[go: up one dir, main page]

RU2683080C1 - Способ получения гидроксида лития и карбоната лития - Google Patents

Способ получения гидроксида лития и карбоната лития Download PDF

Info

Publication number
RU2683080C1
RU2683080C1 RU2017142987A RU2017142987A RU2683080C1 RU 2683080 C1 RU2683080 C1 RU 2683080C1 RU 2017142987 A RU2017142987 A RU 2017142987A RU 2017142987 A RU2017142987 A RU 2017142987A RU 2683080 C1 RU2683080 C1 RU 2683080C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lithium
solution
bipolar
membrane
impurities
Prior art date
Application number
RU2017142987A
Other languages
English (en)
Inventor
Сон Коок ПАК
Гван Сок ПАК
Сан Киль ЛИ
У Чхоль ЧОН
Ки Ён Ким
Хён У ЛИ
Original Assignee
Ресёч Институт Оф Индастриал Сайенс & Текнолоджи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ресёч Институт Оф Индастриал Сайенс & Текнолоджи filed Critical Ресёч Институт Оф Индастриал Сайенс & Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2683080C1 publication Critical patent/RU2683080C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/445—Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/465—Apparatus therefor comprising the membrane sequence AB or BA, where B is a bipolar membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/466—Apparatus therefor comprising the membrane sequence BC or CB
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/08—Carbonates; Bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/252—Recirculation of concentrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2642—Aggregation, sedimentation, flocculation, precipitation or coagulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения гидроксида лития включает химическую очистку литийсодержащего раствора, проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и его преобразование в гидроксид лития. Для получения карбоната лития далее проводят процесс карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития. Изобретение позволяет снизить затраты на получение карбоната лития высокой чистоты. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Раскрывается способ получения гидроксида лития и карбоната лития.
Уровень техники
В целях промышленного получения карбоната лития, имеющего чистоту, соответствующую заданной концентрации или выше для технического использования, литий в литийсодержащем растворе следует сконцентрировать до концентрации, необходимой для реакции карбонизации, а кроме того, удалить из раствора примеси.
Однако, затраты на удаление примесей и концентрирование лития составляют большую часть общей стоимости процесса, поэтому для решения этой проблемы постоянно проводят исследования.
В частности, была предложена технология удаления примесей и концентрирования лития путем испарения соляного раствора под действием солнечного тепла. Однако, если испарение соляного раствора будет зависеть от естественного испарения, оно займет промежуток времени не менее года, а для решения этой проблемы будет необходимо испарительное оборудование значительных размеров (например, искусственный водоем для испарения и т.п.), и, соответственно, будут нужны дополнительные большие затраты на техническое оснащение, его эксплуатацию, обслуживание и прочее.
В качестве замены процессу естественного испарения был предложен способ производства карбоната лития путем получения фосфата лития из соляного раствора и его последующего химического растворения. Однако, поскольку фосфат лития, как известно, не только обладает очень низкой растворимостью и, следовательно, с большим трудом растворяется химическим способом, но также полученный с помощью химического растворения раствор включает в себя литий в низкой концентрации, то неизбежно потребуется процесс концентрирования путем выпаривания.
Соответственно, для экономичного производства карбоната лития заданной концентрации нужна новая технология, заменяющая процесс концентрирования путем выпаривания, однако эффективная альтернатива еще не была предложена.
Техническая задача
Авторы настоящего изобретения предлагают эффективную альтернативу, способную заменить способ выпаривания с целью экономичного производства карбоната лития.
В частности, в варианте осуществления настоящего изобретения способ получения гидроксида лития включает в себя проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразование лития в гидроксид лития.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, способ получения карбоната лития включает в себя карбонизацию полученного гидроксида лития с получением карбоната лития.
Техническое решение
В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения гидроксида лития включает в себя химическую очистку литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов; и проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, где биполярный электродиализ осуществляют с использованием устройства для биполярного электродиализа, содержащего анодную камеру, которая содержит анод, первую биполярную мембрану, анионоселективную диализную мембрану, катионоселективную диализную мембрану и вторую биполярную мембрану, катодную камеру, содержащую катод, в последовательном порядке, резервуар для кислого раствора, снаружи анодной камеры, и резервуар для основного раствора, снаружи катодной камеры, и где раствор между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для кислого раствора, а раствор между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для основного раствора; стадия выполнения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, включающее в себя введение в устройство для биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, между анионоселективной диализной мембраной и катионоселективной диализной мембраной и введение чистой воды между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной, соответственно; и пропускание электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, причем, массовое соотношение количества чистой воды и количества литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, (чистая вода : литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов) составляет от 1:1 до 1:5.
В частности, стадия пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляются двухвалентные ионы, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, содержащего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, может содержать стадию гидролиза чистой воды на каждой из поверхностей первой биполярной мембраны и второй биполярной мембраны с образованием протона и гидроксид-иона; стадию прохождения иона лития в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, в направлении катода через катионоселективную диализную мембрану; стадию концентрирования гидроксид-иона, образующегося на поверхности второй биполярной мембраны, и иона лития, проходящего между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, с образованием гидроксида лития; стадию прохождение аниона в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через анионоселективную диализную мембрану в направлении анода; и стадию концентрирования протона, образующегося на поверхности первой биполярной мембраны, и аниона, перемещающегося между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной с образованием кислого раствора.
При этом концентрация лития в растворе, содержащем гидроксид лития, может быть больше или равна 5 г/л.
В другом варианте, после стадии биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, способ может дополнительно содержать концентрирование раствора, содержащего гидроксид лития, до его кристаллизации; и сушку кристаллизованного гидроксида лития с целью получения гидроксида лития в порошкообразной форме.
В еще одном варианте после стадии биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, способ может дополнительно содержать проведение электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития.
На стадии проведения электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития, остаточный раствор, полученный после электродиализа, может быть сконцентрирован методом обратного осмоса и повторно использован в электродиализе.
В еще одном варианте этап химической очистки литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов может содержать первичную химическую очистку литийсодержащего раствора от осажденного гидроксида кальция; и вторичную химическую очистку очищенного при помощи первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденной каустической соды, карбоната натрия или сульфата натрия.
Удаленные примеси двухвалентных ионов могут представлять собой по меньшей мере один из ионов, выбранный из группы, включающей ион магния, ион серной кислоты и ион кальция.
