DE102018002643A1 - Lithium concentration method and lithium concentrator for extraction of lithium from brines - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von Lithium-Konzentrat aus Solen, wie sie im Bereich der tiefen Geothermie oder der Erdgasförderung anfallen. Die Erfindung nutzt die Sorption von Lithium-Ionen an ein Sorbens und die Desorption durch Wechsel der lonenstärke von Solebedingungen zu Süßwasser. Das System ist einfach aufgebaut und auch unter Remote-Bedingungen leicht zu bedienen. Es verursacht nur geringe Investitions- und Betriebskosten und lässt sich sehr einfach in die Betriebsabläufe von Geothermie- und Erdgasförder-Anlagen integrieren.The invention relates to a plant for the production of lithium concentrate from brines, as they occur in the field of deep geothermal or natural gas production. The invention utilizes the sorption of lithium ions to a sorbent and the desorption by changing the ionic strength of brine conditions to fresh water. The system is simple and easy to operate even under remote conditions. It causes low investment and operating costs and is very easy to integrate into the operations of geothermal and natural gas production facilities.

Description

Der Bedarf an Lithium als Rohstoff wächst stark aufgrund neuer Anwendungen wie z.B. Lithium-Ionen-Batterien. Lithium wird in der Regel als Lithium-Carbonat oder dessen Äquivalente vermarktet (LCE = Lithium Carbonate Equivalent). Bislang wird Lithium aus Lithium-haltigem Erz oder aus Solen gewonnen. Die Gewinnung aus Sole hat dabei einen Preisvorteil. Die Sole wird nach dem Stand der Technik konzentriert und dann das Lithium mittel Zugabe von Natrium-Hydrogencarbonat zu Lithium-Carbonat gefällt. Die Konzentration erfolgt meist durch Verdampfen mittels Sonnenkraft in Teichen. An den bisherigen Standorten in Wüstengebieten ist dieses Verfahren kostenoptimal.The demand for lithium as a raw material is growing strongly due to new applications such as e.g. Lithium-ion batteries. Lithium is usually marketed as Lithium Carbonate or its equivalents (LCE = Lithium Carbonate Equivalent). So far, lithium is obtained from lithium-bearing ore or sols. The extraction of brine has a price advantage. The brine is concentrated in the prior art and then the lithium is precipitated by adding sodium bicarbonate to lithium carbonate. The concentration usually takes place by evaporation by solar power in ponds. At the previous locations in desert areas, this procedure is cost-optimal.

Mittlerweile werden jedoch auch hohe Gehalte in Solen berichtet, die in Nicht-Wüstengebieten anfallen, z.B. im Zuge der Energiegewinnung aus tiefer Geothermie oder als Reststoff des Erdgas-Frackings. Hier sind energieaufwendigere Verfahren der Aufkonzentration angewandt worden, wie die Trennung mittels ionenselektiven Membranen oder durch Sorption an Kationen-Tauschem und der Desorption mittels ionischen Lösungen oder Säure. Diese Verfahren haben den Nachteil hoher Anlageninvestitionen, hoher Betriebsmittelkosten und unliebsamer Reststoffe / Regenerate.Meanwhile, however, high levels are also reported in sols arising in non-desert areas, e.g. in the course of energy production from deep geothermal energy or as a residue of the natural gas fracking. More energy consuming methods of concentration have been used here, such as separation by means of ion-selective membranes or by sorption on cation exchanges and desorption by means of ionic solutions or acid. These processes have the disadvantage of high capital investment, high equipment costs and unpleasant residues / regenerates.

