CN101654262A - 一种用于由卤水中提取锂离子的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用离子筛吸附法由卤水中提取锂离子的装置，其包括：一个一端封闭的圆柱型筒体，在所述圆柱型筒体外侧面一端设置有进料部件，在所述圆柱型筒体外侧面另一端设置有出料部件；在所述圆柱型筒体的封闭端部设置有废液出料部件和吸附剂出料部件；在所述圆柱型筒体内设有搅拌轴，在所述搅拌轴的近进料阀一端设有若干个搅拌桨叶，在所述搅拌轴的近出料部件一端设有若干个转盘；在所述圆柱型筒体内侧面近出料部件一端设置有若干个可拆卸的“固定环”，所述的“固定环”与所述的转盘构成转盘塔结构。采用发明所述的装置进行由卤水中提取锂离子时，不仅可提高所用吸附剂的吸附量，而且可提高吸附剂吸附速率，从而提高整个生产过程的效率。

Description

一种用于由卤水中提取锂离子的装置
技术领域
本发明涉及一种用于从由水中提取锂离子的装置，具体地说，涉及一种采用离子筛吸附法由卤水中提取锂离子的装置。
背景技术
卤水(又称盐卤或苦卤)，一般指由咸水(海水、盐湖水等)制盐时所残留的母液。含有大量的镁、钾、钠的化合物、硫酸盐和锂资源等，可用作提取钾盐、镁盐和溴化物的原料。
锂及其化合物是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略资源，是“推动世界进步的能源金属”。随着世界对锂需求量的日益增长和固体矿源的不断枯竭，综合开发和利用盐湖卤水锂资源已成为锂工业发展的主流。而离子筛吸附法是一种极具前景的绿色盐湖卤水提锂方法。
目前从卤水中提取锂离子主要是通过采用“固定床式吸附-脱附装置”得以实现，其主要的缺陷是吸附剂(如MnO2离子筛等)的吸附量偏低。究其原因，可能是在采用“固定床式吸附-脱附装置”进行吸附过程中传质效果较差和/或卤水与吸附剂的接触面较小等原因。因此，如何提高单位时间内吸附剂的吸附量就成为本发明所要解决的主要技术问题。
发明内容
本发明目的在于，提供一种采用离子筛吸附法由卤水中提取锂离子的装置，克服现有技术中存在缺陷。
本发明所述的装置，其包括：一个一端封闭的圆柱型筒体，在所述圆柱型筒体外侧面一端设置有进料部件，在所述圆柱型筒体外侧面另一端设置有出料部件；
在所述圆柱型筒体的封闭端部设置有废液出料部件和吸附剂出料部件；
在所述圆柱型筒体内设有搅拌轴，在所述搅拌轴的近进料部件一端设有若干个搅拌桨叶，在所述搅拌轴的近出料部件一端设有若干个转盘；
在所述圆柱型筒体内侧面近出料部件一端设置有若干个可拆卸的“固定环”，所述的“固定环”与所述的转盘构成转盘塔结构。
在本发明一个优选的技术方案中，在所述圆柱型筒体外侧面近进料部件一端还设置有与所述圆柱型筒体联通的回路部件，在所述圆柱型筒体内侧面近所述的回路部件一侧还设置有折流部件。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图。
其中：1-搅拌电机，2-搅拌轴，3-圆柱型筒体，4-出料阀，5-“固定环”，6-转盘，7-搅拌桨叶，8-折流挡板，9-回路管，10-进料阀，11-废液出料阀，12-吸附剂出料阀。
图2为本发明所述装置的废液出料阀11及吸附剂出料阀12的剖面图。
图3为本发明所述装置的废液出料阀11及吸附剂出料阀12的俯视图。
图4为图1中所述搅拌桨叶7的俯视图。
图5为图1中所述“固定环”5的俯视图。
图6为图1中所述转盘6的俯视图。
图7为采用不同吸附设备，MnO2颗粒吸附效果的对比图
其中：横坐标为吸附时间(单位：小时)，纵坐标为锂离子浓度(单位：毫摩尔/克)。