При этом, литийсодержащий раствор может быть выбран из группы, включающей раствор для экстракции лития, растворенного в морской воде, технологический раствор для утилизации отработанных литиевых батарей, раствор для экстракции литиевой руды, соляного раствора и их комбинацию.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ получения карбоната лития включает химическую очистку литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов; проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразование лития в гидроксид лития; и карбонизацию раствора, содержащего гидроксид лития, с целью осаждения карбоната лития, где биполярный электродиализ осуществляют с использованием устройства для биполярного электродиализа, включающего анодную камеру, которая содержит анод, первую биполярную мембрану, анионоселективную диализную мембрану, катионоселективную диализную мембрану, вторую биполярную мембрану и катодную камеру, содержащую катод, в последовательном порядке, резервуар для кислого раствора, снаружи анодной камеры и резервуар для основного раствора, снаружи катодной камеры, и где раствор между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для кислого раствора, а раствор между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для основного раствора, стадия выполнения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразование лития в гидроксид лития включает в себя введение в устройство для биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, между анионоселективной диализной мембраной и катионоселективной диализной мембраной и введение чистой воды между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной, соответственно; и пропускание электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и с образованием основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, причем, массовое соотношение количества чистой воды и количества литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, (чистая вода: литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов) составляет от 1:1 до 1:5.
В частности, стадия образования кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной путем пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода, может содержать стадию образования протона и гидроксид-иона за счет гидролиза на каждой из поверхностей первой и второй биполярных мембран; стадию прохождения иона лития в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через катионоселективную диализную мембрану и перемещения его в направлении катода; стадию концентрирования гидроксид-иона, образующегося на поверхности второй биполярной мембраны, и иона лития, движущегося между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, с образованием основного раствора, содержащего гидроксид лития; стадию прохождения аниона в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и перемещения его в направлении анода; и стадию концентрирования протона, образующегося на поверхности первой биполярной мембраны, и аниона, перемещающегося между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной с образованием кислого раствора.
При этом концентрация лития в растворе, содержащем гидроксид лития, может быть больше или равна 5 г/л.
В другом варианте, после проведения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, способ может дополнительно содержать удаление примесей одновалентных ионов из раствора, содержащего гидроксид лития.
При этом, стадия удаления примесей одновалентных ионов из осажденного карбоната лития может быть осуществлена с использованием разницы в растворимости.
В еще одном варианте, после стадии биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, способ может дополнительно содержать проведение электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития.
На стадии проведения электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития, оставшийся после электродиализа раствор может быть сконцентрирован методом обратного осмоса и повторно использован в электродиализе.
Стадия карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития, с целью осаждения карбоната лития, может быть осуществлена путем введения карбоната натрия или двуокиси углерода в раствор, содержащий гидроксид лития.
После стадии карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития, с целью осаждения карбоната лития, способ может дополнительно содержать промывку горячей водой осажденного карбоната лития с получением карбоната лития, из которого удаляют примеси одновалентных ионов.
На стадии промывки горячей водой осажденного карбоната лития с целью получения карбоната лития, из которого удаляют примеси одновалентных ионов, остаточный раствор, полученный после промывки горячей водой, может быть использован на стадии карбонизации.
В другом варианте, стадия химической очистки литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов может содержать стадию первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденного гидроксида кальция; и стадию вторичной химической очистки очищенного путем первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденных каустической соды, карбоната натрия или сульфата натрия.
Удаленные примеси двухвалентных ионов могут представлять собой по меньшей мере один тип иона, выбранный из группы, включающей ион магния, ион серной кислоты и ион кальция.
При этом, литийсодержащий раствор может быть выбран из группы, включающей раствор для экстракции лития, растворенного в морской воде, технологический раствор для утилизации отработанных литиевых батарей, раствор для экстракции литиевой руды, соляной раствор, и их комбинацию.
Полезные эффекты изобретения
Каждое вещество может быть получено с высокой степенью чистоты и высокой концентрацией посредством способа изготовления вещества в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
В частности, в варианте осуществления настоящего изобретения способ получения гидроксида лития может быть обеспечен с помощью более экономичного по сравнению с выпариванием концентрирования лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития путем биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ получения карбоната лития может быть обеспечен при помощи простой карбонизации полученного гидроксида лития.
Описание чертежей
На Фиг. 1 представлена блок-схема в общем описывающая способ производства гидроксида лития и карбоната лития в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2 показан в общем способ преобразования литийсодержащего раствора в раствор, содержащий гидроксид лития, с помощью устройства для биполярного электродиализа в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 3 продемонстрирован в общем способ концентрирования раствора, содержащего гидроксид лития, с помощью устройства для электродиализа в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Принцип изобретения
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения дается ниже. Однако данные варианты осуществления являются примерными, настоящее изобретение ими не ограничивается и определяется формулой изобретения.
Если не указано иное, все термины (включая технические и научные), используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, что и обычно используемое специалистами в данной области. В тексте описания изобретения, если прямо не указано обратное, слово «содержать» и его формы, такие как «содержит» или «содержащий», означают включение указанных элементов, но не исключение любых других элементов. Форма единственного числа подразумевает как единственное, так и множественное число существительных, за исключением случаев, когда контекстом четко определено иное.
Как упомянуто выше, процесс концентрирования путем естественного испарения является неприемлемым для экономичного получения карбоната лития, имеющего чистоту, превышающую или равную заданной концентрации, и, следовательно, требуется альтернативный метод.
Авторы настоящего изобретения предлагают серийный способ проведения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, с целью концентрации лития в литийсодержащем растворе и, одновременно, преобразования лития в гидроксид лития, а затем, карбонизации гидроксида лития с получением карбоната лития.
В частности, с помощью биполярного электродиализа можно преобразовать литий в литийсодержащем растворе в гидроксид лития, а также концентрировать литий до высокой концентрации в течение короткого промежутка времени по сравнению с вышеупомянутым процессом концентрирования путем испарения, и, таким образом, карбонат лития может быть легко получен с помощью простой последующей обработки (т.е. процесса карбонизации).
В связи с этим, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают каждый из способов получения гидроксида лития и карбоната лития, которые в общем виде суммированы на Фиг. 1, и в дальнейшем изложении способ изготовления каждого вещества проиллюстрирован ссылкой на Фиг. 1.