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt diese Nachteile. Es ermöglicht die Gewinnung eines Lithium-Konzentrates auf sehr einfache Weise, ohne dass maßgeblich in den Standardbetrieb der Geothermieanlage oder der Erdgasprooduktion eingegriffen werden muss. Die Investitionskosten sind sehr niedrig und der Bedienaufwand ist unaufwendig und kostengünstig. Es werden keinerlei teure Einsatzstoffe benötigt und Abfallströme fallen nicht an.The method according to the invention eliminates these disadvantages. It makes it possible to obtain a lithium concentrate in a very simple manner, without having to significantly intervene in the standard operation of the geothermal plant or the natural gas production. The investment costs are very low and the operating costs are inexpensive and inexpensive. No expensive starting materials are needed and waste streams do not accumulate.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Tatsache, dass Lithium-Ionen bei extrem hohen Salzkonzentrationen einer Sole weitaus besser an Oberflächen binden als unter Süßwasserbedingungen. So lässt sich ein erstaunlich einfaches Trenn- und Konzentrationsverfahren für Lithium realisieren.The process according to the invention utilizes the fact that lithium ions bind much better to surfaces at extremely high salt concentrations of a brine than under freshwater conditions. This makes it possible to realize an amazingly simple separation and concentration process for lithium.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Durchströmung eines granulären Sorbens mit Sole vor. Charakteristisch für das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei der sequentielle Wechsel von Durchströmung mit Sole hoher Salzkonzentration und Waschung mittels Süßwasser mit sehr geringer Salzkonzentration. Der Wechsel der Salzkonzentration ermöglicht dabei erfindungsgemäß die Desorption des Lithiums.The inventive method provides the flow through a granular sorbent with brine. Characteristic of the method according to the invention is the sequential change of flow with brine high salt concentration and washing by means of fresh water with very low salt concentration. The change of the salt concentration according to the invention allows the desorption of lithium.

Durch langsames Durchströmen wird den Lithium-Ionen die Bindung am Sorbens ermöglicht. Die Sole verlässt den Bereich des durchströmten Sorbens lithiumabgereichert. Nach einem relativ langen Durchströmungszeitraum wird der Solestrom für kurze Zeit angehalten oder über eine Bypass geführt. Jetzt kann das Sorbens kurz mit zur Sole isotonischer NaCI-Lösung gewaschen/durchströmt werden, um störende Ionen wie Magnesium, Srontium, oder Barium zu entfernen.By slowly flowing through the lithium ions, the bond is made possible on the sorbent. The brine leaves the area of the flowed sorbent lithium-depleted. After a relatively long flow period, the brine flow is stopped for a short time or passed through a bypass. Now the sorbent can be briefly washed / flowed through to the brine of isotonic NaCl solution to remove interfering ions such as magnesium, Srontium, or barium.

Im nächsten Schritt, wird das Sorbens mit Süßwasser gewaschen/durchströmt. Dadurch gehen die schwach sorbierten Lithium-Ionen in Lösung. Da die Süßwasser-Waschlösung nur einen Bruchteil des Volumens der zuvor durchströmten Sole benötigt, wird eine starke Konzentrationserhöhung in der Süßwasser-Waschlösung im Vergleich zur Sole erzielt. Die Waschlösung kann somit als Lithium-Konzentrat gesammelt und weiter verarbeitet werden. Dies ermöglicht im Folgeschritt die kostengünstige Gewinnung von Handelsprodukten wie Lithiumcarbonat (LCE) durch einfache Fällung mit Natrium-Carbonaten.In the next step, the sorbent is washed / flowed through with fresh water. As a result, the weakly sorbed lithium ions go into solution. Since the fresh water wash solution requires only a fraction of the volume of the previously flowed brine, a strong increase in concentration in the fresh water wash solution compared to brine is achieved. The washing solution can thus be collected as lithium concentrate and processed further. This allows the subsequent production of cost-effective production of commercial products such as lithium carbonate (LCE) by simple precipitation with sodium carbonates.