具体实施方式
结合附图，对本发明的内容作进一步阐述。
由图1可知：
本发明所说的吸附-脱附装置，其包括：一个一端封闭的圆柱型筒体3，在所述圆柱型筒体3外侧面一端设有进料阀10，在所述圆柱型筒体3外侧面另一端设有出料阀4，在所述圆柱型筒体3外侧面近进料阀10一端设有与所述圆柱型筒体3联通的回路管9；
在所述圆柱型筒体3的封闭端部设置有废液出料阀11和吸附剂出料阀12；
在所述圆柱型筒体3内设有搅拌轴2(其与搅拌电机1相连)，在所述搅拌轴2的近进料阀10一端设有若干个搅拌桨叶7，在所述圆柱型筒体3内侧面近所述的回路管9一侧设有折流挡板8；
在所述搅拌轴2的近出料阀4一端设有若干个转盘6，在所述圆柱型筒体3内侧面近出料阀4一端设置有若干个可拆卸的“固定环”5，所述的“固定环”5与所述的转盘6构成转盘塔结构。
在本发明中，将由进料阀10至第一“固定环”5之间区域称为搅拌区，而将由第一“固定环”5至出料阀4之间区域称为澄清区。搅拌区与澄清区的高度之比优选为3∶2(即H搅拌区∶H澄清区＝3∶2)。
在所述的搅拌区内，搅拌轴2上的搅拌桨叶7可等距离设置(即各搅拌桨叶7之间距离相等)或非等距离设置(即各搅拌桨叶7之间距离不相等)，搅拌桨叶7推荐使用具有45度倾角的四斜叶式轴流推进式桨叶(见图4)。
在所述的澄清区内，“固定环”5之间的内径(Ф1)应大于转盘6的直径(Ф2)。
一种采用上文所述的吸附-脱附装置进行脱除卤水中锂离子的方法，其包括如下步骤：
(1)称取6g PVC(聚合度为1000±20)溶解在66ml的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，溶解完全后，加入20g粉状Li4Mn5O12前驱体并搅拌均匀。然后将该混合物逐滴滴入去离子水中，并用去离子水洗涤完全，得到的粒子在105℃静态空气中干燥12h。将成型后的粒状Li4Mn5O12前驱体颗粒置入适量(H/Li＝2，摩尔比)的1mol/l的HCl溶液中进行酸洗，即得到平均粒径为2mm的粒状MnO2离子筛。
将平均粒径(直径)为2mm的MnO2离子筛颗粒经澄清区装填至搅拌区，MnO2离子筛的滞固率控制在0.5％-5％，相应卤水的流速控制在0.5ml/min-40ml/min；
(2)在常温常压(1atm及20℃～25℃)下，将卤水(实验室配置，为含Li+浓度为10mmol/l的LiCl溶液，由pH值为10.1的NH3·H2O与NH4Cl缓冲溶液标定)由进料阀10引入搅拌区，开启搅拌，搅拌速率控制为0.5m/s～2m/s，能观察到MnO2离子筛颗粒均匀分布在搅拌区内，回路管9中颗粒流动较快(如此，可使得固-液两相达到充分接触，搅拌区内液相浓度一致，搅拌的存在使得传质加强，更利于吸附操作)。澄清区内无MnO2离子筛颗粒，液相卤水平稳的流过澄清区到达出料阀4。
吸附72小时后，关闭进料阀10，待颗粒沉降，塔内卤水澄清时，通过废液出料阀11排出塔内残留卤水。
(3)待卤水排空后，关闭废液出料阀11，用去离子水清洗塔内MnO2离子筛颗粒，清洗完成后仍通过废液出料阀11排除去离子水。
关闭废液出料阀11，由进料阀10往塔内通入1mol/l的盐酸，对已吸附Li+的MnO2颗粒进行脱附操作，96小时后，重复进行废液的排出和对离子筛颗粒的清洗。
多次吸附-脱附操作后，MnO2离子筛颗粒活性降低达到使用寿命后，则通过吸附剂出料阀12卸出。
下面通过实施例来阐述本发明所述装置的进步性。
实施例