В первую очередь иллюстрируется стадия удаления примесей двухвалентных ионов путем химической очистки литийсодержащего раствора;
литийсодержащий раствор в основном включает Li+, Na+, K+, Са2+, Mg2+, Cl-, SO4 2- и т.п. Причем, за исключением Li+, все остальные компоненты могут рассматриваться как примеси в процессе получения хлорида лития, гидроксида лития и карбоната лития в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения; в частности, в процессе получения карбоната лития, все примеси также переходят в карбонаты и соосаждаются вместе с карбонатом лития и, следовательно, их необходимо удалить.
В числе этих примесей содержатся Са2+ и Mg2+, которые могут осаждаться на поверхности катионоселективной диализной мембраны в резервуаре с основным раствором устройства для биполярного электродиализа, что будет описано ниже и, таким образом, загрязнять мембрану, а кроме того, они имеют низкую растворимость и их трудно удалить путем промывки горячей водой и, следовательно, их необходимо удалить в первую очередь.
Выбор способа удаления Са2+ и Mg2+ конкретно не ограничен, этот способ может выполняться в соответствии с реакционными схемами 1-3 и т.п.
[Схема реакции 1] Са2+ + 2NaOH -> 2Na+ + Ca(OH)2(↓), Mg2+ + 2NaOH -> 2Na+ + Mg(OH)2(↓)
[Схема реакции 2] Ca2+ + Na2CO3 -> 2Na+ + CaCO3(↓), Mg3+ + Na2CO2 -> 2Na+ + MgCO3(↓)
[Схема реакции 3] Mg2+ + Ca(OH)2 -> Ca2+ + Mg(OH)2(↓), Ca2+ + Na2SO4 -> 2Na+ + CaSO4(↓)
Учитывая схемы реакции 1-3, Са2+ и Mg2+ могут осаждаться в форме Са(ОН)2, Mg(OH)2, CaCO2, MgCO3, CaSO4 и т.п., при последовательной и должной подаче в литийсодержащий раствор NaOH, Na2CO3, Са(ОН)2, Na2SO4 и подобных веществ. После селективного отделения и удаления Са2+ и Mg2+ в литийсодержащем растворе все еще сохраняются Li+, Na+, K+ и Cl-.
Процесс концентрирования лития до высокой концентрации и, одновременно, преобразование его в гидроксид лития с использованием литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, приводится ниже.
Литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, может быть преобразован в водный раствор гидроксида лития путем биполярного электродиализа без введения специальных химических веществ. Литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, соответственно преобразовывается в кислый раствор, содержащий HCl, H2SO4 и тому подобное, и основной раствор, содержащий LiOH, NaOH, KOH и тому подобное, и разделяется на кислый и основной растворы.
Одновременно с этим литий в основном растворе может быть сконцентрирован путем циркуляции кислого и основного растворов, по меньшей мере, насколько это возможно, в то время, когда литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, преимущественно подвергается наиболее сильной циркуляции в устройстве для биполярного электродиализа.
Для циркуляции может использоваться устройство для биполярного электродиализа, схематично показанное на Фиг. 2. В частности, устройство для биполярного электродиализа 200 включает анодную камеру, содержащую анод 210, первую биполярную мембрану 220, анионоселективную диализную мембрану 230, катионоселективную диализную мембрану 240, вторую биполярную мембрану 250, катодную ячейку, содержащую катод 260 в той же последовательности, резервуар для кислого раствора 270, окружающий анодную ячейку, и резервуар для основного раствора 280, окружающий катодную камеру.
В частности, в устройстве для биполярного электродиализа раствор между первой биполярной мембраной 220 и анионоселективной диализной мембраной 230 циркулирует через резервуар для кислого раствора, а раствор между катионоселективной диализной мембраной 240 и второй биполярной мембраной 250 циркулирует через резервуар для основного раствора.
При этом литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, вводится между анионоселективной диализной мембраной 230 и катионоселективной диализной мембраной 240, а чистая вода вводится между первой биполярной мембраной 220 и анионоселективной диализной мембраной 230, а также между катионоселективной диализной мембраной 240 и второй биполярной мембраной 250, соответственно.
Вследствие этого, когда электрический ток пропускают через устройство для биполярного электродиализа, куда вводится литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода, то между анионоселективной диализной мембраной 230 и первой биполярной мембраной 220 образуется кислый раствор, тогда как между катионоселективной диализной мембраной 240 и второй биполярной мембраной 250 образуется основной раствор, содержащий гидроксид лития. Образование и разделение кислого и основного растворов приводится ниже.
Прежде всего, на каждой из поверхностей первой биполярной мембраны 220 и второй биполярной мембраны 250 происходит гидролиз чистой воды и вследствие этого образуется ион протона и гидроксид-ион, а ион лития в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, проходит через катионоселективную диализную мембрану 240 и перемещается к катоду 260. Этот перемещающийся ион лития вместе с гидроксид-ионом, образующимся на поверхности второй биполярной мембраны 250, концентрируется между катионоселективной диализной мембраной 240 и второй биполярной мембраной 250, с образованием основного раствора, включающего гидроксид лития.
Независимо от этого, анион в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, проходит через анионоселективную диализную мембрану 230 и перемещается к аноду 210, а затем вместе с протоном, образующимся на поверхности первой биполярной мембраны 220, концентрируется между первой биполярной мембраной 220 и анионоселективной диализной мембраной 230 и образует кислый раствор.
Массовое отношение количества чистой воды и количества литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов (чистая вода: литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов) поддерживается в диапазоне от 1:1 до 1:5, в результате чего концентрация лития в полученном основном растворе может быть в пять раз выше начальной концентрации лития в этом растворе. Однако, если массовое соотношение станет больше 1:5, то полученный основной раствор будет иметь высокую концентрацию, близкую к концентрации насыщения, а это может вызывать отрицательные эффекты, такие как образование газа, ухудшение эффективности тока и тому подобное.
При этом, количество чистой воды определяется как суммарное количество чистой воды, введенное между первой биполярной мембраной 220 и анионоселективной диализной мембраной 230, а также между катионоселективной диализной мембраной 240 и второй биполярной мембраной 250.
Если количество чистой воды будет меньше этой величины, концентрация лития в основном растворе и, следовательно, разность концентраций, вызывающая диффузионную силу, может стать чрезвычайно высокой, что может привести к увеличению напряжения, уменьшению тока, снижению эффективности тока, увеличению затрат на электроэнергию и т.п. С другой стороны, если чистая вода используется в количестве, выходящем за указанные пределы, полученный основной раствор может иметь чрезвычайно низкую концентрацию и, следовательно, потребует дополнительного процесса концентрации для получения гидроксида лития и карбоната лития, что может привести к значительным затратам на электроэнергию.
