[实用新型]一种适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置

说明书

本实用新型公开了一种以碳酸锂为原料采用双极膜法制备氢氧化锂的双极膜装置。包括：阳极液进口，阴极接线柱、阳极液出口、阴极液出口；其特征在于，在靠近夹紧板内侧放置有极液流道板，在极液流道板的内侧放置有铂钽铱电极，在铂钽铱电极开始向内依次放置有对锂截留率大于98%的双极膜，阻碱阳膜、阻酸阴膜为一组的膜组；在极液流道板上分别开设有阳极液进口和阳极液出口，以及阴极液进口和阴极液出口；料液进口和氢氧化锂出口、以及浓酸进口和浓酸出口分别开设于两块夹紧板，与外界连通。由于采用新开发的耐强酸对锂截留率大于98%的双极膜，使装置的整体寿命大幅提高到3年以上、氢氧化锂的收率从原来的95‑98%提高到98%以上、每生产一吨单水氢氧锂转化能耗下降到2000度电以下。

技术领域

本实用新型属于膜分离技术领域，具体涉及一种适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置。

背景技术

生产碳酸锂的主要原料是盐湖卤水（矿石法由于成本高在全球产能很小），因此规模化生产碳酸锂的企业必须拥有锂资源储量较为丰富的盐湖资源开采权，这使得该行业具备较高的资源壁垒；另一方面，由于全球盐湖绝大多数资源都是高镁低锂型，而从高镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，之前这些技术仅掌握在少数国外公司手中，这使得碳酸锂行业又具备了技术壁垒。因此，造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。

目前全球碳酸锂市场集中度非常高。在我国的几个大型项目投产前，全球主要产能集中在SQM、FMC、和Chemetall三家手中；资料显示，碳酸锂产品虽然存在一定的资源和技术壁垒，但我国具备可开采价值的盐湖还是不少，技术除中信国安、西藏矿业外盐湖集团也面临突破，行业的壁垒正逐渐削弱。

双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，它在电场作用下其中间层发生水解离，产生H+和OH-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而可以实现即时酸/碱的生产/再生，或者酸化和/或碱化。该技术可以广泛应用于食品加工、化工合成和环境保护等领域，由于其技术先进性、经济竞争性和环境友好性，双极膜电渗析技术被誉为一种可持续发展技术。将双极膜电渗析技术应用于传统有机酸或有机碱的生产/再生过程中，不仅可以实现有机酸盐或有机碱盐的转化，而且产生的NaOH或HCl可以回用于生成过程中。

目前国外的双极膜技术在几年前就进行了工业化应用，并针对不同应用领域开发了一系列的双极膜产品。以德国与日本为代表的国外制膜技术属于第三代技术，而制膜设备及支撑布的生产是以德国、日本、瑞士为最先进。以德国为代表的欧洲国家，双极膜技术的产业化程度较高。而日本主要是均相膜电渗析膜、氯碱膜的产业化程度较高。

目前双极膜的应用主要是欧洲国家，主要应用为烟道气脱硫、天然气脱硫、甲醇钠制备、HF与HNO₃的回收、甲磺酸制备、二甲基异丙胺再生、氨基酸制备、医药中间体制备等高端领域的应用。而对于葡萄糖酸、乳酸、酒石酸等普通有机酸的制备应用较少，这些产品他们主要是从中国等发展中国家进口，其成本比较他们自己用双极膜生产更便宜。

近几年来，以均相膜为代表的电膜技术在国内外开始活跃，应用领域日益扩大，特别在节能减排、资源回收领域发挥反渗透与蒸发法无可取代的地位。目前以中国科技大学的徐铜文教授为代表的研究队伍，发展了多项国际领先的均相膜、双极膜、扩散渗析膜的制膜理论与方法。水处理中心在八十年代起就开始研究双极膜技术，只是在九十年代后几乎处于停顿状态。另外，目前有多个大学与科研院所都对均相膜、双极膜进行了研究。