一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置及方法

摘要

本发明公开了一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的进料总管及同树脂柱下端连通的出料总管，所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成顺序移动循环运转的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组和淋洗树脂柱组；所述每个进料支管和出料支管上分别设有控制阀，用于协调控制各组树脂柱组之间轮流实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程，与现有的固定床吸附技术相比，本发明具有设备简单，操作方便，自动化程度高，树脂使用量少，利用率高，产品浓度稳定且合格液浓度高。

权利要求

1.一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置， 包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的进料总管及同树脂柱下端连通的出料总管，其特征在于： 所述树脂柱至少设有五个，所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成顺序移动循环运转的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组和淋洗树脂柱组； 所述进料总管包括卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管，所述出料总管包括卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管，所述每个树脂柱上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管； 所述进料支管包括卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管，所述卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管分别同所述的卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管一一对应连通； 所述出料支管包括卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管，所述卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管分别同所述的卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管一一对应连通，合格液由所述淋洗出料总管中输出； 所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在多个树脂柱间同步实现离子交换、快速淋洗和淋洗过程。

2.根据权利要求1所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，其特征在于：

所述淋洗树脂柱组的数量至少为两组，所述树脂柱上的淋洗进料支管的数量和淋洗出料支管的数量与所述淋洗树脂柱组的组数相等；

所述淋洗进料总管的数量、淋洗出料总管的数量分别同所述淋洗树脂柱组的组数相等；

所述的淋洗进料总管包括洗涤进料总管和至少一个回流进料总管，所述淋洗出料总管包括合格液出料总管和至少一个回流出料总管，所述回流出料总管和回流进料总管通过管路同缓冲罐一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，其特征在于： 所述淋洗树脂柱组设置三组，分别为第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组，其中，所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

所述快速淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；

所述第一淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

所述第二淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

所述第三淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

所述合格液由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂的合格液出料总管中输出。

4.根据权利要求1或2或3所述从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，其特征在于： 所述的树脂为有机离子交换树脂，无机离子交换树脂与吸附剂，铝盐吸附剂，离子筛氧化物吸附剂，无定型氢氧化物吸附剂中的一种。

5.根据权利要求1或2或3所述从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，其特征在于： 所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于周期性控制所述的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。

6.一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤一：将多个树脂柱依次串联连接，形成流向相同且可循环运转的五组树脂柱组，依次为第一淋洗树脂柱组、快速淋洗树脂柱组、吸附树脂柱组、第三淋洗树脂柱组和第二淋洗树脂柱组； 步骤二：将盐湖卤水输入到吸附树脂组柱中，将洗涤液分别输入至第一淋洗树脂柱组和快速淋洗树脂柱组中，第一淋洗树脂柱组中的淋洗液通过一次淋洗缓冲罐回流至第二淋洗树脂柱组中并作为第二淋洗树脂柱组的进料液，所述第二淋洗树脂柱组中的淋洗液通过二次淋洗缓冲罐回流至第三淋洗树脂柱组中并作为第三淋洗树脂柱组的进料液，同步完成锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱的洗涤过程； 步骤三：当上一周期结束后，通过切换树脂柱上的控制阀使五组树脂柱组在多个树脂柱间进行下一周期的组合； 步骤四：将盐湖卤水和洗涤液分别输入到下一周期的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组及第一淋洗树脂柱组中，同步完成下一周期的锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱的洗涤过程，合格液由每个周期的第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出。

7.根据权利要求6所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于： 所述步骤四中的快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱为上一周期吸附树脂柱组中的第一级树脂柱；

所述吸附树脂柱组的最后一级树脂柱为上一周期第三淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱；所述第一淋洗树脂柱组中的最后一级树脂柱为上一周期快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱。

8.根据权利要求6或7所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于： 所述盐湖卤水从吸附树脂柱组的上部进液，所述洗涤液分别从所述快速淋洗树脂柱组和第一淋洗树脂柱组的上部进液，所述上部进液流经指定的树脂柱组后并在其最后一级树脂柱的下部出液； 所述第一淋洗树脂柱组的淋洗液由其最后一级树脂柱的下部输出，并作为第二淋洗树脂柱组的上部进料液，所述第二淋洗树脂柱组的淋洗液由其最后一级树脂柱的下部输出，并作为第三淋洗树脂柱组的上部进料液，合格液由第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱的下部输出。