Как уже упоминалось, литий в основном растворе, полученном с помощью биполярного электродиализа, концентрируется в пять или более раз до такой начальной концентрации, которая достаточно высока для того, чтобы преобразовать литий в карбонат лития в процессе карбонизации.
В частности, для преобразования лития в карбонат лития с помощью процесса карбонизации основной раствор должен иметь концентрацию лития, превышающую или равную 5 г/л, а концентрация лития, достигаемая в процессе биполярного электродиализа, больше или равна 5 г/л. В частном случае, концентрация лития, полученная путем биполярного электродиализа, может достигать более 30 г/л, и при этом, в процессе карбонизации полученного основного раствора карбонат лития может быть получен со значительным выходом. Процесс карбонизации показан ниже.
Однако, даже если концентрация лития в полученном основном растворе составляет менее 5 г/л, литий в нем может быть преобразован в карбонат лития при помощи процесса карбонизации после дополнительного процесса концентрирования.
Другими словами, если в процессе биполярного электродиализа достигается концентрация лития, достаточная для карбонизации, (т.е., после биполярного электродиализа основной раствор имеет концентрацию лития больше или равную 5 г/л), то процесс дополнительного концентрирования может быть опущен, но если концентрация лития недостаточна для карбонизации (т.е., после биполярного электродиализа основной раствор имеет концентрацию лития менее 5 г/л), то концентрация лития, достаточная для карбонизации, может быть достигнута в процессе дополнительного концентрирования; таким образом, процесс биполярного электродиализа может снизить затраты на концентрирование по сравнению с процессом испарения под действием солнечных лучей.
Процесс дополнительного концентрирования с целью получения концентрации лития, достаточной для карбонизации, проводится путем обработки полученного основного раствора методом электродиализа.
Другими словами, когда концентрация лития в процессе биполярного электродиализа недостаточна для карбонизации (т.е., после биполярного электродиализа раствор имеет концентрацию лития менее 5 г/л), литий может быть сконцентрирован до степени, достаточной для карбонизации, путем электродиализа (т.е., после электродиализа раствор будет иметь концентрацию лития больше или равную 5 г/л).
Что касается того случая, при концентрации лития менее 5 г/л, когда она меньше или равна растворимости, то использование процесса электродиализа, проводимого после биполярного электродиализа, может более снизить затраты на концентрирование лития, чем применение процесса выпаривания (в частности, выпаривания под вакуумом).
В частности, затраты энергии в процессе выпаривания под вакуумом чрезвычайно высоки ввиду образования скрытой теплоты испарения (в частности, скрытая теплота испарения воды составляет 539 ккал/кг), тогда как в процессе электродиализа излишние затраты энергии на скрытую теплоту испарения не потребляются, поскольку литий концентрируется не за счет движения ионов.
Для проведения процесса электродиализа может использоваться устройство для электродиализа, схематически показанное на Фиг. 3. В частности, когда к устройству для электродиализа подается электрический ток, то в полученном основном растворе, помещенном в это устройство, анион движется к аноду, а катион к катоду за счет эффекта электрофореза.
Этот процесс электродиализа необходимо выполнять после проведения биполярного электродиализа. Если литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, немедленно подвергается электродиализу, то примеси первичных ионов, таких как Na+, K+ и т.п., могут концентрироваться во время процесса электродиализа и осаждаться в форме хлоридов, таких как NaCl, KCl и т.п., и, следовательно, загрязнять диализную мембрану.
Осаждение хлоридов NaCl, KCl и прочих вызвано наличием Cl- в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, а значит, может быть устранено путем выполнения биполярного электродиализа перед проведением электродиализа.
Причина этого заключается в том, что, поскольку Cl- в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, заменяется на ОН- при биполярном электродиализе, то примеси первичных ионов, таких как Na+, K+и т.п., обладают повышенной растворимостью, несмотря на электро диализ, и, следовательно, не осаждаются в виде таких гидроксидов, как NaOH, KOH и прочих.
Если приводить конкретные примеры, то растворимость NaCl в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, составляет 220 г/л, однако растворимость NaOH после биполярного электродиализа возрастает до 1100 г/л.
С другой стороны, полученный после биполярного процесса электродиализа основной раствор можно обработать при помощи электродиализа и достигнуть первичного разделения на концентрированный раствор лития и обессоленный раствор. Причем, поскольку небольшое количество лития все еще остается в обессоленном растворе после первичного разделения, этот раствор может быть сконцентрирован методом обратного осмоса и снова подвергнут процессу электродиализа с целью полного извлечения оставшегося лития.
В этом случае для концентрирования раствора с низкой концентрацией может быть предпочтительным метод обратного осмоса, и процессы концентрирования и циркуляции с помощью метода обратного осмоса могут повторно выполняться во время электродиализа с целью концентрирования лития до соотношения концентраций между концентрированным раствором и обессоленным раствором (концентрированный раствор : обессоленный раствор) составляющего от 2:1 до 40:1.
Соотношение концентраций ограничено в пределах этого диапазона для того, чтобы эффективно сконцентрировать литий в процессе электродиализа. Если соотношение концентраций будет больше этого диапазона или меньше его, то ионы будут реже перемещаться во время процесса электродиализа, при этом в устройстве для электродиализа может возникнуть сопротивление, и, следовательно, температура раствора и напряжение могут возрасти.
В частности, если соотношение концентраций будет больше 40:1, то возникает диффузионная сила, обусловленная разностью концентраций, которая может чрезмерно действовать в обратном направлении, а если соотношение концентраций меньше 2:1, то диффузионная сила, действующая в обратном направлении, возникает редко, и, следовательно, движение ионов в процессе электродиализа будет крайне незначительным.
Как было упомянуто выше, концентрированный раствор, окончательно полученный в процессе биполярного электродиализа или путем дополнительного концентрирования после выполнения процесса биполярного электродиализа, содержит литий в концентрации большей или равной 5 г/л. Этот концентрированный раствор, содержащий литий в концентрации большей или равной 5 г/л (далее называемый «конечный концентрированный раствор»), подвергается процессу карбонизации и, таким образом, может быть преобразован в карбонат лития, что будет проиллюстрировано ниже.