Die Funktionsweise kann über das unterschiedliche Verhalten der Hydrat-Schalen der Ionen in Sole und Süßwasser erklärt werden (1 und 2). Unter Süßwasserbedingungen bildet das Lithium-Ion aufgrund seiner großen lonenstärke eine großvolumige Hydrathülle aus, während größere Ionen kleinere Hydrathüllen aufweisen. Übliche Solen mit Feststoffgehalten von ca. 250 g/l erzeugen eine Konkurrenz der einzelnen Ionen untereinander um Wassermoleküle zur Ausbildung der Hydratschalen. Somit kann das Lithium seine sehr große Hydrathülle unter Solebedingungen nicht aufrechterhalten. Bei verringerter Hydrathülle übt das Li-Ion in der Sole nun aufgrund seiner sehr hohen lonenstärke eine sehr viel höhere Anziehungskraft auf negativ geladene Oberflächen aus als unter Bedingungen von Süßwasser (siehe 1). Somit wird eine schwache reversible Bindung von Lithium an negativ geladene Oberflächen selbst bei wesentlichen höheren Konzentration der anderen Alkali- und Erdalkaliionen der Sole ermöglicht. Durch Waschen mit Süßwasser wird die abschirmende Hydrathülle des Lithium-Ions schlagartig wieder hergestellt, womit die Bindung gelöst wird und das Lithium-Ion in die Lösung übergeht (2).The mode of operation can be explained by the different behavior of the hydrate shells of the ions in brine and fresh water ( 1 and 2 ). Under freshwater conditions, the lithium ion forms a large-volume hydrate shell due to its large ionic strength, while larger ions have smaller hydrate shells. Conventional sols with solids contents of about 250 g / l create competition between the individual ions for water molecules to form the hydrate shells. Thus, the lithium can not maintain its very large hydration shell under brine conditions. With reduced hydration, the Li ion in the brine now exerts a much higher attraction on negatively charged surfaces than under fresh water conditions due to its very high ionic strength 1 ). Thus, a weak reversible bond of lithium to negatively charged surfaces is made possible even at a significantly higher concentration of the other alkali and alkaline earth ions of the brine. By washing with fresh water, the shielding hydrate shell of the lithium ion is abruptly restored, whereby the bond is dissolved and the lithium ion passes into the solution ( 2 ).

Das Sorbens soll erfindungsgemäß eine Bindungsstärke aufweisen, die in der Sole eine Bindung ermöglicht, unter Süßwasserbedingungen jedoch nicht. Um die Ablösung zu gewährleisten sollen Sorbenzien mit vergleichsweise geringer Bindungsstärke verwendet werden, z.B. CaCO3- oder MgCO3-Granulat. Dieses kann aus Kalk oder Dolomit preiswerte hergestellt werden. Es ist unbegrenzt verfügbar und ökologisch verträglich. Weitere massenverfügbare Sorbenzien können Tone oder Lehme sein, Böden oder organische Materialien wie Komposte.According to the invention, the sorbent should have a bond strength which allows bonding in the brine, but not under freshwater conditions. To ensure separation, sorbents with comparatively low bond strength are to be used, for example CaCO 3 or MgCO 3 granules. This can be made from lime or dolomite inexpensive. It is available unlimited and ecologically sound. Other mass-available sorbents may be clays or loams, soils or organic materials such as compost.

Die Sorption kann als Festbettreaktor in kleinen Teichen durchgeführt werden. Dazu können vorzugsweise Teiche genutzt werden, die zur Zwischenspeicherung der geförderten Sole bereits verwendet werden (9). Alternativ kann ein dem Pufferteich vor- oder nachgeschalteten Sorptionsteich eingesetzt werden (10). Performance-Sorptionsmaterialien mit hoher Kationenaustauschkapazität können auch in Röhrenreaktoren oder geschlossenen Festbettreaktoren zur Anwendung kommen ( 11). The sorption can be carried out as a fixed bed reactor in small ponds. For this purpose, preferably ponds can be used, which are already used for temporary storage of the conveyed brine ( 9 ). Alternatively, a sorption pond upstream or downstream of the buffer pond can be used ( 10 ). High cation exchange capacity sorption materials can also be used in tubular reactors or closed fixed bed reactors ( 11 ).

