一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法与流程

1.本发明涉及离子吸附设备技术领域，特别涉及一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法。

背景技术：

2.锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业。在国家战略性新兴产业目录中，锂资源的开发利用贯穿节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等7大产业，是决定未来战略新兴产业国际角逐的关键点。尤其以新能源汽车和储能为代表的锂电池消费领域市场出现爆发式发展，大幅提升了上游锂资源需求。当前新能源汽车动力电池主要采用锂离子电池技术，产业的快速发展产生了巨大的上游锂资源需求。与之类似，我国能源结构清洁化转型有赖于储能产业的快速发展，而锂电池被视为最重要的电化学储能技术。可以说保障锂资源的稳定供应是支撑上述战略新兴产业持续发展的重要基础。相比于大多数其他矿种，锂资源虽然充沛，但提炼与加工门槛较高，扩产需要前期投入巨大成本。
3.目前，锂资源供给主要来自盐湖提锂及锂电池回收。盐湖及锂电池回收生产碳酸锂和高纯碳酸锂过程中，溶液中残留的锂离子因为无法回收而直接排放，造成环境污染，也大量浪费了宝贵的锂离子，同时影响生产过程的总回收率。

技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法，通过吸附的方式回收锂离子，具有选择性高、可处理低浓度卤水、清洁生产等特点，有效地提高了锂离子的回收率。
5.根据本发明第一方面实施例的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，包括：吸附柱，连通有原水进水管、原水出水管、工艺水进水管、酸液进水管、排出管和回收管，所述原水进水管连通有用于向所述吸附柱内供应待吸附原水的原水池，所述原水出水管连通有下一级处理设备；所述工艺水进水管用于向所述吸附柱内供应工艺水，所述回收管连通所述吸附柱和所述原水池，用于将所述吸附柱内的原水回收至所述原水池；解吸液槽，与所述吸附柱通过所述酸液进水管连通，用于向所述吸附柱内输入解吸液；冲洗液槽，与所述吸附柱通过所述排出管连通，用于收集冲洗所述吸附柱后的冲洗液。
6.根据本发明实施例的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，至少具有如下有益效果：
7.投资小、工艺简单、操作方便，通过吸附和脱附的方式对锂离子进行回收处理，适用于低浓度的卤水，同时生产方式清洁高效，保护了环境也提升了锂离子的回收率；吸附柱设置有多个，能实现吸附和清洁的同时运行，确保了吸附的连续性和出水的稳定性。
8.根据本发明的一些实施例，还包括与所述排出管连通的直排管和支线管，所述直排管用于连通所述原水出水管和所述排出管，所述支线管用于连通所述排出管和所述解吸
液槽。
9.根据本发明的一些实施例，还包括合格水槽，所述合格水槽与所述支线管连通。
10.根据本发明的一些实施例，所述解吸液槽底部与所述支线管连通，顶部设置有进料管和补水管，所述进料管连通有投料装置，所述补水管用于向所述解吸液槽内补充工艺水。
11.根据本发明的一些实施例，所述吸附柱、所述解吸液槽和所述冲洗液槽均设置有多个，多个所述吸附柱之间首尾相连，多个所述解吸液槽均与所述支线管连通，多个所述冲洗液槽均与所述排出管连通。
12.根据本发明的一些实施例，所述冲洗液槽还设置有共线管与所述酸液进水管连通。
13.根据本发明的一些实施例，所述原水进水管上设置有原料输送泵，所述工艺水进水管设置有冲洗水泵，所述排出管设置有解吸液提升泵，所述回收管设置有原料回流泵。
14.根据本发明第二方面实施例的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理方法，包括：s1：原水从原水进水管进入吸附柱，并从原水出水管排出至下一级处理设备；
15.s2：步骤s1按照设定流速运行设定时间后，连通吸附柱和回收管，将吸附柱内的原水通过回收管回收至原水池，
16.s3：步骤s2完成后，对吸附柱内的杂质进行冲洗，并将冲洗后的液体经过排出管和直排管排出至下一级处理设备；
17.s4：步骤s3完成后，将解吸液槽内的解吸液泵送至吸附柱内对吸附柱进行解吸，解吸设定时间后将解吸液经排出管和支线管泵送至解吸液槽或合格水槽内；