Карбонат лития может быть легко осажден путем прибавления диоксида углерода или карбоната натрия к конечному концентрированному раствору. При этом в качестве остаточного раствора после процесса карбонизации образуется основной раствор, содержащий СО3 2-, Na+, K+, и т.п., который может использоваться в качестве исходного раствора для получения карбоната натрия, гидроксида натрия карбоната калия, гидроксида калия и т.п.
Однако, поскольку конечный концентрированный раствор представляет собой гидроксид, смешанный с примесями одновалентных ионов, таких как Na+, K+ и т.п., а также Li+, то карбонат натрия (Na2CO3), карбонат калия (K2CO3) и т.п., а также карбонат лития (Li2CO3) осаждаются вместе и смешиваются с осажденным карбонатом лития. При этом такие побочные продукты, как карбонат натрия (Na2CO3), карбонат калия (K2CO3) и т.п., могут быть удалены путем промывки горячей водой для извлечения карбоната лития с высокой степенью чистоты.
Промывка горячей водой может быть выполнена за счет использования разницы в растворимости, поскольку растворимость карбоната лития снижается при повышении температуры, в то время как растворимость карбоната натрия и карбоната калия по мере увеличения температуры возрастает. Например, растворимость карбоната лития составляет 0,85 г в 100 г воды (H2O) при 80°С, растворимость карбоната натрия равна 44 г в 100 г воды (H2O) при 80°С, а растворимость карбоната калия составляет 140 г в 100 г воды (H2O) при 80°С.
Примеси таких одновалентных ионов, как Na+, K+ и т.п. могут быть легко удалены путем использования разницы в растворимости без использования специальных веществ. Однако небольшое количество лития, растворенного в остаточном растворе, может присутствовать даже после промывки горячей водой и, соответственно, для полного извлечения лития остаточный раствор можно подвергнуть процессу электродиализа и использовать повторно.
Варианты осуществления настоящего изобретения подробно поясняются на Фиг. 1-3 настоящего изобретения, при этом каждый вариант осуществления настоящего изобретения может выполняться отдельно, хотя возможны различные другие варианты осуществления изобретения. Таким образом, вышеупомянутые объяснения являются примерными во всех случаях их использования и настоящее изобретение ими не ограничивается.

Claims (69)

1. Способ получения гидроксида лития, содержащий
химическую очистку литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов и
проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразование лития в гидроксид лития,
где биполярный электродиализ осуществляют с использованием устройства для биполярного электродиализа, включающего анодную камеру, которая содержит анод, первую биполярную мембрану, анионоселективную диализную мембрану, катионоселективную диализную мембрану, вторую биполярную мембрану, катодную камеру, содержащую катод, в последовательном порядке, резервуар для кислого раствора снаружи анодной камеры и резервуар для основного раствора снаружи катодной камеры, и где раствор между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для кислого раствора, а раствор между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для основного раствора,
стадия выполнения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразования лития в гидроксид лития включает в себя введение в устройство для биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, между анионоселективной диализной мембраной и катионоселективной диализной мембраной, и введение чистой воды между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной соответственно; и пропускание электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, причем
литийсодержащий раствор выбран из группы, включающей раствор для экстракции лития, растворенного в морской воде, технологический раствор для утилизации отработанных литиевых батарей, раствор для экстракции литиевой руды, соляной раствор и их комбинацию, причем
массовое соотношение количества чистой воды и количества литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, составляет от 1:1 до 1:5.
2. Способ получения гидроксида лития по п. 1, где
стадия пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют двухвалентные ионы, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, содержащего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, включает
гидролиз чистой воды на каждой из поверхностей первой биполярной мембраны и второй биполярной мембраны с образованием протона и гидроксид-иона; прохождение иона лития в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через катионоселективную диализную мембрану и перемещение его в направлении катода; и
концентрирование гидроксид-иона, образующегося на поверхности второй биполярной мембраны, и иона лития, перемещающегося между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, с образованием основного раствора, содержащего гидроксид лития;
прохождение аниона в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через анионоселективную диализную мембрану и перемещение его в направлении анода; и
концентрирование протона, образующегося на поверхности первой биполярной мембраны, и аниона, перемещающегося между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной с образованием кислого раствора.
3. Способ получения гидроксида лития по п. 1, где
на стадии пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют двухвалентные ионы, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и основного раствора, содержащего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной,
концентрация лития в растворе, содержащем гидроксид лития, превышает или равна 5 г/л.
4. Способ получения гидроксида лития по п. 1, где
после стадии проведения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразования лития в гидроксид лития,
этот способ дополнительно включает
концентрирование раствора, содержащего гидроксид лития, до его кристаллизации и
сушку кристаллизованного гидроксида лития с целью получения гидроксида лития в порошкообразной форме.
5. Способ получения гидроксида лития по п. 1, который дополнительно содержит стадию проведения электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития, содержащегося в нем,
после стадии выполнения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразования лития в гидроксид лития.
6. Способ получения гидроксида лития по п. 5, где
на стадии проведения электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития,
остаточный раствор, полученный после проведения электродиализа, концентрируют методом обратного осмоса и повторно используют в процессе электродиализа.
7. Способ получения гидроксида лития по п. 1, где химическая очистка литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, включает
стадию первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденного гидроксида кальция; и
стадию вторичной химической очистки очищенного при помощи первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденных каустической соды, карбоната натрия или сульфата натрия.
8. Способ получения гидроксида лития по п. 1, где
на стадии химической очистки литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов удаляемые примеси двухвалентных ионов представляют собой по меньшей мере один тип иона из группы, включающей ион магния, ион серной кислоты и ион кальция.
9. Способ получения карбоната лития, содержащий химическую очистку литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов;
проведение биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирование лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразование лития в гидроксид лития; а также
процесс карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития с целью осаждения карбоната лития,
где биполярный электродиализ осуществляют с использованием устройства для биполярного электродиализа, включающего анодную камеру, которая содержит анод, первую биполярную мембрану, анионоселективную диализную мембрану, катионоселективную диализную мембрану, вторую биполярную мембрану, катодную камеру, содержащую катод, в последовательном порядке, резервуар для кислого раствора, снаружи анодной камеры, и резервуар для основного раствора, снаружи катодной камеры, и где раствор между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для кислого раствора, а раствор между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной циркулирует через резервуар для основного раствора,
стадия выполнения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразование лития в гидроксид лития включает в себя введение в устройство для биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, между анионоселективной диализной мембраной и катионоселективной диализной мембраной, и введение чистой воды между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и между второй биполярной мембраной и катионоселективной диализной мембраной соответственно; и пропускание электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и с образованием основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, причем
литийсодержащий раствор может быть выбран из группы, включающей раствор для экстракции лития, растворенного в морской воде, технологический раствор для утилизации отработанных литиевых батарей, раствор для экстракции литиевой руды, соляного раствора и их комбинацию, причем
массовое соотношение количества чистой воды и количества литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, составляет от 1:1 до 1:5, причем
на стадии пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, концентрация лития в растворе, содержащем гидроксид лития, превышает или равна 5 г/л.