Das zur Desorption und Konzentration verwendete Süßwasser kann einen neutralen pH-Wert haben oder mittels Säure oder einem sauer eingestellten Puffersystem angesäuert sein. Weiterhin können ihm Reinigungs- und Konditionierungssubstanzen beigegeben werden.The fresh water used for desorption and concentration may have a neutral pH or be acidified by acid or an acidified buffer system. Furthermore, cleaning and conditioning substances can be added to it.

Vorzugsweise können mehrere unterschiedlich angereicherten Fraktionen zur Spülung genutzt werden, die in den vorherigen Spülzyklen erzeugt wurden, vorzugsweise drei Fraktionen. Erfindungsgemäß wird zunächst mit der höchstkonzentrierten Li-Lösung gespült, dann mit der niedriger Konzentration und danach mit Süßwasser. Die höchstkonzentrierte Lösung wird danach als Konzentrat zur Weiterbehandlung verwendet, vorzugsweise zur Fällung mittels NaHCO3-Fälligung, die beiden weiteren stehen für die nächste Auswaschung zur Verfügung.Preferably, several differently enriched fractions can be used for rinsing, which were generated in the previous rinse cycles, preferably three fractions. According to the invention, the solution is first rinsed with the highly concentrated Li solution, then with the lower concentration and then with fresh water. The highly concentrated solution is then used as a concentrate for further treatment, preferably for precipitation by NaHCO 3 precipitation, the other two are available for the next leaching.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungenDetailed description of the invention and drawings

Die Erfindung ist in 11 Figuren dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated in 11 figures and will be explained in more detail with reference to embodiments.

1 und 2 zeigen das Hydratationsverhalten von abzutrennenden Lithium-Ionen (1) und den in großer Zahl vorliegenden Natrium-Ionen (2) in Sole (1,2) und Süßwasser (9, 10), welches das erfindungsgemäße Verfahren erklären könnte. Durch Konkurrenz der Ionen um die Wassermoleküle in der Sole verliert das Lithium-Ion einen Teil seiner Hydrathülle. Dadurch kommt die hohe lonenstärke des Lithium-Ions zum Tragen. Es bindet in Sole reversibel (7) an Sorbenzien mit negativ geladener Oberfläche (5). Wird die Sole abgelassen und das Sorbens mit Süßwasser gespült, steht wieder genügend Wassermoleküle zum Aufbau der normalen Hydrathülle zur Verfügung. Dadurch werden die Lithium-Ionen von der Oberfläche abgelöst (13). Dieser Effekt wird im erfindungsgemäßen Verfahren genutzt. 1 and 2 show the hydration behavior of lithium ions to be separated ( 1 ) and the abundant sodium ions ( 2 ) in brine ( 1 . 2 ) and fresh water ( 9 . 10 ), which could explain the method according to the invention. By competing for ions around the water molecules in the brine, the lithium ion loses part of its hydration shell. As a result, the high ionic strength of the lithium ion comes into play. It binds reversibly in brine ( 7 ) on sorbents with negatively charged surface ( 5 ). When the brine is drained off and the sorbent is rinsed with fresh water, enough water molecules are again available to build up the normal hydration shell. This removes the lithium ions from the surface ( 13 ). This effect is used in the method according to the invention.

3 zeigt das Sole-Management am Standort einer Geothermie- oder Fracking-Anlage. Sole wird in einem Förderbohrloch (15) gefördert und der Anlage zugeführt (14). Nach Entnahme der Wärme in Geothermie-Anlagen wird die Sole in einem Teich zwischengelagert (16) bis sie über ein weiteres Bohrloch (19) wieder verpresst wird. 3 shows the brine management at the site of a geothermal or fracking plant. Brine is placed in a production well ( 15 ) and fed to the plant ( 14 ). After removal of the heat in geothermal plants, the brine is stored in a pond ( 16 ) until they get over another hole ( 19 ) is pressed again.