18.s5：步骤s4完成后，对吸附柱内的酸液进行冲洗，并将冲洗后的冲洗液经排出管泵送至冲洗液槽，或经排出管和支线管泵送至解吸液槽；
19.s6：步骤s5完成后，重新运行步骤s1。
20.根据本发明的一些实施例，吸附柱设置有四个，分别为吸附柱a1、吸附柱a2、吸附柱a3和吸附柱a4；
21.步骤s1中，原水从原水进水管进入吸附柱a1，依次流过吸附柱a2、吸附柱a3后从原水出水管排出至下一级处理设备；
22.按照设定流速运行设定时间后，打开吸附柱a4，原水改为从吸附柱a2进入，依次流过吸附柱a3、吸附柱a4后从原水出水管排出至下一级处理设备，并对吸附柱a1运行步骤s2至s5进行解吸；
23.吸附柱a1解吸完成后，吸附柱a2至吸附柱a4依次按照步骤s2至s5进行解吸。
24.根据本发明的一些实施例，步骤s3中冲洗采用的是工艺水，步骤s5中冲洗采用的是工艺水或冲洗液槽中的冲洗液；
25.若步骤s4中解吸液泵送至解吸液槽，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至冲洗液槽内；若步骤s4中解吸液泵送至合格水槽，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至解吸液槽内。
26.采用上述回收方法，通过数个阀门的打开和关闭，四个吸附柱能够分别进行吸附和解吸再生的操作，优化了锂离子的回收效果，系统布局更加合理，工艺的操作更加简单。
27.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
28.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
29.图1为本发明实施例的结构布置示意图。
30.附图标号：
31.吸附柱100、原水进水管110、原水出水管120、下一级处理设备121、工艺水进水管130、冲洗水泵131、酸液进水管140、解吸液提升泵141、排出管150、回收管160、原料回流泵161、直排管170、支线管180；
32.解吸液槽200、进料管210、投料装置211、补水管220、合格水槽230；
33.冲洗液槽300、共线管310；
34.原水池400、原料输送泵410、管道混合器420、预处理装置421、保安过滤器430、原料提升泵440；
35.工艺水池500。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
39.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
40.参照图1所示，本发明实施例的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，包括：吸附柱100、解吸液槽200、冲洗液槽300、原水池400和工艺水池500，原水池400用于存放原水，工艺水池500存放的为工业用的纯净水也可以不设置工艺水池500，直接采用自来水；吸附柱100用于吸附原水中的锂离子，解吸液槽200中用于存放解吸液，解吸液能泵入吸附柱100内，以将吸附柱100内吸附的锂离子进行脱附；解吸液完成对吸附柱100内锂离子的脱附后，需要对吸附柱100进行冲洗，由于吸附柱100内仍会残留有一些解吸液，因此冲洗后的冲洗液会储存在冲洗液槽300内。
41.在本发明的一些实施例中，吸附柱100设置有四个，分别为吸附柱100a1、吸附柱100a2、吸附柱100a3和吸附柱100a4，四个吸附柱100首尾相连。参照图1所示，吸附柱100的底部设置有原水进水管110，顶部设置有原水出水管120，四个吸附柱100均与原水进水管
110和原水出水管120连通，且每个吸附柱100与原水进水管110或原水出水管120连通的管线上均设置有阀，以控制原水在四个吸附柱100之间的流动路径。四个吸附柱100首尾相连，吸附柱100a1顶部与吸附柱100a2的底部设置有管线连通，吸附柱100a2顶部与吸附柱100a3的底部设置有管线连通，吸附柱100a3顶部与吸附柱100a4的底部设置有管线连通，吸附柱100a4顶部与吸附柱100a1的底部设置有管线连通。
42.进一步的，解吸液槽200设置有两个，分别为解吸液槽200c1和解吸液槽200c2，还包括一个合格水槽230。解吸液槽200c1、解吸液槽200c2和合格水槽230并列设置，合格水槽230用于存放检测合格的解吸液。冲洗液槽300设置有三个，分别为冲洗液槽300b1、冲洗液槽300b2和冲洗液槽300b3，冲洗液槽300b3为备用冲洗液槽300。
