2447.38万吨（以氯化锂计），占我国锂矿总储量的83%，占世界锂矿总储量的1/3。而西藏受地理环境的限制生产锂比较困难，因此青海盐湖将成为我国锂资源的重要供应基地。

现阶段锂盐的主要提取方法有煅烧法、萃取法、吸附法、电渗析法。

煅烧法生产工艺主要应用于高镁锂比的卤水。该工艺中所用卤水为富锂的水氯镁石饱和溶液。卤水经过煅烧后，水氯镁石在550℃以上分解为氯化氢、氯化镁气体，而氯化锂不分解存在于烧结物中。烧结物浸取后的溶液除去硫酸根、硼、镁等杂质，蒸发、加碱沉淀烘干后得到碳酸锂产品。但是由于该工艺煅烧过程中会产生大量氯化氢气体，环保压力大并且严重腐蚀设备，成本高产量低，不符合循环发展的理念，正被逐步淘汰。

萃取法生产工艺是利用萃取剂从低品位卤水中提锂的一种方法。通常用磷酸三丁酯等有机萃取剂，盐酸作反萃取剂，氯化铁作络合剂，经过萃取、反萃取、酸洗等工序后的有机相经浓缩、除杂、加碱沉淀可以制得碳酸锂。该方法分离效果好、锂回收率高，但萃取剂所用协萃剂成本较高，且萃取过程中会产生大量废水，因此该工艺的工业化应用受到限制。

吸附法生产工艺主要用于锂含量较低的卤水。利用选择性吸附剂吸附卤水中的锂离子，再进行洗脱以达到分离锂离子的目的。洗脱后的富锂溶液经过精制、浓缩、加碱沉淀、洗涤干燥后得到碳酸锂产品。此方法工艺简单，安全环保，但对吸附剂要求较高，必须选用选择性高、吸附容量大、稳定性高的吸附材料。此外由于吸附剂在低于10℃时会丧失吸附能力，需要对卤水加热，由此带来较高的蒸汽能耗，因此生产成本较高。

电渗析法利用单价阳离子交换膜对单多价阳离子的选择透过性，在直流电场作用下使阴阳离子在电解质溶液中发生定向迁移，使电解质液得到分离、浓缩，制取富含锂离子的浓缩回收液。单价离子选择性电渗析技术可以用于高镁锂比盐湖卤水，绿色环保且工艺简单，随着单价阳离子膜的发展完善，电渗析法表现出较好的应用前景。但由于操作过程中需持续施加直流电压，也存在高能耗等问题，且长期运行条件下离子交换膜的寿命短以及运行成本高仍待解决。