Die erfindungsgemäße Lithium-Extraktion entzieht diesem Solestrom das Lithium und konzentriert dieses zu einem Lithium-Konzentrat. Das Konzentrat kann dann am Standort oder vorzugsweise ein einer zentralen Anlage zu vermarktbaren Produkten wie Lithium-Carbonat aufbereitet werden.The lithium extraction according to the invention extracts the lithium from this brine stream and concentrates it to form a lithium concentrate. The concentrate may then be processed at the site or, preferably, a centralized facility for marketable products such as lithium carbonate.

Vorzugsweise erfolgt die erfindungsgemäße Extraktion integriert unter Nutzung des Pufferteiches zur Sorption/Desorption (9). Dazu wird dieser teilweise oder vollständig mit einer Schüttung von granuliertem Sorbens versehen. Als Sorbens können preiswerte, ökologisch unbedenkliche und unbegrenzt verfügbare Materialien wie Kalk, Dolomit, Tongranulate, Lehmgranulate oder viele weitere mit reversiblem Kationenaustausch verwendet werden.Preferably, the extraction according to the invention is carried out integrally using the buffer pond for sorption / desorption ( 9 ). For this purpose, this is provided partially or completely with a bed of granulated sorbent. As a sorbent, inexpensive, ecologically safe and unlimited available materials such as lime, dolomite, clay granules, clay granules or many others with reversible cation exchange can be used.

4 bis 8 zeigen das integriertes Verfahren der Lithiumextraktion lt. 9 in den einzelnen Verfahrensschritten. Im ersten Schritt (5) wird nach einem langen Sorptionszeitraum (Wochen - Monate) die Solezufuhr für einige Zeit gestoppt oder über einen Bypass geführt (nicht dargestellt). Jetzt wird die im Teich befindliche Sole (23) abgelassen oder abgepumpt und über das Bohrloch (19) verpresst. Im nächsten Schritt (6) können störende Ionen wie Magnesium, Barium, Strontium u.a. ausgewaschen, die im verbleibenden Solefilm der Sorbens-Oberflächen vorhanden sind. Dazu kann vorzugsweise eine Beregnungsanlage verwendet werden, die stationär oder mobil aufgebaut sein kann (26). Als Spüllösung wird eine NaCI-Lösung verwendet, die isotonisch zur durchströmten Sole eingestellt ist. Diese Spüllösung wird vorzugsweise über die Ableitung (28) und das Bohrloch (19) verpresst. Der Spülschritt lt. 6 kann unterbleiben, falls die Konzentration an Begleitionen nicht als störend eingeschätzt wird. Im nächsten Schritt (7) wird Süßwasser oder Lithium-Konzentrat aus früheren Spülungen als Spüllösung aufgebraucht. Dadurch erfolgt die Desorption der am Sorbens haftenden Lithium-Ionen und die Spüllösung wird entsprechend aufkonzentriert. Diese wird über eine Ableitung (33) einem Lithium-Konzentrat-Tank (34) zugeführt. Die Konzentrat-Tanks können auf dem Gelände gelagert werden oder als Tanklastzug zur zentralen Aufbereitung verbracht werden. Im nächsten Schritt wird das übliche Sole-Management wieder gestartet (8), indem die Solezufuhr zugeschaltet wird. Dadurch füllt sich der Teich wieder, das Sorbens wird durchströmt und schließlich kann auch die Verpressung (19) wieder zugeschaltet werden. Durch den Wechsel sehr langer Sorptionsphasen und kurzer Desorptionsaktionen erfolgt nur ein sehr kleiner Eingriff in die Abläufe am Standort. 4 to 8th show the integrated method of lithium extraction lt. 9 in the individual process steps. In the first step ( 5 ), after a long sorption period (weeks - months), the brine supply is stopped for some time or passed through a bypass (not shown). Now the brine in the pond ( 23 ) drained or pumped down and over the wellbore ( 19 ) pressed. In the next step ( 6 ) can wash out interfering ions such as magnesium, barium, strontium, etc. present in the remaining brine film of the sorbent surfaces. For this purpose, preferably a sprinkler can be used, which may be stationary or mobile ( 26 ). The rinse solution used is a NaCl solution which is isotonic with the brine flowed through. This rinse solution is preferably via the derivative ( 28 ) and the borehole ( 19 ) pressed. The rinsing step lt. 6 can be omitted, if the concentration of accompaniment is not considered disturbing. In the next step ( 7 ) fresh water or lithium concentrate from previous rinses is used up as a rinse solution. This results in the desorption of adhering to the sorbent lithium ions and the rinse solution is concentrated accordingly. This is via a derivative ( 33 ) a lithium concentrate tank ( 34 ). The concentrate tanks can be stored on the site or transported as a tanker truck for central processing. In the next step, the usual brine management is restarted ( 8th ) by switching on the brine supply. As a result, the pond fills again, the sorbent is flowed through and finally the compression ( 19 ) be switched on again. Due to the change of very long sorption phases and short desorption actions, only a very small intervention in the processes takes place at the site.