10. Способ получения карбоната лития по п. 9, где стадия пропускания электрического тока через устройство для биполярного электродиализа, куда введены литийсодержащий раствор, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, и чистая вода с образованием кислого раствора между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной и с образованием основного раствора, включающего гидроксид лития, между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной включает
гидролиз чистой воды на каждой из поверхностей первой биполярной мембраны и второй биполярной мембраны с образованием протона и гидроксид-иона;
прохождение иона лития в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через катионоселективную диализную мембрану и перемещение его в направлении катода; и
концентрирование гидроксид-иона, образующегося на второй биполярной мембране и иона лития, перемещающегося между катионоселективной диализной мембраной и второй биполярной мембраной, с образованием основного раствора, содержащего гидроксид лития;
прохождение аниона в литийсодержащем растворе, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, через анионоселективную диализную мембрану и перемещение его в направлении анода; и
концентрирование протона, образующегося на поверхности первой биполярной мембраны, и аниона, перемещающегося между первой биполярной мембраной и анионоселективной диализной мембраной, с образованием кислого раствора.
11. Способ получения карбоната лития по п. 9, где
после стадии проведения биполярного электродиализа литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, концентрирования лития в литийсодержащем растворе и одновременно преобразования лития в гидроксид лития,
этот способ дополнительно включает
проведение электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития.
12. Способ получения карбоната лития по п. 9, где
на стадии проведения электродиализа раствора, содержащего гидроксид лития, с целью концентрирования лития в растворе, содержащем гидроксид лития,
остаточный раствор, полученный после проведения электродиализа, концентрируют методом обратного осмоса и повторно используют в процессе электродиализа.
13. Способ получения карбоната лития по п. 9, где
стадия карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития, с целью осаждения карбоната лития проводится путем
введения карбоната натрия или диоксида углерода в раствор, содержащий гидроксид лития.
14. Способ получения карбоната лития по п. 9, где
после стадии карбонизации раствора, содержащего гидроксид лития, с целью осаждения карбоната лития
этот способ дополнительно включает удаление примесей одновалентных ионов из осажденного карбоната лития.
15. Способ получения карбоната лития по п. 14, где
стадия удаления примесей одновалентных ионов из осажденного карбоната лития представляет собой промывку горячей водой с использованием разницы в растворимости.
16. Способ получения карбоната лития по п. 15, где
на стадии промывки осажденного карбоната лития горячей водой с целью получения карбоната лития, из которого удаляют примеси одновалентных ионов,
остаточный раствор, полученный после промывки горячей водой, используют на стадии карбонизации.
17. Способ получения карбоната лития по п. 9, где химическая очистка литийсодержащего раствора, из которого удаляют примеси двухвалентных ионов, включает
первичную химическую очистку литийсодержащего раствора от осажденного гидроксида кальция; а также
вторичную химическую очистку очищенного при помощи первичной химической очистки литийсодержащего раствора от осажденных каустической соды, карбоната натрия или сульфата натрия.
18. Способ получения карбоната лития по п. 9, где
на стадии химической очистки литийсодержащего раствора с целью удаления примесей двухвалентных ионов удаляемые примеси двухвалентных ионов представляют собой
по меньшей мере один тип иона из группы, включающей ион магния, ион серной кислоты и ион кальция.
RU2017142987A 2015-05-13 2016-05-11 Способ получения гидроксида лития и карбоната лития RU2683080C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150066922A KR101711854B1 (ko) 2015-05-13 2015-05-13 수산화리튬 및 탄산리튬의 제조 방법
KR10-2015-0066922 2015-05-13
PCT/KR2016/004926 WO2016182337A1 (ko) 2015-05-13 2016-05-11 수산화리튬 및 탄산리튬의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2683080C1 true RU2683080C1 (ru) 2019-03-26

Family

ID=57248242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142987A RU2683080C1 (ru) 2015-05-13 2016-05-11 Способ получения гидроксида лития и карбоната лития

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10661227B2 (ru)
EP (1) EP3326974B1 (ru)
JP (1) JP6611824B2 (ru)
KR (1) KR101711854B1 (ru)
CN (2) CN114212807A (ru)
AU (1) AU2016260224B2 (ru)
CA (1) CA2985981C (ru)
CL (1) CL2017002876A1 (ru)
HU (1) HUE053788T2 (ru)
PL (1) PL3326974T3 (ru)
RU (1) RU2683080C1 (ru)
WO (1) WO2016182337A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786259C1 (ru) * 2019-07-19 2022-12-19 Юонг ЧХОН Способ получения гидроксида лития

