鋰回收裝置及其回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于回收如海水等溶液中的鋰的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)計(jì)最近成為熱門話題的有價(jià)金屬礦物資源的枯竭問(wèn)題將在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為人 類文明發(fā)展的泮腳石。
[0003] 考慮到這種鋰礦物資源的經(jīng)濟(jì)效益，陸地上的采礦量在全世界范圍內(nèi)不超過(guò)410 萬(wàn)噸，是預(yù)計(jì)在10年內(nèi)枯竭的稀有資源。
[0004] 這種鋰礦物資源只集中在部分國(guó)家，在鋰資源儲(chǔ)量極少的韓國(guó)等地方采用從礦石 和鹽湖中開采鋰的方法并不現(xiàn)實(shí)。
[0005] 但是，在海水溶解資源中的鋰只有0.17mg/T-但全部溶解量為2300億噸，其量并 不少。
[0006] 因此，選擇性地只提取被溶解于海水的特定有價(jià)金屬離子的礦物回收技術(shù)是通過(guò) 降低海外資源的依賴度和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的資源供給，充分體現(xiàn)作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的成長(zhǎng)動(dòng)力的價(jià) 值，且有利于未來(lái)國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)。
[0007] 回收海水中的有價(jià)金屬的技術(shù)相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)大部分是針對(duì)用于對(duì)特定金屬離 子進(jìn)行選擇性地去除的無(wú)機(jī)或者有機(jī)物質(zhì)的離子交換及吸附技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。
[0008] 特別是，一般通過(guò)將作為鋰離子分子篩的如錳氧化物等的無(wú)機(jī)化合物粒子嵌入 (embeded)于如聚氯乙?。╬olyvinyl chloride，PVC)等的聚合物中，或者裝在以聚合物膜 形成的存儲(chǔ)體并選擇性地進(jìn)行離子交換后進(jìn)行酸處理的技術(shù)來(lái)進(jìn)行回收。
[0009] 所述現(xiàn)有技術(shù)在提取海水中的鋰離子時(shí)具有高回收率的優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 但是，由于吸附特定離子所需的時(shí)間很長(zhǎng)，其經(jīng)濟(jì)效益和效率很低，而且在如離子 的分離工序等的離子回收的后處理工序中需使用如酸等的毒性物質(zhì)，引起組織的腐蝕和環(huán) 境污染等問(wèn)題的缺點(diǎn)。
[0011] 為解決上述問(wèn)題，由本申請(qǐng)的發(fā)明人提出了韓國(guó)專利授權(quán)第101136816號(hào)。
[0012] 所述技術(shù)具備可吸附如鋰等的金屬離子的電極模塊，通過(guò)栗來(lái)將含有金屬離子的 溶液流動(dòng)到電極模塊，使得鋰離子附著在具有負(fù)極性的電極模塊。
[0013] 另外，當(dāng)分離被附著的鋰離子時(shí)，通過(guò)更換電極的極性來(lái)將鋰離子從電極模塊分 離，從而能夠回收如海水等溶液中的鋰。
[0014] 但是，如上所述的現(xiàn)有技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)大型化，而且具有難以滿足能源效益和經(jīng)濟(jì) 效益的期待的缺點(diǎn)。
[0015] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1 :韓國(guó)授權(quán)專利第10-1136816號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0018] 為了解決如上所述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大型化，而 且能源效益和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)異的鋰回收裝置及其方法。
[0019] 而且，本發(fā)明的目的在于提供一種可穩(wěn)定運(yùn)行的、且在脫附、吸附鋰離子時(shí)可長(zhǎng)期 使用的鋰回收裝置及其方法。
[0020] (二）技術(shù)方案
[0021] 在本發(fā)明中，在將具有鐵網(wǎng)或沖孔板形狀的、不銹鋼材質(zhì)（或者在具有導(dǎo)電性的 材料上涂覆如鎳或鉻等的耐蝕性強(qiáng)的材料的金屬載體）的載體表面涂覆含有錳氧化物的 吸附劑的第一電極和與第一電極相對(duì)設(shè)置的第二電極浸泡在含有鋰的液體中的狀態(tài)下，對(duì) 第一電極和第二電極施加電來(lái)移動(dòng)鋰，從而使鋰吸附在第一電極的吸附劑上。
[0022] 而且，在本發(fā)明中，當(dāng)在具有鐵網(wǎng)或沖孔板形狀的、不銹鋼材質(zhì)的載體表面涂覆含 有錳氧化物的吸附劑時(shí)，提供通過(guò)在錳氧化物顆粒之間保持強(qiáng)粘結(jié)，以使粉末狀錳氧化物 在反復(fù)或長(zhǎng)期使用時(shí)也不會(huì)脫離，由此吸附性也會(huì)增加的電極，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鋰的順利回 收和脫離。