Falls dieses integrierte Verfahren unter Nutzung des Pufferteiches (9) nicht gewünscht ist, können alternative Auslegungen gewählt werden. 10 und 11. zeigen diese alternative technische Auslegungen. 10 zeigt die Vorschaltung eines Sorptionsteiches (41) vor den Pufferteich (16). Es kann auch eine Nachschaltung nach dem Pufferteich gewählt werden. In diesen Fällen werden die oben beschriebenen Sorptions- und Desorptionsschritte in ähnliche Weise durchgeführt, ohne dass der Pufferteich (16) betroffen ist. Die Sorption erfolgt unter Durchlauf beider Teiche, zur Desorptionsaktion wird der Sorptionsteich über einen Bypass überbrückt. Die Auswaschung erfolgt in diesen Fällen ebenfalls vorzugsweise über eine Beregnungsanlage (39). Die Konzentrat-Erzeugung erfolgt ebenfalls ähnlich dem integrierten Verfahren durch Sammlung in einem Konzentrat-Tank (44). If this integrated method using the buffer pond ( 9 ) is not desired, alternative designs can be chosen. 10 and 11 , show these alternative technical interpretations. 10 shows the upstream connection of a sorption pond ( 41 ) in front of the buffer pond ( 16 ). It is also possible to select a downstream connection to the buffer pond. In these cases, the sorption and desorption steps described above are carried out in a similar manner, without the buffer pond ( 16 ) is affected. The sorption takes place under passage of both ponds, for desorption the sorption pond is bridged by a bypass. The leaching in these cases also preferably via a sprinkler system ( 39 ). Concentrate production is also similar to the integrated process by collection in a concentrate tank ( 44 ).

Für den Fall, dass ein integriertes Verfahren nicht zum Einsatz kommen soll und ein noch kleinerer „Foot-Print“ der Anlage erwünscht ist, kann lt. 11 mit Performance-Sorbenzien in einem Festbettreaktor oder einem Wirbelreaktor (48) gearbeitet werden. Zufuhr der Spüllösungen und Sammlung des Konzentrates erfolgt ähnlich den beiden anderen Auslegungen.In the event that an integrated process should not be used and an even smaller foot print of the system is desired, lt. 11 with performance sorbents in a fixed bed reactor or a vortex reactor ( 48 ) are worked. Supply of rinsing solutions and collection of the concentrate is similar to the other two interpretations.

