[發明專利]一種連續式離子泵提鋰裝置及其提鋰方法

有效

• 申請號: 201910930599.1
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110724832B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 鄧天龍;余曉平;李明禮;多吉;郭亞飛;王士強;胡佳音;孫森;韓濤;趙凱宇;姜貞貞
• 申請（專利權）人: 天津科技大學;西藏自治區地質礦產勘查開發局中心實驗室
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B3/42;C25B1/14;C25B9/77
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發明涉及一種基于陰離子交換膜的連續式電化學提鋰裝置及其提鋰方法。該裝置主要由電源、電極、電解槽、洗滌槽、陰離子交換膜等組成。電解槽被一系列陰離子交換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間分別依次連通。在泵的作用下分別將原料和回收液泵入原料池和回收池中，通過對電極位置的控制，實現將原料中的鋰轉移并富集于回收液中。本裝置組成及操作簡單，且鋰回收過程中僅消耗電能，不涉及其他任何有毒試劑的使用，因而是一種綠色高效的提鋰裝置及提鋰方法。

技術領域

本發明屬于無機化工領域，涉及元素的分離提取，尤其是一種基于電化學離子泵技術的連續式電化學提鋰裝置及其提鋰方法。

背景技術

鋰作為重要的新能源材料和戰略儲備資源，被譽為“21世紀的能源金屬”，其開發和利用受到全球的高度關注。

電化學提鋰技術，作為一種新型的鋰分離提取技術，具有綠色、高效等優點。然而，目前針對電化學提鋰裝置及提鋰方法的研究相對較少。專利CN201120232514.1公開了一種基于陰離子交換膜的鹽湖鹵水鎂鋰分離及富集裝置，然而，該裝置僅由一張陰離子膜分隔的兩個電滲析槽構成，其結構和功能簡單，鋰的分離提取效率較低。專利CN201620161810.X公開了一種采用多個基本單元電解槽串聯組成的電化學回收鋰裝置。然而，該裝置將電極固定于槽體，鋰的吸附和解析獨立且分步進行，因而不能實現連續的提鋰操作。盡管專利CN201811172404.3公開了一種連續式電化學元素提取系統，但該提鋰體系較為復雜，且每次僅有一個電極從提取槽轉入回收槽，因而鋰的提取效率較低且能耗較高。

為適用于不同鋰濃度溶液中鋰的連續、穩定、高效電化學分離提取，需要開發一種結構及操作簡單，且易于實現自動化的連續式電化學提鋰系統。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構及操作簡單，且連續穩定的電化學提鋰裝置及其提鋰方法，實現從不同鋰濃度溶液中綠色、連續、高效地回收鋰。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種連續式離子泵提鋰裝置，包括電解槽、電源，吸附鋰電極和脫附鋰電極，在電解槽內平行間隔安裝多個陰離子交換膜，陰離子交換膜將電解槽分隔為多個原料池和多個回收池，原料池與回收池交替排布，多個原料池之間通過連接管串聯，多個回收池之間通過連接管串聯，在每一原料池均安裝一吸附鋰電極，吸附鋰電極與電源負極相連；在每一回收池均安裝一脫附鋰電極，脫附鋰電極與電源正極相連，吸附鋰電極及脫附鋰電極通過電極移動裝置移動。

而且，緊鄰電解槽設置一洗滌槽，在洗滌槽內平行間隔安裝多個隔板，多個隔板將洗滌槽分隔為多個吸附鋰電極洗滌池和多個脫附鋰電極洗滌池，吸附鋰電極洗滌池與脫附鋰電極洗滌池交替排布，多個吸附鋰電極洗滌池之間通過連接管串聯，多個脫附鋰電極洗滌池間通過連接管串聯，電解槽的原料池與洗滌槽的吸附鋰電極洗滌池相鄰且一一對應，電解槽的回收池與洗滌槽的脫附鋰電極洗滌池相鄰且一一對應。

采用上述連續式離子泵提鋰裝置的提鋰方法為：先接通電源，原料池中鋰被吸附于吸附鋰電極，脫附鋰電極上的鋰脫附進入回收液；一定時間后，關閉電源并分別將吸附鋰電極和脫附鋰電極移入相鄰的吸附鋰電極洗滌池和脫附鋰電極洗滌池進行洗滌，洗滌完成后，將相鄰原料池和回收池中的電極進行交換，并重新接通電源，已在回收池中完成脫鋰后的電極在原料池中重新開始吸附鋰，而已在原料池中吸附鋰后的電極在回收池中重新脫附鋰，通過原料池和回收池中電極位置的不斷往復變化，將原料池中的鋰不斷轉移并富集于回收池中的回收液中。

也可以在電解槽的兩端設置兩個洗滌池，左側為吸附鋰電極洗滌池，右側為脫附鋰電極洗滌池。