上海三及新材料科技有限公司2025-05-28
电渗析技术在盐湖提锂中主要用于分离和富集锂离子,其应用原理、流程及优势如下:
一、电渗析技术原理
电渗析是一种基于离子交换膜和电场作用的膜分离技术,**原理是:
离子交换膜:使用选择性透过膜(阳离子交换膜允许阳离子通过,阴离子交换膜允许阴离子通过)。
电场驱动:在直流电场作用下,盐湖卤水中的阳离子(如 Li?、Na?、K?)向阴极迁移,阴离子(如 Cl?、SO?2?)向阳极迁移。
选择性分离:通过离子交换膜的选择透过性,实现锂离子与其他离子(尤其是钠离子)的分离和富集。
二、盐湖提锂中的应用流程
盐湖卤水成分复杂(含 Li?、Na?、K?、Mg2?、Ca2?、Cl?等),电渗析技术通常与其他工艺结合,形成提锂流程,典型步骤如下:
1. 预处理
去除大颗粒杂质:通过沉降、过滤等方式去除卤水中的悬浮物、泥沙等。
调节 pH 和浓度:部分盐湖卤水需调节 pH 以减少沉淀(如 Mg (OH)?),或浓缩至适宜浓度(提高电渗析效率)。
2. 电渗析分离与富集
膜堆结构设计:采用多组阴、阳离子交换膜交替排列,形成多个隔室(如浓室和淡室)。
淡室:卤水进入后,锂离子和其他阳离子通过阳离子膜向浓室迁移,阴离子通过阴离子膜向另一浓室迁移,从而降低淡室中锂浓度。
浓室:富集锂离子和其他离子,通过循环或更换溶液进一步提高锂浓度。
关键目标:通过电场作用,实现锂离子与高浓度钠离子(盐湖中 Na?通常远高于 Li?)的分离,提升锂的富集倍数(如从 mg/L 级浓缩至 g/L 级)。
3. 后续提锂工艺
电渗析产出的富锂卤水需进一步处理,常见工艺包括:
沉淀法:加入纯碱(Na?CO?)或石灰乳,生成碳酸锂(Li?CO?)沉淀,过滤后提纯。
吸附法:利用锂选择性吸附剂(如铝盐、钛酸盐)进一步分离锂,适用于低镁锂比盐湖。
膜分离耦合:与纳滤、反渗透等膜技术结合,进一步去除杂质离子(如 Mg2?)。
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三、电渗析技术的优势 高效分离钠锂 对钠锂分离具有较高选择性(尤其是低镁锂比盐湖),可降低后续沉淀工艺的纯碱消耗。 案例:青海某盐湖采用电渗析 + 沉淀法,锂回收率达 85% 以上,钠锂比从初始 100:1 降至 5:1 以下。 节能与环保 相比传统煅烧法(需高温),电渗析能耗较低(约 10-20 kWh/kg Li?CO?)。 不引入大量化学试剂,减少废水排放,符合绿色化学理念。 流程简单易集成 可与预处理、吸附、沉淀等工艺灵活组合,适用于不同类型盐湖(如硫酸盐型、碳酸盐型)。 模块化设计便于规模化放大,适合自动化控制。 四、挑战与改进方向 膜污染与寿命 卤水中的钙、镁离子易形成沉淀(如 CaCO?、Mg (OH)?),堵塞膜孔,需定期酸洗或反冲洗。 改进:开发抗污染膜材料(如表面改性离子交换膜),或优化预处理工艺去除高价离子。 高镁锂比盐湖的适应性 在镁锂比 > 10 的盐湖(如西藏某盐湖)中,Mg2?与 Li?竞争迁移,分离效率下降。 解决方案:结合吸附法先去除镁,或采用特种膜(如二价阳离子排斥膜)提高锂选择性。 能耗优化 高浓度卤水的高电阻会增加能耗,可通过优化膜堆结构(如薄室设计)、降低操作电压或采用脉冲电场技术降低能耗。 五、典型应用案例 青海盐湖:某企业采用 “电渗析 + 吸附 + 沉淀” 工艺,从含 Li?约 30 mg/L 的卤水中提锂,年产碳酸锂千吨级,锂回收率超 80%。 阿根廷 “锂三角” 盐湖:部分项目结合电渗析与膜蒸馏技术,处理高钠镁卤水,实现锂的高效富集与分离。 六、未来发展趋势 膜材料创新:开发高选择性、耐污染的离子交换膜(如纳米复合膜),提升分离效率。 多技术耦合:电渗析与光伏电解、热膜过程(如膜蒸馏)结合,构建低能耗、全流程集成的提锂系统。 智能化控制:通过在线监测(如锂浓度传感器)和自动化调控,优化电渗析运行参数,提升稳定性。 电渗析技术凭借其高效分离、低能耗的特点,已成为盐湖提锂的重要技术之一,尤其在低镁锂比盐湖中优势***。随着膜技术的进步和工艺优化,其在高镁锂比盐湖中的应用潜力将进一步释放,推动全球锂资源开发向绿色化、智能化发展。
五、典型应用案例 青海盐湖:某企业采用 “电渗析 + 吸附 + 沉淀” 工艺,从含 Li?约 30 mg/L 的卤水中提锂,年产碳酸锂千吨级,锂回收率超 80%。 阿根廷 “锂三角” 盐湖:部分项目结合电渗析与膜蒸馏技术,处理高钠镁卤水,实现锂的高效富集与分离。 六、未来发展趋势 膜材料创新:开发高选择性、耐污染的离子交换膜(如纳米复合膜),提升分离效率。 多技术耦合:电渗析与光伏电解、热膜过程(如膜蒸馏)结合,构建低能耗、全流程集成的提锂系统。 智能化控制:通过在线监测(如锂浓度传感器)和自动化调控,优化电渗析运行参数,提升稳定性。 电渗析技术凭借其高效分离、低能耗的特点,已成为盐湖提锂的重要技术之一,尤其在低镁锂比盐湖中优势***。随着膜技术的进步和工艺优化,其在高镁锂比盐湖中的应用潜力将进一步释放,推动全球锂资源开发向绿色化、智能化发展。
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