Figurencharacters

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.
Lithium-Ion in Sole. Die Hydrathülle (punktiert) ist aufgrund der Konkurrenz um die Wassermoleküle dünn ausgebildetLithium ion in brine. The hydration shell (dotted) is thin due to competition for water molecules
2.Second
Natrium-Ion in SoleSodium ion in brine
3.Third
Freie Natrium-Ionen in der SoleFree sodium ions in the brine
4.4th
Am Sorbens gebundene Natrium-IonenSorbent-bound sodium ions
5.5th
Sorbenspartikelsorbent particles
6.6th
Solebrine
7.7th
Sorptionsrichtung: Bindung am SorbensSorption direction: binding to the sorbent
8.8th.
Am Sorbens gebundenes Lithium-IonSorbent bound lithium ion
9.9th
Lithium-Ion in Süßwasser. Die Hydrathülle (punktiert) ist aufgrund der hohen lonenstärke des Lithium-Ions dick ausgebildetLithium ion in fresh water. The hydration shell (dotted) is made thick due to the high ionic strength of the lithium ion
10.10th
Natrium-Ion in SüßwasserSodium ion in fresh water
11.11th
Freies Lithium-Ion mit dicker Hydrathülle in LösungFree lithium ion with a thick hydrate shell in solution
12.12th
Sorptionsrichtung: Lösung vom SorbensSorption direction: solution of sorbent
13.13th
Am Sorbens gebundene Natrium-IonenSorbent-bound sodium ions
14.14th
Zuführung der Sole vom Bohrloch zur Anlage / zum PufferteichSupply of brine from the well to the plant / buffer pond
15.15th
Bohrloch zur Entnahme der SoleBorehole to remove the brine
16.16th
Pufferteich zur Zwischenlagerung der SoleBuffer pond for temporary storage of the brine
17.17th
Zwischengelagerte SoleIntermediate brine
18.18th
Abführung der Sole zur VerpressbohrungTransfer of the brine to the injection hole
19.19th
Bohrloch zur Verpressung der SoleBorehole for pressing the brine
20.20th
Teich zur integrierten Nutzung für Solepufferung und Lithium-ExtraktionPond for integrated use for brine buffering and lithium extraction
21.21st
Teich in Teilen oder vollständig mit Sorbens-Granulat-Schüttung ausgestattetPond in parts or fully equipped with sorbent granules
22.22nd
Stopp der Solezufuhr oder Leitung über Bypass (nicht dargestellt)Stop the brine supply or line via bypass (not shown)
23.23rd
Nasses Sorbens-GranulatWet sorbent granules
24.24th
Ablassen der Sole des TeichesDrain the brine of the pond
25.25th
Mit NaCl gespültes Sorbens-GranulatSorbent granules rinsed with NaCl
26.26th
Beregnungsanlagesprinkler
27.27th
Zufuhr der (zur Sole isotonischen) NaCI-LösungSupply of NaCl solution (isotonic to brine)
28.28th
Abfuhr der isotonischen NaCI-LösungRemoval of the isotonic NaCl solution
29.29th
Zufuhr Süßwasser, SüßwasserkonzentrateFeed freshwater, freshwater concentrates
30.30th
Stopp der VerpressungStop the compression
31.31st
Verpressung gestopptCompression stopped
32.32nd
Mit Süßwasser gespültes Sorbens, Ablösung der Li-Ionen und Anreicherung in der Spüllösung, dadurch Erhöhung der Li-Konzentration / KonzentraterstellungSorbent rinsed with fresh water, separation of the Li ions and enrichment in the rinse solution, thereby increasing the Li concentration / concentrate production
33.33rd
Zufuhr zum KonzentrattankFeed to concentrate tank
34.34th
Li-Konzentrattank, optional zum Off-Site-TransportLi concentrate tank, optional for off-site transport
35.35th
Wiederauffüllen des TeichesRefilling the pond
36.36th
Schließen der KonzentratleitungClose the concentrate line
37.37th
Zufuhr zum vorgeschalteten SorptionsteichFeed to the upstream sorption pond
38.38th
Bypass des SorptionsteichesBypass of the sorption pond
39.39th
Beregnungsanlage für VorschaltteichSprinkler system for Vorschaltteich
40.40th
Zufluss Waschlösungen (isotonisches NaCl, Süßwasser)Inflow washing solutions (isotonic NaCl, fresh water)
41.41st
SorptionsteichSorptionsteich
42.42nd
Abfluss des SorptionsteichesOutflow of the sorption pond
43.43rd
Konzentratleitungconcentrate line
44.44th
Konzentrattankconcentrate tank
45.45th
Bypass FestbettreaktorBypass fixed bed reactor
46.46th
Zufluss FestbettreaktorInflow fixed bed reactor
47.47th
Zufluss Waschlösungen (isotonisches NaCl, Süßwasser)Inflow washing solutions (isotonic NaCl, fresh water)
48.48th
FestbettreaktorFixed Bed Reactor
49.49th
Abfluss FestbettreaktorOutflow fixed bed reactor

