[发明专利]一种连续式离子泵提锂装置及其提锂方法

说明书

本发明涉及一种基于阴离子交换膜的连续式电化学提锂装置及其提锂方法。该装置主要由电源、电极、电解槽、洗涤槽、阴离子交换膜等组成。电解槽被一系列阴离子交换膜分割成一系列的原料池和回收池，其中，原料池和回收池的位置依次交替，不同原料池及不同回收池间分别依次连通。在泵的作用下分别将原料和回收液泵入原料池和回收池中，通过对电极位置的控制，实现将原料中的锂转移并富集于回收液中。本装置组成及操作简单，且锂回收过程中仅消耗电能，不涉及其他任何有毒试剂的使用，因而是一种绿色高效的提锂装置及提锂方法。

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及元素的分离提取，尤其是一种基于电化学离子泵技术的连续式电化学提锂装置及其提锂方法。

背景技术

锂作为重要的新能源材料和战略储备资源，被誉为“21世纪的能源金属”，其开发和利用受到全球的高度关注。

电化学提锂技术，作为一种新型的锂分离提取技术，具有绿色、高效等优点。然而，目前针对电化学提锂装置及提锂方法的研究相对较少。专利CN201120232514.1公开了一种基于阴离子交换膜的盐湖卤水镁锂分离及富集装置，然而，该装置仅由一张阴离子膜分隔的两个电渗析槽构成，其结构和功能简单，锂的分离提取效率较低。专利CN201620161810.X公开了一种采用多个基本单元电解槽串联组成的电化学回收锂装置。然而，该装置将电极固定于槽体，锂的吸附和解析独立且分步进行，因而不能实现连续的提锂操作。尽管专利CN201811172404.3公开了一种连续式电化学元素提取系统，但该提锂体系较为复杂，且每次仅有一个电极从提取槽转入回收槽，因而锂的提取效率较低且能耗较高。

为适用于不同锂浓度溶液中锂的连续、稳定、高效电化学分离提取，需要开发一种结构及操作简单，且易于实现自动化的连续式电化学提锂系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构及操作简单，且连续稳定的电化学提锂装置及其提锂方法，实现从不同锂浓度溶液中绿色、连续、高效地回收锂。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种连续式离子泵提锂装置，包括电解槽、电源，吸附锂电极和脱附锂电极，在电解槽内平行间隔安装多个阴离子交换膜，阴离子交换膜将电解槽分隔为多个原料池和多个回收池，原料池与回收池交替排布，多个原料池之间通过连接管串联，多个回收池之间通过连接管串联，在每一原料池均安装一吸附锂电极，吸附锂电极与电源负极相连；在每一回收池均安装一脱附锂电极，脱附锂电极与电源正极相连，吸附锂电极及脱附锂电极通过电极移动装置移动。

而且，紧邻电解槽设置一洗涤槽，在洗涤槽内平行间隔安装多个隔板，多个隔板将洗涤槽分隔为多个吸附锂电极洗涤池和多个脱附锂电极洗涤池，吸附锂电极洗涤池与脱附锂电极洗涤池交替排布，多个吸附锂电极洗涤池之间通过连接管串联，多个脱附锂电极洗涤池间通过连接管串联，电解槽的原料池与洗涤槽的吸附锂电极洗涤池相邻且一一对应，电解槽的回收池与洗涤槽的脱附锂电极洗涤池相邻且一一对应。

采用上述连续式离子泵提锂装置的提锂方法为：先接通电源，原料池中锂被吸附于吸附锂电极，脱附锂电极上的锂脱附进入回收液；一定时间后，关闭电源并分别将吸附锂电极和脱附锂电极移入相邻的吸附锂电极洗涤池和脱附锂电极洗涤池进行洗涤，洗涤完成后，将相邻原料池和回收池中的电极进行交换，并重新接通电源，已在回收池中完成脱锂后的电极在原料池中重新开始吸附锂，而已在原料池中吸附锂后的电极在回收池中重新脱附锂，通过原料池和回收池中电极位置的不断往复变化，将原料池中的锂不断转移并富集于回收池中的回收液中。

也可以在电解槽的两端设置两个洗涤池，左侧为吸附锂电极洗涤池，右侧为脱附锂电极洗涤池。