[0023] 為提供所述電極，在本發(fā)明中提供一種具有顯著地改善反復(fù)使用性和長(zhǎng)期使用性 的電極的裝置，所述電極是通過(guò)使用一種與鋰錳氧化物的前驅(qū)體原料一同混合并涂覆在載 體的表面上，來(lái)牢固地固定在低于將所述前驅(qū)體轉(zhuǎn)換為鋰錳氧化物的溫度下熔融而生成的 鋰猛氧化物顆粒的改善劑（enhancer)，從而大大提高涂覆于金屬載體的鋰猛氧化物的粘著 性，由此顯著地改善反復(fù)使用性和長(zhǎng)期使用性。
[0024] 而且，在本發(fā)明中，與所述改善劑一同使用金屬氧化物螯合劑的情況下，在載體表 面涂覆吸附劑時(shí)，更容易分散吸附劑，而且增加吸附劑與改善劑的混合性，整個(gè)表面會(huì)被涂 覆更均勻的顆粒，因此尺寸可控性優(yōu)異，從而能夠減少由尺寸不均勻?qū)е碌淖杩顾鸬?表面的損傷。
[0025] 通過(guò)所述各種形式的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大型化，而且能源效益和經(jīng)濟(jì)效益 優(yōu)異的鋰回收裝置。
[0026] 這種本發(fā)明的鋰回收裝置包括第一電極，其浸泡在含有鋰的液體中，具有板型鐵 網(wǎng)或沖孔板形狀的不銹鋼材質(zhì)的載體表面涂覆含有錳氧化物的吸附劑。
[0027] 并且，所述鋰回收裝置包括第二電極，其浸泡在含有鋰的液體中，與所述第一電極 有間隔地相對(duì)設(shè)置，且被施加電；
[0028] 并且，所述鋰回收裝置包括電源供給裝置，其可對(duì)第一電極和第二電極施加電，對(duì) 第一電極和第二電極分別施加負(fù)極（一極）和正極（+極），然后通過(guò)改變電的極性，使第一 電極被施加正極（+極），第二電極被施加負(fù)極（一極）。
[0029] 優(yōu)選地，將兩面涂覆有錳氧化物吸附劑的金屬電極的第一電極和第二電極重復(fù)配 置。
[0030] 而且，如果是大型的結(jié)構(gòu)，則不會(huì)將第一電極和第二電極重復(fù)地配置，而是將裝入 且支撐第一電極的船舶或者外部支撐體模塊的整體作為第二電極，將外部模塊整體設(shè)置成 接地形式并作為第二電極。
[0031] 本發(fā)明的鋰回收方法是，在將第一電極和第二電極浸泡在含有鋰的液體中的狀態(tài) 下，對(duì)第一電極和第二電極分別施加負(fù)極（-極）和正極（+極），以使第一電極的吸附劑上 吸附鋰，然后通過(guò)改變施加于第一電極和第二電極的電的極性來(lái)從吸附劑中分離出鋰，其 中，所述第一電極的載體表面涂覆含有錳氧化物的吸附劑，所述第二電極與第一電極有間 隔地相對(duì)設(shè)置，且被施加電。
[0032] (三）有益效果
[0033] 在本發(fā)明中的鋰回收裝置是在將具有鐵網(wǎng)或沖孔板形狀的、不銹鋼材質(zhì)的載體 (或者在具有導(dǎo)電性的材料上涂覆如鎳或鉻等的耐蝕性強(qiáng)的材料的金屬載體）表面涂覆含 有錳氧化物的吸附劑的第一電極和與第一電極相對(duì)設(shè)置的第二電極浸泡在含有鋰的液體 中的狀態(tài)下，對(duì)第一電極和第二電極施加電，使鋰吸附在第一電極的吸附劑上，因此，不僅 能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的大型化，而且具有能源效益和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)異的特征。
[0034] 而且，在本發(fā)明中通過(guò)一同使用改善劑和/或金屬氧化物螯合劑，以使被涂覆的 吸附劑錳氧化物顆粒之間保持強(qiáng)粘結(jié)，從而能夠提供粉末狀錳氧化物在反復(fù)或長(zhǎng)期使用時(shí) 也不會(huì)脫離，且吸附性得以增加的電極，由此實(shí)現(xiàn)鋰的順利回收和脫離。
[0035] 而且，當(dāng)使用金屬氧化物螯合劑時(shí)，載體的整個(gè)表面會(huì)被涂覆更均勻的顆粒，因此 尺寸可控性優(yōu)異，從而能夠減少由尺寸不均勻?qū)е碌淖杩顾鸬谋砻娴膿p傷。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的鋰回收裝置的示意圖。
[0037] 圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的組件第一電極和第二電極的排列結(jié)構(gòu)的示意圖（第一電 極和第二電極有間隔地交替配置，第一電極和第二電極之間設(shè)置有絕緣層的狀態(tài)）。
[0038] 圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的組件第一電極和第二電極的排列結(jié)構(gòu)的另一個(gè)示意圖 (配置多個(gè)第一電極，相對(duì)多個(gè)第一電極設(shè)置一個(gè)第二電極的狀態(tài)）。
[0039] 圖4是示出重復(fù)配置兩面涂覆有錳氧化物吸附劑的金屬電極第一電極和第二電 極的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0040] 圖5是沒(méi)有將第一電極和第二電極重復(fù)地配置，而是將裝入且支撐第一電極的船 舶或者外部支撐體模塊的整體作為第二電極，將外部模塊整體設(shè)置成接地形式并作為第二 電極的結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面，參照附圖對(duì)本