使用反渗透生产锂化合物的工艺的制作方法

本公开总体上涉及从含锂溶液中回收锂的领域。更具体地说，本公开涉及各种锂化合物的制备，并且尤其涉及使用反渗透制备浓缩锂溶液。

背景技术：

1、卤水可包括浓度各不相同的各种金属离子，特别是碱金属和碱土金属，具体取决于卤水的来源。地热卤水因多种原因而特别受关注。首先，地热卤水可提供能量源，因为热的地热池以高压储存在地下。当热的地热池释放到大气压力下时，它可提供闪蒸蒸汽。闪蒸蒸汽可例如用于运行发电厂。此外，地热卤水通常含有各种有用的金属，诸如锂、铅、银和锌，其各自可从卤水中回收以供进一步使用。

2、斯马科弗(smackover)卤水同样备受关注，因为这些卤水可用于提取溴和盐，诸如例如氯化钙和氯化镁。卤水还具有显著浓度的锂，例如在某些井中高达100至400mg/kg。因为这些井用于溴生产，因此可从之前“开采”的卤水中提取有用的化学物质。锂也可从矿石中回收，因为可用硫酸焙烧矿石，并且用水浸出产物。

3、通常，从天然的、主要是氯化物的卤水(其组成可能广泛变化)中经济回收锂不仅取决于总体锂含量，而且取决于干扰离子(特别是钙和镁)的浓度，这些干扰离子可极大地影响锂回收的性能和经济性。镁可能难以去除，因为其化学性质与溶液中的锂相似。一般来说，在低浓度时，镁可通过用石灰沉淀为碳酸镁来去除。然而，在较高镁浓度下，用石灰去除是不可行的。

4、尽管矿石和卤水的常规加工使得有可能消除部分干扰离子，但是仍然需要从卤水中简化去除干扰离子以生产碳酸锂和其他锂化合物。

技术实现思路

1、在一些实施方案中，本公开涉及用于从各种来源分离和浓缩锂的系统、装置和方法。在一些实施方案中，对含锂溶液(例如，来自地热卤水)进行预处理以减少或消除二氧化硅，然后进一步加工以使所述溶液适合于通过反渗透进行浓缩。在其他实施方案中，所述加工利用优先结合锂的锂特异性吸附剂，并且采用特定的负载、回收和洗脱图谱来显著且特异性地富集锂离子而不是其他离子(例如，钠、钙、锰等)。所得溶液的渗透压几乎完全随锂离子浓度变化，并且锂可以各种方式进一步加工成氢氧化锂或碳酸锂。

2、在其他实施方案中，从含锂溶液中提取锂的方法包括：将含锂溶液供应至锂捕获步骤，所述锂捕获步骤可运行以从所述含锂盐溶液中捕获锂；从所述锂捕获步骤回收锂以产生富锂流；任选地纯化所述富锂流以除去二价离子和硼酸根离子；以及通过将所述富锂流供应至反渗透步骤来浓缩所述富锂流以产生浓缩富锂流。

3、在又一实施方案中，从含锂溶液中提取锂的方法包括：将含锂溶液供应至锂捕获步骤，所述锂捕获步骤可运行以从所述含锂盐溶液中捕获锂；从所述锂捕获步骤回收锂以产生富锂流；纯化所述富锂流以除去二价离子和硼酸根离子；通过将所述富锂流供应至反渗透步骤来浓缩所述富锂流以产生浓缩富锂流；通过除去钠离子和钾离子来纯化所述浓缩富锂流，以产生具有降低的钠离子和钾离子浓度的浓缩富锂流。

4、在一些实施方案中，从含锂溶液中提取锂的方法包括：将含锂和二氧化硅的溶液供应至二氧化硅控制工艺以产生贫二氧化硅的含锂溶液；将所述贫二氧化硅的含锂溶液供应至锂捕获步骤，所述锂捕获步骤可运行以从含锂盐溶液中捕获锂，并且其中将从所述锂捕获步骤中的吸附剂获得的洗脱液的至少一部分再循环至所述吸附剂以增加富锂流中的锂与钠的比率；从所述锂捕获步骤回收锂以产生所述富锂流；纯化所述富锂流以去除二价离子和硼酸根离子；通过将所述富锂流供应至反渗透步骤来浓缩所述富锂流以产生浓缩富锂流；进一步浓缩所述浓缩富锂流以产生两倍浓缩富锂流；以及通过去除钠离子和钾离子来纯化所述两倍浓缩富锂流以产生具有降低的钠离子和钾离子浓度的浓缩富锂流。