在常温常压(1atm及20℃～25℃)下，以相同类型及相同含量的MnO2离子筛颗粒(离子筛的添加剂含量完全一样)为吸附剂，分别采用固定床式吸附-脱附装置(现有技术)和本发明所述的装置进行从卤水中提取锂离子实验，所用的卤水由实验室自行配置(实验室配置，为含Li+浓度为10mmol/l的LiCl溶液，由pH值为10.1的NH3·H2O与NH4Cl缓冲溶液标定)其中锂离子初始浓度C0＝10mmol/l，取u0＝2ml/min，所述装置中搅拌速率为0.5m/s，实验结果见图7。
由图7可知，在同样72小时的吸附时间内，采用发明所述装置中吸附剂(MnO2离子筛颗粒)的吸附量为3.50mmol/g；而采用固定床式吸附-脱附装置(现有技术)的，其吸附剂的吸附量为3.18mmol/g。且本发明所述的装置中吸附剂的吸附速率也大于现有技术中吸附剂的吸附速率。
综上可知，采用发明所述的装置进行由卤水中提取锂离子时，不仅可提高所用吸附剂的吸附量，而且可提高吸附剂吸附速率，从而提高整个生产过程的效率。

Claims (6)

1、一种采用离子筛吸附法由卤水中提取锂离子的装置，其包括：
一个一端封闭的圆柱型筒体，在所述圆柱型筒体外侧面一端设置有进料部件，在所述圆柱型筒体外侧面另一端设置有出料部件；
在所述圆柱型筒体的封闭端部设置有废液出料部件和吸附剂出料部件；
在所述圆柱型筒体内设有搅拌轴，在所述搅拌轴的近进料阀一端设有若干个搅拌桨叶，在所述搅拌轴的近出料部件一端设有若干个转盘；
在所述圆柱型筒体内侧面近出料部件一端设置有若干个可拆卸的“固定环”，所述的“固定环”与所述的转盘构成转盘塔结构。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述圆柱型筒体外侧面近进料部件一端还设置有与所述圆柱型筒体联通的回路部件，在所述圆柱型筒体内侧面近所述的回路部件一侧还设置有折流挡部件。
3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的装置包括：
一个一端封闭的圆柱型筒体(3)，在所述圆柱型筒体(3)外侧面一端设有进料阀(10)，在所述圆柱型筒体(3)外侧面另一端设有出料阀(4)，在所述圆柱型筒体(3)外侧面近进料阀(10)一端设有与所述圆柱型筒体(3)联通的回路管(9)；
在所述圆柱型筒体(3)的封闭端部设置有废液出料阀(11)和吸附剂出料阀(12)；
在所述圆柱型筒体(3)内设有搅拌轴(2)，在所述搅拌轴(2)的近进料阀(10)一端设有若干个搅拌桨叶(7)，在所述圆柱型筒体(3)内侧面近所述的回路管(9)一侧设有折流挡板(8)；
在所述搅拌轴(2)的近出料阀(4)一端设有若干个转盘(6)，在所述圆柱型筒体(3)内侧面近出料阀(4)一端设置有若干个可拆卸的“固定环”(5)，所述的“固定环”(5)与所述的转盘(6)构成转盘塔结构。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中将由进料阀(10)至第一“固定环”(5)之间区域称为搅拌区；将由第一“固定环”(5)至出料阀(4)之间区域称为澄清区，搅拌区与澄清区的高度之比为3∶2。
5、如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中“固定环”(5)之间的内径(Φ1)大于转盘(6)的直径(Φ2)。
6、如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中搅拌桨叶(7)为具有45度倾角的四斜叶式轴流推进式桨叶。
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