鋰資源是鋰電池的重要原材料,是一種具有戰(zhàn)略意義的“能源金屬”。全球鋰資源總量在3190-5190萬噸之間,分布在鹵水和礦石中,其中鹵水鋰資源占比62.60%。以礦石為原料生產(chǎn)鋰鹽相比,以鹵水為原料生產(chǎn)鋰鹽能耗低、成本低,綜合成本可以節(jié)省30%到50%。(數(shù)據(jù)來源于互聯(lián)網(wǎng))
隨著新能源行業(yè)的迅速發(fā)展,鋰的需求量逐年遞增,鋰的提取分離技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。提取鋰資源的前處理工藝難易程度、產(chǎn)品質(zhì)量如何以及是否具有經(jīng)濟效益,與鹵水中鋰的濃度及鎂鋰比有很大關(guān)系。
膜分離技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾(nanofiltration,NF)、反滲透和電滲析(electrodialysis,ED)。除電滲析外,上述其他膜分離技術(shù)均為壓力驅(qū)動膜分離過程。膜法鹵水提鋰技術(shù)主要是納濾法和電滲析法。
納濾是一種以壓力差為推動力的膜分離過程,在膜兩側(cè)施加一定的壓力差可使一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過膜,大于膜孔徑的微粒、大分子、鹽等被膜截留下來而實現(xiàn)分離的目的。此外,由于Donnan效應(yīng),納濾膜對不同價態(tài)的離子具有不同的選擇性,對二價和多價離子的截留率要比一價離子高,從而可以應(yīng)用于鹽湖鹵水中鎂離子與鋰離子的分離。其技術(shù)特點如下:
1、納濾過程不存在相變和化學(xué)反應(yīng),在常溫下進行,不破壞生物活性,適合于熱敏物質(zhì)的分離。
2、納濾膜大多為荷電膜,對離子具有選擇性,即使在較低的操作壓力下仍然對二價和多價離子有較高的截留率,對單價離子的截留率較低。
采用納濾膜技術(shù)可將一價離子和多價離子進行有效分離,而納濾膜分離時存在篩分效應(yīng),即透過小于膜孔徑的物質(zhì)能夠相對大于膜孔徑的物質(zhì)截留。利用多級納濾膜濃縮分離鋰鎂的膜工藝,根據(jù)鹵水水質(zhì),對納濾系統(tǒng)的級數(shù)和膜組件進行合理配置,可有效去除鎂離子,解決鹵水中鋰鎂分離難題。