锂资源是锂电池的重要原材料,是一种具有战略意义的“能源金属”。全球锂资源总量在3190-5190万吨之间,分布在卤水和矿石中,其中卤水锂资源占比62.60%。以矿石为原料生产锂盐相比,以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低,综合成本可以节省30%到50%。(数据来源于互联网)
随着新能源行业的迅速发展,锂的需求量逐年递增,锂的提取分离技术也受到越来越多的关注。提取锂资源的前处理工艺难易程度、产品质量如何以及是否具有经济效益,与卤水中锂的浓度及镁锂比有很大关系。
膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤(nanofiltration,NF)、反渗透和电渗析(electrodialysis,ED)。除电渗析外,上述其他膜分离技术均为压力驱动膜分离过程。膜法卤水提锂技术主要是纳滤法和电渗析法。
纳滤是一种以压力差为推动力的膜分离过程,在膜两侧施加一定的压力差可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,大于膜孔径的微粒、大分子、盐等被膜截留下来而实现分离的目的。此外,由于Donnan效应,纳滤膜对不同价态的离子具有不同的选择性,对二价和多价离子的截留率要比一价离子高,从而可以应用于盐湖卤水中镁离子与锂离子的分离。其技术特点如下:
1、纳滤过程不存在相变和化学反应,在常温下进行,不破坏生物活性,适合于热敏物质的分离。
2、纳滤膜大多为荷电膜,对离子具有选择性,即使在较低的操作压力下仍然对二价和多价离子有较高的截留率,对单价离子的截留率较低。
采用纳滤膜技术可将一价离子和多价离子进行有效分离,而纳滤膜分离时存在筛分效应,即透过小于膜孔径的物质能够相对大于膜孔径的物质截留。利用多级纳滤膜浓缩分离锂镁的膜工艺,根据卤水水质,对纳滤系统的级数和膜组件进行合理配置,可有效去除镁离子,解决卤水中锂镁分离难题。