[發明專利]一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202211333336.0
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115537581A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 尹少華;劉悅宇;張利波;李世偉;付維琴
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B3/02;C22B3/22
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業) 53116
• 代理人: 林建亮

1.一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述裝置由超聲納濾聯合系統和超聲膜蒸餾聯合系統組成；

所述超聲納濾聯合系統由原料罐、第一壓力泵、進口流量計、進口壓力表、納濾組件、出口壓力表、第一出口控制閥、濃縮液罐、電子天平、電導率測量設備、第一超聲波控制面板和第一超聲波發生器連接組成；

所述超聲膜蒸餾聯合系統依次由富集液罐、第二出口控制閥、溫度表、膜蒸餾組件、第二壓力泵、冷卻系統、溫度表、電導率測量設備、電子天平、第二超聲波控制面板和第二超聲波發生器連接組成。

2.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述納濾組件由中部的納濾膜、滲透液流體域腔體、濃縮液流體域腔體、滲透液出口、原料液進口和濃縮液出組成；

所述滲透液流體域腔體位于所述納濾膜上部；所述濃縮液流體域腔體位于所述納濾膜下部。

3.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述膜蒸餾組件由中部的超疏水微孔膜、富集液流體域腔體、冷卻水流體域腔體、冷卻水進口、水蒸氣冷凝液出口、滲透液進口和富集液出口組成；

所述富集液流體域腔體位于所述超疏水微孔膜上部；所述冷卻水流體域腔體位于所述超疏水微孔膜下部。

4.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述冷卻系統由連接至少所述超聲膜蒸餾聯合系統兩側的冷卻槽和冷卻器構成。

5.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述第一超聲波控制面板和第二超聲波控制面板的結構相同；所述第一超聲波發生器和第二超聲波發生器結構相同。

6.根據權利要求1或5所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述第一超聲波控制面板或第二超聲波控制面板表面分別設置有超聲電源按鈕、溫度顯示儀表、功率調節旋鈕和超聲運行警示燈。

7.根據權利要求1或5所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述第一超聲波發生器或第二超聲波發生器依次由換能器、變幅桿和超聲波探頭連接組成。

8.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述超聲納濾聯合系統內設置有第一超聲反應腔體；所述超聲膜蒸餾聯合系統都設置有第二超聲反應腔體；

所述第一超聲反應腔體和所述第二超聲反應腔體的結構相同。

9.根據權利要求1所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置，其特征在于，所述第一超聲反應腔體或所述第二超聲反應腔體由腔體，排風口、保溫層和磁控管組成；所述保溫層位于所述腔體內部，所述磁控管均勻分布于所述腔體外部，所述排風口穿過所述磁控管內部。

10.根據權利要求1-9的任一項所述的一種聯合強化高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰裝置的使用方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

將配比好的原料鹵水送入原料桶中，由第一壓力泵泵入超聲納濾聯合系統的高壓側，于納濾膜兩側施加壓力形成壓差，開啟超聲波；

原料鹵水中大量鋰離子和部分水在超聲波空化作用下從高壓側經納濾膜遷移到低壓側成為富鋰滲透液，打開閥門滲透液進入滲透液罐，通過電子天平得到質量差計算滲透通量并在電導率測量設備中實時監測鹵水的電導率變化；

在高壓側剩余的溶液成為富含鎂、硼酸根、硫酸根及其他離子的貧鋰濃縮液；富鋰滲透液經第二壓力泵泵入超聲膜蒸餾聯合系統的高壓側，在超疏水膜兩側形成壓差，開啟超聲波；

從溫度表實時監測溫度變化并及時調控，富鋰滲透液部分水在超聲波的能量作用下蒸發為水蒸氣從疏水膜高壓側遷移至低壓側，被冷卻水冷凝后帶入冷卻槽中循環，通過電子天平的質量差計算通量并用電導率測量設備實時監控電導率變化；

剩下部分溶液的鋰在高壓側得到富集，打開第二出口控制閥作為富集液收集到富集液罐中或關閉閥門回到原料罐中循環；打開出口控制閥，從滲透液罐取得滲透液或從富集液罐取得富集液測定鹵水中各離子含量；

含鋰鹵水包括氯化型鹽湖鹵水、硫酸型鹽湖鹵水以及氯化型鹽湖鹵水提鉀后蒸發所得含鋰老鹵；鹽湖鹵水中的Mg²⁺與Li⁺的質量比為40:1～180:1，原料鹵水含Li⁺濃度為5.3×10^-3～8.5×10^-3g/L；

所述超聲納濾聯合系統和超聲膜蒸餾系統中施加于膜兩側的壓差均為2～5bar；超聲納濾聯合系統含鋰原料鹵水的溫度為0～20℃，pH值為5.5～8；超聲功率調至35khz，溫度調節至80℃，超聲-膜蒸餾聯合系統的溫度控制在60-80℃，pH 值為5.5～8；

所述的納濾膜為一價離子選擇性納濾膜，材料選自醋酸纖維素及其衍生物、芳香族聚酰胺、聚酰亞胺和磺化聚礬中的至少一種；所述的膜蒸餾為疏水微孔膜，常用的商業化材料選自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的至少一種。