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2855735B1 (en) 2012-05-30 2018-03-07 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium carbonate
PT2971252T (pt) 2013-03-15 2021-04-06 Nemaska Lithium Inc Processos para preparar hidróxido de lítio
KR102195934B1 (ko) 2013-10-23 2020-12-29 네마스카 리튬 인코포레이션 리튬 카보네이트의 제조방법
ES2743245T3 (es) 2014-02-24 2020-02-18 Nemaska Lithium Inc Procedimientos para tratar materiales que contienen litio
CA2940509A1 (en) 2016-08-26 2018-02-26 Nemaska Lithium Inc. Processes for treating aqueous compositions comprising lithium sulfate and sulfuric acid
CN106495188B (zh) * 2016-10-28 2017-08-08 荆门市格林美新材料有限公司 氢氧化锂制备系统
CN106430256B (zh) * 2016-10-28 2017-08-08 荆门市格林美新材料有限公司 氢氧化锂制备系统
US10604414B2 (en) 2017-06-15 2020-03-31 Energysource Minerals Llc System and process for recovery of lithium from a geothermal brine
KR102043775B1 (ko) * 2017-09-26 2019-11-12 주식회사 포스코 탄산 리튬의 제조 방법
CN107720785A (zh) * 2017-10-18 2018-02-23 中国科学院青海盐湖研究所 一种基于膜分离耦合法的电池级氢氧化锂制备方法
CN107720786A (zh) * 2017-10-18 2018-02-23 中国科学院青海盐湖研究所 一种基于膜分离耦合法的电池级氢氧化锂制备方法
WO2019100159A1 (en) 2017-11-22 2019-05-31 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing hydroxides and oxides of various metals and derivatives thereof
CN111479778A (zh) * 2017-12-14 2020-07-31 浦项产业科学研究院 氢氧化锂的制备方法和碳酸锂的制备方法
KR102044330B1 (ko) * 2017-12-22 2019-11-13 주식회사 포스코 수산화리튬의 제조방법
KR102044329B1 (ko) * 2017-12-22 2019-11-13 주식회사 포스코 인산리튬의 제조방법
US11655150B2 (en) 2017-12-22 2023-05-23 Posco Co., Ltd Preparation method for lithium phosphate, preparation method for lithium hydroxide, and preparation method for lithium carbonate
KR102044331B1 (ko) * 2017-12-22 2019-11-13 주식회사 포스코 탄산리튬의 제조방법
CN113165894A (zh) * 2018-10-01 2021-07-23 里德先进材料有限公司 含锂盐水的处理
US11634826B2 (en) 2018-12-21 2023-04-25 Mangrove Water Technologies Ltd. Li recovery processes and onsite chemical production for Li recovery processes
CN109650414B (zh) * 2019-01-18 2020-01-14 成都开飞高能化学工业有限公司 高杂质锂源制备电池级、高纯级的氢氧化锂和碳酸锂的方法及系统
CN109850927B (zh) * 2019-03-29 2021-04-20 四川顺应动力电池材料有限公司 一种制取高纯氢氧化锂的方法
KR102186074B1 (ko) * 2019-09-11 2020-12-07 대진대학교 산학협력단 전기투석에 의한 리튬의 농축 방법
WO2021053514A1 (en) 2019-09-16 2021-03-25 InCoR Lithium Selective lithium extraction from brines
RU2713360C2 (ru) * 2019-09-25 2020-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "Экостар-Наутех" Способ получения моногидрата гидроксида лития из рассолов
KR102049095B1 (ko) * 2019-10-15 2020-01-22 한국지질자원연구원 황산리튬으로부터 수산화리튬의 직접 제조 방법
US12157929B2 (en) 2020-02-06 2024-12-03 Schlumberger Technology Corporation Integrated lithium extraction
CN111394745A (zh) * 2020-03-25 2020-07-10 意定(上海)信息科技有限公司 一种从含锂低镁卤水中制备氢氧化锂的方法
CN111530292B (zh) * 2020-05-12 2021-12-14 上海统洁环保科技有限公司 一种制备电池级氢氧化锂的膜装置及方法
KR102405778B1 (ko) * 2020-05-13 2022-06-07 타운마이닝리소스주식회사 리튬 이차전지의 폐 전극재로부터 리튬을 회수하여 탄산리튬을 제조하는 방법
CN113694733B (zh) * 2020-05-20 2022-11-25 国家能源投资集团有限责任公司 一种基于双极膜电渗析装置的锂分离方法
KR20220026292A (ko) * 2020-08-25 2022-03-04 재단법인 포항산업과학연구원 리튬을 함유하는 원료에서 수산화리튬을 제조하는 방법
WO2022087655A1 (en) * 2020-10-27 2022-05-05 Galaxy Resources Limited Recovery of lithium from aqueous solutions
KR102468033B1 (ko) * 2020-12-17 2022-11-16 대진대학교 산학협력단 황산리튬 폐액으로부터 수산화리튬 및 황산의 회수방법
CN112551557A (zh) * 2020-12-29 2021-03-26 上海东硕环保科技股份有限公司 垃圾焚烧飞灰资源化组合装置及其使用方法
KR102358882B1 (ko) * 2021-04-29 2022-02-08 두산중공업 주식회사 탈염 전기흡착식 결정 제조방법
EP4395919A1 (de) * 2021-09-03 2024-07-10 K-UTEC AG Salt Technologies Verfahren zur erzeugung von lithiumhydroxid oder einer wässerigen lösung desselben unter verwendung eines lithiumsalz-haltigen rohwassers, damit erzeugtes produkt und entsprechende verwendung
JP7060899B1 (ja) 2021-09-30 2022-04-27 株式会社アサカ理研 廃リチウムイオン電池からのリチウム回収システム
JP7084669B1 (ja) 2022-01-14 2022-06-15 株式会社アサカ理研 廃リチウムイオン電池からリチウムを回収する方法
KR102577992B1 (ko) * 2021-10-25 2023-09-12 주식회사 포스코 리튬 함유 용액으로부터 리튬의 회수방법
EP4186997A1 (en) 2021-11-26 2023-05-31 K-UTEC AG Salt Technologies Preparation of lithium hydroxide
CN117337211A (zh) * 2022-01-14 2024-01-02 户田工业株式会社 氢氧化锂的制造方法
CN114380431A (zh) * 2022-01-17 2022-04-22 桐乡市思远环保科技有限公司 一种从海水中回收锂的方法
CN114634169B (zh) * 2022-03-14 2023-03-21 浙江志澄环境资源科技有限公司 一种化学沉淀和置换电渗析的藕合提锂方法
CN114890512B (zh) * 2022-04-02 2023-03-31 倍杰特集团股份有限公司 一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法
GB202207568D0 (en) 2022-05-24 2022-07-06 Fujifilm Mfg Europe Bv Membranes
FR3139563A1 (fr) 2022-09-08 2024-03-15 Eurodia Industrie Procédé de préparation d’hydroxyde de lithium, et installation pour la mise en œuvre du procédé
KR20240091511A (ko) * 2022-12-14 2024-06-21 포스코홀딩스 주식회사 전기 투석 장치 및 수산화리튬의 제조방법
KR102763661B1 (ko) * 2023-12-06 2025-02-05 대진대학교 산학협력단 폐리튬전지 습식 재활용 공정에서 발생하는 황산나트륨 폐액의 순환재활용 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157338C2 (ru) * 1998-08-24 2000-10-10 Закрытое акционерное общество "Экостар-Наутех" Способ получения гидроксида лития высокой степени чистоты из природных рассолов