43.吸附柱100除了连通有上述的原水进水管110、原水出水管120，还连通有工艺水进水管130、酸液进水管140、排出管150和回收管160，原水进水管110连通吸附柱100和原水池400，原水出水连通吸附柱100和下一级处理设备121；工艺水进水管130连通吸附柱100和工艺水池500，回收管160连通吸附柱100和原水池400，用于将吸附柱100内的原水回收至原水池400。
44.原水进水管110上设置有原料输送泵410、管道混合器420、保安过滤器430和原料提升泵440，管道混合器420还连通有预处理装置421，原料输送泵410将原水池400中的原水泵送至管道混合器420，管道混合器420混合原水和预处理装置421流入管道混合器420内的预处理液，然后混合预处理液后的原水进入保安过滤器430内进行初次过滤，原料提升泵440再将过滤后的原水泵送至吸附柱100；
45.工艺水进水管130设置有冲洗水泵131，酸液进水管140设置有解吸液循环泵，排出管150设置有解吸液提升泵141，回收管160设置有原料回流泵161，以将从吸附柱100内流出的原水冲洗泵送至原水池400内。
46.在本发明的一些实施例中，还包括与排出管150连通的直排管170和支线管180，直排管170用于连通原水出水管120和排出管150，支线管180用于连通排出管150和解吸液槽200。直排管170和支线管180均设置于解吸液提升泵141的出口端。
47.在本发明的一些实施例中，解吸液槽200底部与支线管180连通，顶部设置有进料管210和补水管220，进料管210连通有投料装置211，补水管220用于向解吸液槽200内补充工艺水。补水管220另一端与冲洗水泵131的出口端连通；工艺水与投料装置211在解吸液槽200内调配成所需的解吸液。
48.在本发明的一些实施例中，冲洗液槽300还设置有共线管310与酸液进水管140连通，共线管310连通于解吸液循环泵的入口端。
49.本发明实施例的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理方法，包括：
50.s1：原水从原水进水管110进入吸附柱100，并从原水出水管120排出至下一级处理设备121；
51.s2：步骤s1按照设定流速运行设定时间后，连通吸附柱100和回收管160，将吸附柱100内的原水通过回收管160回收至原水池400，
52.s3：步骤s2完成后，对吸附柱100内的杂质进行冲洗，并将冲洗后的液体经过排出管150和直排管170排出至下一级处理设备121；
53.s4：步骤s3完成后，将解吸液槽200内的解吸液泵送至吸附柱100内对吸附柱100进
行解吸，解吸设定时间后将解吸液经排出管150和支线管180泵送至解吸液槽200或合格水槽230内；
54.s5：步骤s4完成后，对吸附柱100内的酸液进行冲洗，并将冲洗后的冲洗液经排出管150泵送至冲洗液槽300，或经排出管150和支线管180泵送至解吸液槽200；
55.s6：步骤s5完成后，重新运行步骤s1。
56.在本发明的一些实施例中，吸附柱100设置有四个，分别为吸附柱100a1、吸附柱100a2、吸附柱100a3和吸附柱100a4；
57.原水从原水进水管110进入吸附柱100a1，依次流过吸附柱100a2、吸附柱100a3后从原水出水管120排出至下一级处理设备121；
58.按照设定流速运行设定时间后，打开吸附柱100a4，原水改为从吸附柱100a2进入，依次流过吸附柱100a3、吸附柱100a4后从原水出水管120排出至下一级处理设备121，并对吸附柱100a1运行步骤s2至s5进行解吸；
59.吸附柱100a1解吸完成后，吸附柱100a2至吸附柱100a4依次按照步骤s2至s5进行解吸。采用上述回收方法，通过数个阀门的打开和关闭，四个吸附柱100能够分别进行吸附和解吸再生的操作，优化了锂离子的回收效果，系统布局更加合理，工艺的操作更加简单。
60.在本发明的一些实施例中，步骤s3中冲洗采用的是工艺水，步骤s5中冲洗采用的是工艺水或冲洗液槽300中的冲洗液；具体的，步骤s3作用是将吸附柱100中的杂质冲走，由于原水中存在较多的杂质，在原水经过吸附柱100吸附过程中，会有部分杂质粘黏在吸附柱100上，因此需要先对吸附柱100进行初步清洗，然后才开始对吸附柱100进行脱附。
61.需要注意的是，步骤s3采用的全部都是工艺水进行冲洗，且该冲洗后的工艺水将经过排出管150和直排管170排出。步骤s5是可以采用工艺水或者冲洗液槽300中的冲洗液的，当冲洗液槽300内没有冲洗液或没有足够的冲洗液的时候，将采用工艺水进行冲洗；分两种情况：
62.1.处理系统初次运转至步骤s5时，此时冲洗槽内没有冲洗液，因此采用工艺水对吸附柱100进行冲洗；
