本發明涉及一種用于從天然或合成生成的鹽水中回收鋰的方法和系統。特別地，該方法包括在超濾步驟之前調節進料的離子濃度。

背景技術：

1、本說明書中引用了若干項專利、專利申請和出版物以便更全面地描述本發明所涉及的技術發展水平。這些專利、專利申請和出版物中的每一者的全部公開內容均通過引用并入本文。

2、鋰(li)是高能量密度鋰離子電池中的關鍵組分。鋰離子電池用于各種應用中，包括電動車輛、計算機和能量儲存裝置等。預期在可預見的未來全球對鋰的需求增加。當前，工業規模的li提取技術采用化學處理，隨后是基于蒸發的工藝，以從不同的天然來源和再循環來源中回收鋰，這是耗時的并且需要大占用面積的操作。此外，需要大量的水蒸發來回收li，并且大多數天然li來源是在清潔水供應有限的干旱地區。為了加速蒸發過程并且回收水，已經應用了工程化工藝，如熱蒸發隨后冷凝，但這些仍然是能量低效的。

3、已經描述了用于從天然來源和再循環來源中回收鋰的各種基于膜的方法。美國專利號10,450,633(‘633)描述了一種用于從酸溶液中回收li的基于膜的方法。‘633中描述的處理步驟是使酸性鋰溶液通過納濾(nf)膜單元，其中酸和鋰溶液的一部分滲透穿過nf膜。美國專利號6,004,464描述了一種從水軟化樹脂單元中進行鹽水回收的方法，該方法包括將含氯化物的鹽水酸化到0.5-6的ph范圍并且然后將具有單價陽離子和多價陰離子的鹽(如na2so4)添加到該ph經調節的鹽水。cn?112,850,851描述了一種從na2so4型鹽湖鹽水中進行li分離的方法，該方法涉及將氯離子(cl-)鹽添加到鹽水并且在7.5-11.0的ph范圍內將其泵送通過nf系統以獲得優異的li+/mg2+分離。cn?108,063,295描述了一種使用鹽酸從電池源中提取li和其他重金屬的方法，其中將li2so4添加到該酸性進料以在攪拌下反應約30分鐘以生成licl和caso4，licl和caso4進一步使用nf膜來分離。

4、然而，對于特定進料，特別是包括多價陰離子(例如so42-、co32-)的進料和位于缺水地區的進料，仍然需要具有高鋰回收率的更好的水管理方法。

技術實現思路

1、因此，本文提供了一種回收鋰離子的方法，該方法包括提供初始進料，該初始進料具有鋰離子的溶解質量以及(a)單價陰離子與鋰離子的初始比率、(b)多價陽離子與鋰離子的初始比率和(c)小于1的單價陰離子與多價陰離子的初始比率。該方法包括將一種或多種鹽添加到初始進料中以產生經調節的進料，該經調節的進料具有在1與7之間的ph以及大于單價陰離子與鋰離子的初始比率的單價陰離子與鋰離子的經調節的比率。該方法進一步包括使該經調節的進料的一部分通過膜單元以產生第一出口流和第二出口流，其中該初始進料中存在的鋰質量的至少一半被分配到該第一出口流中，并且該第一出口流具有小于多價陽離子與鋰離子的該初始比率的一半小的多價陽離子與鋰離子的比率。

2、本文進一步提供了一種用于回收鋰的系統，該系統包括：用于提供具有鋰離子的溶解質量的初始進料的裝置，其中該初始進料含有(a)單價陰離子與鋰離子的初始比率、(b)多價陽離子與鋰離子的初始比率和(c)小于1的單價陰離子與多價陰離子的初始比率；用于將一種或多種鹽添加到該初始進料中以產生經調節的進料的裝置，該經調節的進料具有在1與7之間的ph以及大于單價陰離子與鋰離子的初始比率的單價陰離子與鋰離子的經調節的比率；膜過濾器單元；以及用于使該經調節的進料的一部分通過該膜過濾器單元以產生第一出口流和第二出口流的裝置，其中該初始進料中存在的鋰離子質量的至少一半被分配到該第一出口流中，并且該第一出口流具有小于多價陽離子與鋰離子的初始比率的一半的多價陽離子與鋰離子的比率。該系統可選地可以進一步包括：用于將該第二出口流進行分級以形成富含選自單價陰離子和多價陽離子的離子的部分的裝置，以及用于使該經富集的部分的至少一部分再循環到該經調節的進料中的裝置。