US20120055806A1 (en) * 2009-02-24 2012-03-08 Josef Fischer Method for purifying lithium-containing waste waters during the continuous manufacture of lithium transition metal phosphates
KR20120063069A (ko) * 2010-12-07 2012-06-15 재단법인 포항산업과학연구원 염수로부터 고순도 수산화리튬과 탄산리튬 제조 방법
JP2012171827A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Jx Nippon Mining & Metals Corp リチウム含有水溶液からのリチウム回収方法
RU2470878C2 (ru) * 2008-11-17 2012-12-27 Роквуд Литиэм Инк. Восстановление лития из водных растворов
WO2013159194A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium hydroxide
WO2013177680A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium carbonate
WO2014138933A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium hydroxide

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331236B1 (en) * 1998-07-21 2001-12-18 Archer Daniels Midland Company Electrodialysis of salts for producing acids and bases
JP2009231238A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Panasonic Corp 廃棄電解液のリサイクル方法
JP2009270189A (ja) 2008-05-07 2009-11-19 Kee:Kk 高純度水酸化リチウムの製法
US8741256B1 (en) * 2009-04-24 2014-06-03 Simbol Inc. Preparation of lithium carbonate from lithium chloride containing brines
JP2011031232A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Kee:Kk 水酸化リチウムの製造方法
KR20120031889A (ko) 2010-09-27 2012-04-04 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 탄산 Ｌｉ 의 정제 방법
KR101829759B1 (ko) * 2011-12-30 2018-02-20 재단법인 포항산업과학연구원 해수 내 리튬을 회수하는 방법
KR101370633B1 (ko) 2012-02-10 2014-03-10 주식회사 포스코 리튬 화합물 회수 장치, 리튬 화합물의 회수 방법 및 리튬 화합물의 회수 시스템
KR101405486B1 (ko) * 2012-04-05 2014-06-13 주식회사 포스코 수산화리튬의 제조 방법 및 이를 이용한 탄산리튬의 제조 방법
CN103882468B (zh) 2014-03-28 2016-03-02 中国科学技术大学 一种由碳酸锂生产氢氧化锂的电解-双极膜电渗析系统及其生产方法
CN103864249B (zh) 2014-03-28 2015-06-24 中国科学技术大学 一种由盐湖卤水提取氢氧化锂的方法
CN104557621B (zh) * 2014-12-23 2017-12-22 浙江威拓精细化学工业有限公司 一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法
KR101700684B1 (ko) 2015-04-30 2017-01-31 재단법인 포항산업과학연구원 수산화리튬, 및 탄산리튬의 제조 방법 및 그 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157338C2 (ru) * 1998-08-24 2000-10-10 Закрытое акционерное общество "Экостар-Наутех" Способ получения гидроксида лития высокой степени чистоты из природных рассолов
RU2470878C2 (ru) * 2008-11-17 2012-12-27 Роквуд Литиэм Инк. Восстановление лития из водных растворов
US20120055806A1 (en) * 2009-02-24 2012-03-08 Josef Fischer Method for purifying lithium-containing waste waters during the continuous manufacture of lithium transition metal phosphates
KR20120063069A (ko) * 2010-12-07 2012-06-15 재단법인 포항산업과학연구원 염수로부터 고순도 수산화리튬과 탄산리튬 제조 방법
JP2012171827A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Jx Nippon Mining & Metals Corp リチウム含有水溶液からのリチウム回収方法
WO2013159194A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium hydroxide
WO2013177680A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium carbonate
WO2014138933A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing lithium hydroxide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786259C1 (ru) * 2019-07-19 2022-12-19 Юонг ЧХОН Способ получения гидроксида лития

Also Published As

Publication number Publication date
JP6611824B2 (ja) 2019-11-27
KR20160133860A (ko) 2016-11-23
EP3326974A4 (en) 2019-05-01
CN107614435A (zh) 2018-01-19
CA2985981A1 (en) 2016-11-17
US20180147531A1 (en) 2018-05-31
JP2018520971A (ja) 2018-08-02
CA2985981C (en) 2021-10-26
EP3326974B1 (en) 2021-01-20
AU2016260224B2 (en) 2018-11-08
HUE053788T2 (hu) 2021-07-28
WO2016182337A1 (ko) 2016-11-17
EP3326974A1 (en) 2018-05-30
PL3326974T3 (pl) 2021-07-12
CL2017002876A1 (es) 2018-06-08
US10661227B2 (en) 2020-05-26
AU2016260224A1 (en) 2017-12-07
CN114212807A (zh) 2022-03-22
KR101711854B1 (ko) 2017-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2683080C1 (ru) Способ получения гидроксида лития и карбоната лития
RU2684384C1 (ru) Способ и устройство для производства гидроксида лития и карбоната лития
CN110065958B (zh) 一种集成选择性电渗析和选择性双极膜电渗析处理盐湖卤水制备氢氧化锂的方法
KR101674393B1 (ko) 수산화리튬 및 탄산리튬 제조방법
JP5611261B2 (ja) Ｋ及びＭｇの回収方法及び装置
CN103864249A (zh) 一种由盐湖卤水提取氢氧化锂的方法
RU2751710C2 (ru) Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития или хлорид лития
WO2016175613A1 (ko) 수산화리튬, 및 탄산리튬의 제조 방법 및 그 장치
EP0134118A3 (en) A membrane process for converting sodium sulfate into sulfuric acid and sodium carbonate
CN111762954A (zh) 一种高含盐废水处理方法
AU2022251006B2 (en) A method for producing high purity lithium hydroxide monohydrate
EP3204333A1 (en) Process for producing ammonia
CN108002490A (zh) 一种从浓海水中提取粗盐的方法
CN218778813U (zh) 生活垃圾连碳捕捉系统
EP4316632A1 (en) System for the production of lithium hydroxide (lioh) directly from lithium chloride (lici), without the need for the intermediate production of lithium carbonate or the like
WO2023249955A1 (en) Carbon dioxide negative direct lithium extraction (dle) process: bipolar electrodialysis (bped) to lithium hydroxide monohydrate and lithium carbonate
WO2024214622A1 (ja) 低品位炭酸リチウムから高純度リチウム塩を得る方法
KR20240112878A (ko) 직접 리튬 추출을 위한 시스템 및 방법
CN116947238A (zh) 一种高盐废水资源化回收方法及系统
CN107601531A (zh) 一种苦咸水浓缩液的处理方法