Claims (10)

Verfahren zur Extraktion von Lithium aus Solen mittels Sorption an feste Sorbenzien dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption durch Reduktion des Salzgehaltes unter Verwendung einer Spülung mit Süßwasser oder Lösungen auf Süßwasserbasis erfolgt.Process for the extraction of lithium from sols by sorption to solid sorbents, characterized in that the desorption is carried out by reduction of the salt content using a rinse with fresh water or solutions based on fresh water. Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sorptionsdauer und Durchströmmenge im Vergleich zur Desorptionsdauer während der Spülung und zur Spülmenge viel größer ist und dadurch eine Ankonzentration der Lithium-Ionen in der Spüllösung erfolgt.Procedure loud Claim 1 characterized in that the sorption time and flow rate compared to the desorption during the flushing and the flushing amount is much greater, and thereby takes place a concentration of lithium ions in the rinsing solution. Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert die Süßwasserspüllösung mittels Säure oder Puffersystemen auf einen Wert unterhalb 7 eingestellt wird.Procedure loud Claim 1 characterized in that the pH of the fresh water rinse is adjusted by means of acid or buffer systems to a value below 7. Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Süßwasserspüllösung Substanzen zur Reinigung oder Regenerierung des granulären Sorbens zugegeben werden.Procedure loud Claim 1 characterized in that substances are added to the fresh water rinse solution for the purification or regeneration of the granular sorbent. Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass vor der Süßwasserspülung ein Spülung mit einer NaCI-Lösung stattfindet und diese NaCI-Lösung weitgehend isotonisch zum Salzgehalt der Sole ist.Procedure loud Claim 1 characterized in that prior to the fresh water rinse, a rinse with a NaCl solution takes place and this NaCl solution is substantially isotonic with the salt content of the brine. Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Sorbens aus Kalk, Dolomit, Magnesium-Carbonat, Lehm, Ton, oder einer Mischung davon besteht.Procedure loud Claim 1 characterized in that the sorbent used consists of lime, dolomite, magnesium carbonate, clay, clay, or a mixture thereof. Anlage nach dem Verfahren laut Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dass das Sorbens in einem teichartigen Bereich eingebracht wird, der mit Sole durchströmt wird und abgelassen werden kann und die Desorption im abgelassenen Zustand durch Beregnung mit Süßwasser erfolgt.Plant according to the procedure according to Claim 1 characterized in that that the sorbent is introduced into a pond-like area, which is flowed through with brine and can be discharged and the desorption takes place in the deflated state by sprinkling with fresh water. Anlage nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass dass das Sorbens in einen Pufferteich der Solebehandlungsanlage von Erdgasproduktionsanlagen oder Geothermieanlagen eingebracht wird und dieser Teich als Desorptionsanlage genutzt wird.Plant after Claim 6 characterized in that that the sorbent is introduced into a buffer pond of the brine treatment plant of natural gas production plants or geothermal plants and this pond is used as a desorption plant. Anlage nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass dass das Sorbens in einen Sorptionsteich eingebracht wird und dieser dem Pufferteich der Solebehandlungsanlage vor- oder nachgeschaltet ist.Plant after Claim 6 characterized in that that the sorbent is introduced into a sorption and this is the buffer pond of the brine treatment plant upstream or downstream. Anlage nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass dass sich das Sorbens in einem Festbett- oder Wirbelreaktor befindet und dieser dem Pufferteich der Solebehandlungsanlage vor- oder nachgeschaltet ist.Plant after Claim 6 characterized in that that the sorbent is in a fixed bed or vortex reactor and this is the buffer pond of the brine treatment plant upstream or downstream.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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