5、在一些实施方案中，从含锂溶液中提取锂的方法包括：在锂捕获步骤中通过使含锂溶液与吸附剂材料接触来加工所述含锂溶液以捕获锂并产生所述吸附剂的洗脱液；从所述锂捕获步骤中的洗脱液中回收锂以产生富锂流；通过在反渗透步骤中加工所述富锂流来浓缩所述富锂流以产生浓缩富锂流；将所述洗脱液的至少一部分再循环回至所述吸附剂，其中所述洗脱液的所述部分包含来自峰值锂浓度区域的级分。在一些方面，通过溶剂提取进一步浓缩所述浓缩富锂流。

技术特征：

1.一种从含锂溶液中提取锂的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中所述富锂流包含二价离子和硼酸根离子。

3.如权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括纯化所述富锂流以去除二价离子和硼酸根离子。

4.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在二氧化硅控制步骤中加工所述含锂溶液，以从所述含锂溶液中去除二氧化硅并产生贫二氧化硅锂溶液，然后将所述贫二氧化硅锂溶液供应至所述锂捕获步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其中与所述含锂溶液相比，所述洗脱液的所述部分具有更高的锂与钠比率。

6.如权利要求1所述的方法，其中具有峰值锂浓度的区域包含最高浓度的锂。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述反渗透步骤是级联反渗透系统。

8.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括用于在所述锂捕获步骤之后降低所述富锂流中钙、镁、锰或锌中的至少一者的浓度的纯化步骤，所述纯化步骤包括：

9.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括用于在所述锂捕获步骤之后降低所述富锂流中钙、镁、锰或锌中的至少一者的浓度的纯化步骤，所述纯化步骤包括：

10.如权利要求1所述的方法，其中所述锂捕获步骤选择性地分离锂并且基本上不允许所述含锂溶液中存在的其他阳离子被共同提取。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述锂捕获步骤包括使所述含锂溶液与锂吸附剂材料接触以捕获锂直至所述锂吸附剂材料被锂饱和以产生饱和的锂吸附剂材料的步骤。

12.如权利要求11所述的方法，回收锂步骤包括用水汽提所述饱和的锂吸附剂材料以产生所述富锂流。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述锂吸附剂材料是插层式锂吸附剂。

14.如权利要求11所述的方法，其中在使所述锂吸附剂材料与所述含锂溶液接触的步骤期间，温度保持在约70℃以上。

15.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在二氧化硅控制步骤中加工所述含锂溶液以去除二氧化硅并在将贫二氧化硅锂溶液供应至所述锂捕获步骤之前产生所述贫二氧化硅锂溶液，所述锂捕获步骤能够运行以从所述贫二氧化硅含锂溶液中捕获所述锂；

16.一种从含锂溶液中提取锂的方法，所述方法包括：

17.如权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括通过溶剂提取进一步浓缩所述浓缩富锂流。

18.如权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括通过蒸发进一步浓缩所述浓缩富锂流。

19.如权利要求16所述的方法，其中与所述含锂溶液相比，所述洗脱液的所述部分具有更高的锂与钠比率。

20.一种从含锂溶液中提取锂的方法，所述方法包括：

技术总结提供了从含锂溶液中提取锂的方法以及所得组合物。所述方法包括将含锂溶液供应至锂捕获步骤，所述锂捕获步骤能够运行以从含锂盐溶液中捕获锂。所述方法进一步包括从所述锂捕获步骤回收锂以产生富锂流。在特别优选的方法中，进行所述锂捕获步骤以使锂与钠比率增加到至少1：1以上。任选地，能够纯化所述富锂流以除去二价离子和硼酸根离子。然后通过将所述富锂流供应至反渗透步骤来浓缩所述富锂流以产生浓缩的富锂流。技术研发人员：斯蒂芬·哈里森,布莱恩·J·多尔蒂受保护的技术使用者：特拉锂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18