[发明专利]碳酸锂洗水资源化综合利用的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种碳酸锂洗水资源化综合利用的装置及其方法。现有的含碳酸锂洗水的处理工艺主要是采用沉淀剂除杂，萃取后采用蒸发结晶的方式回收碳酸锂，但该方法能耗大易造成污染，资源浪费严重，且产品纯度较低。本发明创新性地采用电渗析‑双极膜电渗析‑反渗透‑电渗析循环工艺，以碳酸锂洗水为原料制备氢氧化锂和盐酸，盐酸可回用于前段工序，剩余盐溶液可回收循环使用，Li⁺回用率大于95％，可替代传统蒸发结晶回收碳酸锂工艺，减少能耗降低成本，缩短工艺流程。

技术领域

本发明涉及废水资源化领域，尤其是一种碳酸锂洗水资源化综合利用的方法。

背景技术

锂广泛用于电池工业、陶瓷业、玻璃业、铝工业、润滑剂、制冷剂、核工业及光电行业等新兴应用领域，而碳酸锂是锂盐工业一种中最为关键的产品，是生产二次锂盐和金属锂的基础材料，可以作为原料制备各种附加值高的锂盐及其化合物。从市场调查统计来看，受动力电池的拉动，全球碳酸锂的需求量预计将从2017年26.5万吨增长到2020年的40万吨，3年增加13.5万吨，并且未来5年，碳酸锂的下游需求量仍会保持16％年平均增速。随着信息产业的高速发展和锂产品的不断开发，一些新的使用领域和行业对碳酸锂产品的纯度要求也越来越高。碳酸锂包括工业级碳酸锂、电池级碳酸锂、药用碳酸锂和高纯碳酸锂等多种不同类型产品，其纯度都在99％以上，目前电池级碳酸锂的生产已受到各国的重视。

工业上生产电池级碳酸锂以锂矿石及卤水产出的硫酸锂溶液为原料，在搅拌下加入温度为80～90℃且溶有EDTA及聚乙二醇的Na₂CO₃溶液，于85～97℃搅拌反应30～60min，然后过滤、洗涤、干燥得到Li₂CO₃。为保证碳酸锂的纯度，采用多级浆洗提纯方法在88～92℃下用反渗透水对粗碳酸锂及碳酸锂滤饼进行多级淋洗，过程中会产生大量的碳酸锂洗水，其中主要含有Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、EDTA等杂质，由于EDTA的存在导致洗水COD较高，直接排放易造成环境污染。

目前在碳酸锂洗水处理领域中传统处理工艺主要以蒸发结晶、重结晶为主。对比公开专利CN107720789A，首先该专利通过向溶液中通入沉淀剂分离钙盐镁盐，再调节pH＝2～4得到氢氧化锂和碳酸锂混合溶液，最后萃取溶液分离里得到碳酸锂后采用重结晶的方式得到碳酸锂固体。该工艺往往有以下问题：1)设备能耗大，易造成污染。由于碳酸锂洗水中碳酸含量较少，采用蒸发的方式对碳酸锂洗水进行浓缩能耗大且浓缩效果差，过程中会损失部分碳酸锂，蒸发结晶同时会排放大量废气，对环境造成污染。2)结晶形成的晶体晶型差、纯度低。3)产生固体废渣，处理成本高，如采用沉淀剂对碳酸锂洗水中的钙镁离子进行沉淀，过程中会产生大量固体废渣，且使用大量药剂成本较高。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的上述不足，而提供一种碳酸锂洗水资源化综合利用的装置及其方法。

本发明具体通过如下技术方案实现：

一种碳酸锂洗水资源化综合利用的方法，该方法通过电渗析-反渗透-双极膜电渗析的组合工艺，对碳酸锂洗水进行处理。实现该发明目的所采用的具体技术方案如下：

一种碳酸锂洗水资源化综合利用的装置，其包括第一离子交换树脂塔、酸化槽、电渗析设备、反渗透设备、第二离子交换树脂塔、双极膜电渗析设备和蒸汽机械再压缩设备；

所述第一离子交换树脂塔的出水口连接酸化槽进水口，酸化槽的出水口连接电渗析设备的料液进水口，电渗析设备的浓水出口连接第二离子交换树脂塔的进水口，第二离子交换树脂塔的出水口连接双极膜电渗析设备的进水口，双极膜电渗析设备的酸液出口重新接入酸化槽进水口，双极膜电渗析设备的碱液出口连接蒸汽机械再压缩设备进水口；电渗析设备的淡水出口以及双极膜电渗析设备的料液出口均连接反渗透设备进水口，反渗透设备的浓水出口重新接入电渗析设备的料液进水口。