63.2.步骤s5中将冲洗液泵送至了解吸液槽200内，则下一次步骤s5的冲洗将采用工艺水。例如：吸附柱100a3通过步骤s5进行冲洗后，将冲洗液泵送至了解吸液槽200内，则对吸附柱100a4通过步骤s5进行冲洗时，由于冲洗液槽300内没有冲洗液，因此采用工艺水进行冲洗，并储存至冲洗液槽300内。
64.此外，步骤s5中若采用工艺水进行冲洗，则是与步骤s3的流程相同，利用冲洗水泵131和工艺水进水管130向吸附柱100内进行供水冲洗；步骤s5中若采用冲洗液槽300内的冲洗液对冲洗，则是利用共线管310、酸液进水管140和解吸液循环泵，以将冲洗液槽300内的冲洗液通过酸液进水管140泵送至吸附柱100内。
65.在本发明的一些实施例中，若步骤s4中解吸液泵送至解吸液槽200，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至冲洗液槽300内；若步骤s4中解吸液泵送至合格水槽230，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至解吸液槽200内。具体的，若步骤s4中解吸液泵送至了合格水槽230，则需要对解吸液槽200内的解吸液进行补充，而补充解吸液利用的则是冲洗液和投料装置211投入解吸液槽200内的解吸原料。
66.将冲洗液泵送至解吸液槽200内的目的是为了节省原料，由于步骤s5的冲洗在步
骤s4后，因此步骤s5的冲洗中，冲洗液内会存在一定的解吸液，虽然被稀释，但仍存在解吸原料；因此将冲洗液泵送至解吸液槽200内重新配置解吸液，能节省下不少解吸原料，保护了环境，且降低了成本。
67.需要注意的是，判断解吸液是否进入合格水槽230内，可以采用对支线管180的解吸液进行检测，或者设定解吸液的循环次数等方式。例如：当支线管180的检测设备检测到解吸液满足了设定参数，则泵送至合格水槽230内；或者解吸液槽200内的解吸液循环了两次或三次后，直接泵送至合格水槽230内。
68.根据本发明实施例的锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法，投资小、工艺简单、操作方便，通过吸附和脱附的方式对锂离子进行回收处理，适用于低浓度的卤水，同时生产方式清洁高效，保护了环境也提升了锂离子的回收率；吸附柱100设置有多个，能实现吸附和清洁的同时运行，确保了吸附的连续性和出水的稳定性。
69.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

1.一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于，包括：吸附柱(100)，连通有原水进水管(110)、原水出水管(120)、工艺水进水管(130)、酸液进水管(140)、排出管(150)和回收管(160)，所述原水进水管(110)连通有用于向所述吸附柱(100)内供应待吸附原水的原水池(400)，所述原水出水管(120)连通有下一级处理设备(121)；所述工艺水进水管(130)用于向所述吸附柱(100)内供应工艺水，所述回收管(160)连通所述吸附柱(100)和所述原水池(400)，用于将所述吸附柱(100)内的原水回收至所述原水池(400)；解吸液槽(200)，与所述吸附柱(100)通过所述酸液进水管(140)连通，用于向所述吸附柱(100)内输入解吸液；冲洗液槽(300)，与所述吸附柱(100)通过所述排出管(150)连通，用于收集冲洗所述吸附柱(100)后的冲洗液。2.根据权利要求1所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：还包括与所述排出管(150)连通的直排管(170)和支线管(180)，所述直排管(170)用于连通所述原水出水管(120)和所述排出管(150)，所述支线管(180)用于连通所述排出管(150)和所述解吸液槽(200)。3.根据权利要求2所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：还包括合格水槽(230)，所述合格水槽(230)与所述支线管(180)连通。4.根据权利要求2所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：所述解吸液槽(200)底部与所述支线管(180)连通，顶部设置有进料管(210)和补水管(220)，所述进料管(210)连通有投料装置(211)，所述补水管(220)用于向所述解吸液槽(200)内补充工艺水。