一种锂的电化学提取装置及方法与流程

本申请涉及电化学冶金，特别是涉及一种锂的电化学提取装置及方法。

背景技术：

1、锂金属及其化合物广泛应用于玻璃、冶金、陶瓷、润滑剂和制冷剂等行业，同时随着电动汽车、风电、核电等新兴产业的迅速崛起，社会发展对锂资源的需求也逐渐呈现跳跃式增长。随着锂资源的提取从矿石提锂转向含锂卤水、海水提锂及废旧锂离子电池中的正极材料提锂，主要使用热处理设备配合罐式反应器和固液分离设备。目前的电化学提锂只能针对单一相的含锂材料进行提取，使的适用范围较小，并且提取效率不高，因此能耗较大，不利于环保。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种锂的电化学提取装置及方法，能够从含锂的固相材料或液相材料中提取锂，且提取锂的效率高，具备环保效果。

2、为了实现上述目的，一方面本申请提供了一种锂的电化学提取装置，包括：

3、第一循环罐，包括相连通的第一入口和第一出口；

4、第一循环泵；

5、第二循环罐，包括相连通的第二入口和第二出口；

6、第二循环泵；以及

7、电堆，其内部设有通过隔膜进行隔离的阳极室和阴极室，所述阳极室设有阳极板，所述阴极室设有阴极板；所述第一出口通过所述循环泵与所述阳极室的入口连通，所述阳极室的出口与所述第一入口连通；所述第二出口通过所述第二循环泵与所述阴极室的入口连通，所述阴极室的出口与所述第二入口连通；

8、其中，所述阳极室和阴极室均设有一个以上；所述阳极板用于使所述阳极室内的阳极浆料含有的锂从固相中转移到液相中，所述阴极板用于使所述阴极室内的阴极浆料含有的锂从液相中转移到固相中。

9、在一些实施例中，每个所述阳极室的中部设有一块阳极板，每个所述阴极室的中部设有一块阴极板。

10、在一些实施例中，所述阳极板和阴极板的形状为板状，所述阳极板与所述隔膜的距离以及所述阴极板与所述隔膜的距离l，满足0mm＜l≤80mm。

11、在一些实施例中，每个所述阳极室的两侧对应设有两块阳极板，每个所述阴极室的两侧对应设有两块阴极板。

12、在一些实施例中，所述阳极板和阴极板的形状为多孔状；所述阳极板与所述隔膜的距离以及所述阴极板与所述隔膜的距离l，满足0mm≤l≤80mm。

13、在一些实施例中，所述阳极室和阴极室交错排列，且均为竖向设置。

14、在一些实施例中，所述电堆还包括布液管，所述布液管设于所述阳极室的入口和出口处，且沿所述阳极室的长度方向延伸，以及所述布液管设于所述阴极室的入口和出口处，且沿所述阴极室的长度方向延伸。

15、在一些实施例中，所述布液管表面均布有多个通孔。

16、在一些实施例中，所述第一循环罐还包括第一进料口和第一出料口，所述第一进料口与所述第一出口连通，所述第一出料口与所述第一入口连通，或/和，所述第二循环罐还包括第二进料口和第二出料口，所述第二进料口与所述第二出口连通，所述第二出料口与所述第二入口连通。

17、在一些实施例中，所述阳极板的材质为石墨、铅、铅合金、钛和涂层钛中的一种，所述涂层钛为钛材上涂覆二氧化铅、钛材上涂覆钛锰合金、钛材上涂覆二氧化锰、钛材上涂覆铱或钌氧化物、钛材上涂覆锡锑氧化物中的一种。

18、在一些实施例中，所述阴极板的材质为铁、镍、铜、锌、铝、铅、锰、不锈钢、铁镍合金、铝合金、锌合金、铅合金、锰合金中的一种。

19、另一方面本申请提供了一种锂的电化学提取方法，使用上述锂的电化学提取装置，包括以下步骤：

20、获取固相含锂材料，将所述固相含锂材料与电解质溶液混合形成阳极浆料；

21、开启第一循环泵，使所述阳极浆料自第一循环罐输送进入电堆的阳极室内，所述电堆接入电源对所述阳极浆料电解，使所述阳极浆料中的锂从固相中转移到液相中，完成电解的所述阳极浆料从所述阳极室排出进入到所述第一循环罐中。

22、重复上个步骤至少一次后，完成电解的所述阳极浆料自所述第一循环罐排出，且经过固液分离得到富锂溶液。

23、在一些实施例中，所述固相含锂材料为回收的锂离子电池的正极材料。

24、在一些实施例中，所述固相含锂材料通过以下方法得到：

25、获取含锂卤水，将所述含锂卤水与脱嵌锂材料混合形成阴极浆料；

26、开启第二循环泵，使所述阴极浆料自第二循环罐输送进入所述电堆的阴极室内，所述电堆接入电源对所述阴极浆料进行电解，使所述阴极浆料中的锂从液相中转移到固相中，完成电解的所述阴极浆料从所述阴极室排出进入到所述第二循环罐中；