3、表征本發明的新穎性的優點和特征在所附權利要求中被特別地指出并且形成權利要求的一部分。然而，為了更好地理解本發明、其優點以及通過其使用而獲得的目的，應參考形成本發明另一部分的附圖并參考伴隨的描述性內容，其中展示并描述了本發明的一個或多個優選實施例。

技術特征：

1.一種回收鋰的方法，所述方法包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的方法，其中，一種或多種鹽到所述初始進料的所述添加產生大于多價陽離子與鋰離子的所述初始比率的多價陽離子與鋰離子的經調節的比率。

3.如權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述初始進料中的大多數多價陰離子是硫酸根離子，并且所述初始進料中的單價陰離子與多價陰離子的所述比率小于0.5。

4.如權利要求1、2或3中任一項所述的方法，其進一步包括合并所述初始進料與額外的水，使得所述經調節的進料中的多價陰離子的摩爾濃度小于所述初始進料中的多價陰離子的摩爾濃度的90％。

5.如任一前述權利要求所述的方法，其中，所述經調節的進料包含所述初始進料、添加的鹽以及已經滲透穿過所述膜單元的膜的液體的至少一部分。

6.如任一前述權利要求所述的方法，其中，所述膜包括選自由以下各項組成的組的聚合物層：全芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、磺化聚砜、磺化聚醚砜和聚磺酰胺。

7.如任一前述權利要求所述的方法，其進一步包括將所述第二出口流進行分級以形成富含選自單價陰離子和多價陽離子的離子的部分的步驟，并且其中所述分級步驟使用選自超濾膜和離子交換樹脂的部件。

8.如權利要求7所述的方法，其中，使所述經富集的部分的至少一部分再循環，并且所述經調節的進料包含所述初始進料和所述經富集的部分的至少一部分。

9.如任一前述權利要求所述的方法，其進一步包括通過脫水將所述第一出口流濃縮以產生增加的溶解鋰的濃度。

10.如任一前述權利要求所述的方法，其中，所述第一出口流包含至少一種除鋰之外的單價陽離子，并且進一步包括將所述第一出口流分級成兩種溶液的步驟，其中所述兩種溶液之一包括與所述第一出口流中的鋰離子摩爾濃度相比增加的鋰離子摩爾濃度以及與所述第一出口流中的所述單價陽離子的摩爾濃度相比降低的所述單價陽離子的摩爾濃度。

11.如任一前述權利要求所述的方法，其進一步包括從所述第一出口流中提取鋰的步驟。

12.一種用于回收鋰的系統，所述系統包括：

13.如權利要求12所述的系統，其進一步包括：

14.如權利要求12所述的系統，其進一步包括：

15.一種用于回收鋰的系統，所述系統包括：

技術總結
本文提供了一種以改進的質量回收率和高純度選擇性地回收鋰的方法和系統。該方法包括提供初始進料，該初始進料具有鋰離子的溶解質量以及(i)單價陰離子與鋰離子的初始比率、(ii)多價陽離子與鋰離子的初始比率和(iii)小于1的單價陰離子與多價陰離子的初始比率；將一種或多種鹽添加到該初始進料中以產生經調節的進料，該經調節的進料具有在1與7之間的pH以及大于單價陰離子與鋰離子的該初始比率的單價陰離子與鋰離子的經調節的比率；以及使該經調節的進料的一部分通過膜過濾器單元以產生第一出口流和第二出口流，其中該初始進料中存在的鋰離子質量的至少一半被分配到該第一出口流中，并且該第一出口流具有小于多價陽離子與鋰離子的該初始比率的一半的多價陽離子與鋰離子的比率；以及從該第一出口流中提取這些鋰離子。

技術研發人員：T·查特吉,S·瓊斯,M·奧爾森,T·M·貝克特爾
受保護的技術使用者：DDP特種電子材料美國有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24