5.根据权利要求2所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：所述吸附柱(100)、所述解吸液槽(200)和所述冲洗液槽(300)均设置有多个，多个所述吸附柱(100)之间首尾相连，多个所述解吸液槽(200)均与所述支线管(180)连通，多个所述冲洗液槽(300)均与所述排出管(150)连通。6.根据权利要求1所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：所述冲洗液槽(300)还设置有共线管(310)与所述酸液进水管(140)连通。7.根据权利要求1所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统，其特征在于：所述原水进水管(110)上设置有原料输送泵(410)，所述工艺水进水管(130)设置有冲洗水泵(131)，所述排出管(150)设置有解吸液提升泵(141)，所述回收管(160)设置有原料回流泵(161)。8.一种锂离子吸附-脱附富集回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：原水从原水进水管(110)进入吸附柱(100)，并从原水出水管(120)排出至下一级处理设备(121)；s2：步骤s1按照设定流速运行设定时间后，连通吸附柱(100)和回收管(160)，将吸附柱(100)内的原水通过回收管(160)回收至原水池(400)，s3：步骤s2完成后，对吸附柱(100)内的杂质进行冲洗，并将冲洗后的液体经过排出管(150)和直排管(170)排出至下一级处理设备(121)；s4：步骤s3完成后，将解吸液槽(200)内的解吸液泵送至吸附柱(100)内对吸附柱(100)
进行解吸，解吸设定时间后将解吸液经排出管(150)和支线管(180)泵送至解吸液槽(200)或合格水槽(230)内；s5：步骤s4完成后，对吸附柱(100)内的酸液进行冲洗，并将冲洗后的冲洗液经排出管(150)泵送至冲洗液槽(300)，或经排出管(150)和支线管(180)泵送至解吸液槽(200)；s6：步骤s5完成后，重复运行步骤s1。9.根据权利要求8所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理方法，其特征在于：吸附柱(100)设置有四个，分别为吸附柱(100)a1、吸附柱(100)a2、吸附柱(100)a3和吸附柱(100)a4；步骤s1中，原水从原水进水管(110)进入吸附柱(100)a1，依次流过吸附柱(100)a2、吸附柱(100)a3后从原水出水管(120)排出至下一级处理设备(121)；按照设定流速运行设定时间后，打开吸附柱(100)a4，原水改为从吸附柱(100)a2进入，依次流过吸附柱(100)a3、吸附柱(100)a4后从原水出水管(120)排出至下一级处理设备(121)，并对吸附柱(100)a1运行步骤s2至s5进行解吸；吸附柱(100)a1解吸完成后，吸附柱(100)a2至吸附柱(100)a4依次按照步骤s2至s5进行解吸。10.根据权利要求8所述的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理方法，其特征在于：步骤s3中冲洗采用的是工艺水，步骤s5中冲洗采用的是工艺水或冲洗液槽(300)中的冲洗液；若步骤s4中解吸液泵送至解吸液槽(200)，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至冲洗液槽(300)内；若步骤s4中解吸液泵送至合格水槽(230)，则将步骤s5中冲洗后的冲洗液泵送至解吸液槽(200)内。

技术总结

本发明公开了一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法，包括：吸附柱，连通有原水进水管、原水出水管、工艺水进水管、酸液进水管、排出管和回收管，原水进水管连通有用于向吸附柱内供应待吸附原水的原水池，原水出水管连通有下一级处理设备；工艺水进水管用于向吸附柱内供应工艺水，回收管连通吸附柱和原水池，用于将吸附柱内的原水回收至原水池；解吸液槽，与吸附柱通过酸液进水管连通，用于向吸附柱内输入解吸液；冲洗液槽，与吸附柱通过排出管连通，用于收集冲洗吸附柱后的冲洗液。根据本发明的一种锂离子吸附-脱附富集回收处理系统及方法，具有选择性高、可处理低浓度卤水、清洁生产等特点，有效地提高了锂离子的回收率。有效地提高了锂离子的回收率。有效地提高了锂离子的回收率。