27、重复上个步骤至少一次后，完成电解的所述阴极浆料自所述第二循环罐排出，再经过固液分离得到所述固相含锂材料。

28、在一些实施例中，所述脱嵌锂材料为磷酸铁锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂中的一种。

29、本申请提供一种锂的电化学提取装置及方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

30、设置的第一循环罐的第一出口通过第一循环泵与阳极室的入口连通，阳极室的出口与第一循环罐的第一入口连通；第二循环罐的第二出口通过第二循环泵与阴极室的入口连通，阴极室的出口与第二循环罐的第二入口连通，电堆通电后在阳极室中能够从含锂的固相材料中提取锂，在阴极室中能够从含锂的液相材料中提取锂，并且第一循环罐与阳极室循环连通，第二循环罐与阴极室循环连通，实现循环连续提取锂，使得提取锂的效率高，实现资源回收，具备环保效果。

技术特征：

1.一种锂的电化学提取装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，每个所述阳极室(52)的中部设有一块阳极板(54)，每个所述阴极室(53)的中部设有一块阴极板(55)。

3.根据权利要求2所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述阳极板(54)和阴极板(55)的形状为板状，所述阳极板(54)与所述隔膜(51)的距离以及所述阴极板(55)与所述隔膜(51)的距离l，满足0mm<l≤80mm。

4.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，每个所述阳极室(52)的两侧对应设有两块阳极板(54)，每个所述阴极室(53)的两侧对应设有两块阴极板(55)。

5.根据权利要求2或4所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述阳极板(54)和阴极板(55)的形状为多孔状；所述阳极板(54)与所述隔膜(51)的距离以及所述阴极板(55)与所述隔膜(51)的距离l，满足0mm≤l≤80mm。

6.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述阳极室(52)和阴极室(53)交错排列，且均为竖向设置。

7.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述电堆(5)还包括布液管(56)，所述布液管(56)设于所述阳极室(52)的入口和出口处，且沿所述阳极室(52)的长度方向(x)延伸，以及所述布液管(56)设于所述阴极室(53)的入口和出口处，且沿所述阴极室(53)的长度方向延伸。

8.根据权利要求7所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述布液管(56)表面均布有多个通孔(561)。

9.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述第一循环罐(1)还包括第一进料口(13)和第一出料口(14)，所述第一进料口(13)与所述第一出口(12)连通，所述第一出料口(14)与所述第一入口(11)连通；或/和，所述第二循环罐(3)还包括第二进料口(33)和第二出料口(34)，所述第二进料口(33)与所述第二出口(32)连通，所述第二出料口(34)与所述第二入口(31)连通。

10.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述阳极板(54)的材质为石墨、铅、铅合金、钛和涂层钛中的一种，所述涂层钛为钛材上涂覆二氧化铅、钛材上涂覆钛锰合金、钛材上涂覆二氧化锰、钛材上涂覆铱或钌氧化物、钛材上涂覆锡锑氧化物中的一种。

11.根据权利要求1所述的锂的电化学提取装置，其特征在于，所述阴极板(55)的材质为铁、镍、铜、锌、铝、铅、锰、不锈钢、铁镍合金、铝合金、锌合金、铅合金、锰合金中的一种。

12.一种锂的电化学提取方法，其特征在于，使用如权利要求1-11任一项所述的锂的电化学提取装置，包括：

13.根据权利要求12所述的锂的电化学提取方法，其特征在于，所述固相含锂材料为回收的锂离子电池的正极材料。

14.根据权利要求12所述的锂的电化学提取方法，其特征在于，所述固相含锂材料通过以下方法得到：

15.根据权利要求13所述的锂的电化学提取方法，其特征在于，所述脱嵌锂材料为磷酸铁锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂中的一种。

技术总结本申请涉及电化学冶金技术领域，公开了一种锂的电化学提取装置及方法，其中，第一循环罐包括相连通的第一入口和第一出口；第一循环泵；第二循环罐包括相连通的第二入口和第二出口；第二循环泵；电堆内部设有通过隔膜进行隔离的阳极室和阴极室，阳极室设有阳极板，阴极室设有阴极板；第一出口通过循环泵与阳极室的入口连通，阳极室的出口与第一入口连通；第二出口通过第二循环泵与阴极室的入口连通，阴极室的出口与第二入口连通。本申请的装置及方法能够从含锂的固相材料或液相材料中提取锂，且提取锂的效率高，达到环保效果。技术研发人员：张添全,阮丁山,蒋银龙,李凤光,李长东受保护的技术使用者：广东邦普循环科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13