9.根据权利要求8所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于： 所述吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为5-10BV/h，处理量20-60BV； 所述快速淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为5-20BV/h，处理量2-4BV； 所述第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为3-5BV/h，处理量2-6BV； 其中所述控制阀周期切换的时间2-12h。

10.根据权利要求9所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于： 所述第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为10-15，其下部出料液中镁锂质量浓度比为5-10；由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为<5。

11.根据权利要求9所述的从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，其特征在于： 所述吸附树脂柱组中的盐湖卤水的温度为20-100℃； 所述快速树脂柱组、第一树脂柱组中的洗涤液均为20-50℃的去离子水。

说明书

一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种连续离子交换装置，具体涉及一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，本发明还涉及利用该装置从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法。

背景技术

[0002] 金属锂及其化合物在能源和新材料方面具有重大应用前景，盐湖卤水提锂将成为21世纪锂盐生产的主攻方向。自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水及地热水中。据统计，盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的70～80％，因此盐湖卤水提锂将成为锂盐生产的主要途径，全球从卤水中生产的锂盐产品(以碳酸锂计)已占锂产品总量的85％以上。

[0003] 国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法，归纳起来主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法和电渗析法等。其中沉淀法、萃取法、吸附法和碳化法研究得广泛且深入，成为主要的盐湖卤水提锂方法，从卤水中提取锂盐在工业上一般都是采用蒸发-结晶-沉淀，其最终产品都是碳酸锂。沉淀法工艺可行，但工艺流程长，物料周转量大，需多次煅烧过滤，操作步骤繁杂，最后所得到的锂浸取液浓度低，将其浓缩需要消耗大量的动力成本。萃取法回收率高，但流程长，设备腐蚀严重，且生产成本高，实现产业化有困难。树脂吸附法则是使用锂离子交换吸附剂如二氧化钛、金属磷酸盐、复合锑酸盐以及铝盐型吸附剂和有机离子交换树脂等选择性的处理高镁锂比的盐湖卤水，利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗脱下来，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。此法工艺简单，回收率高，选择性好，与其它方法相比有较大优越性。因此在我国拥有全球卤水锂资源79％的青海柴达木盆地，如台吉尔湖、一里坪、察尔汗和大柴旦等盐湖一带推广吸附法生产锂的工艺在经济价值和环保方面有重要意义。

[0004] 中国专利CN1511964公开了一种吸附法从盐湖卤水中提锂的方法，适用于青海含锂盐湖卤水和盐田浓缩含锂老卤，以及从青海盐湖卤水中制取碳酸锂和氯化锂的工艺过程。但是其没有对吸附法的具体工艺过程进行详细说明，且吸附法的过程采取的为固定床模式，导致树脂利用率低，产品浓度低用水量大等。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题是现有的固定床吸附装置从盐湖中卤水中提取锂的工艺存在树脂利用率低，产品浓度低且用水大的问题，本发明提供了一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置。

[0006] 为实现上述发明目的，一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的进料总管及同树脂柱下端连通的出料总管，所述树脂柱至少设有五个，所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成顺序移动循环运转的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组和淋洗树脂柱组；

[0007] 所述进料总管包括卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管，所述出料总管包括卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管，所述每个树脂柱上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；

[0008] 所述进料支管包括卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管，所述卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管分别同所述的卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管一一对应连通；

[0009] 所述出料支管包括卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管，所述卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管分别同所述的卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管一一对应连通，所述合格液由所述淋洗出料总管中输出；

[0010] 所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在多个树脂柱间同步实现离子交换、快速淋洗和淋洗过程。

[0011] 所述淋洗树脂柱组的数量至少为两组，所述树脂柱上的淋洗进料支管的数量和淋洗出料支管的数量与所述淋洗树脂柱组的组数相等；

[0012] 所述淋洗进料总管的数量、淋洗出料总管的数量分别同所述淋洗树脂柱组的组数相等；

[0013] 所述的淋洗进料总管包括洗涤进料总管和至少一个回流进料总管，所述淋洗出料总管包括合格液出料总管和至少一个回流出料总管，所述回流出料总管和回流进料总管通过管路同缓冲罐一一对应连接。

[0014] 所述淋洗树脂柱组设置三组，分别为第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组，其中，

[0015] 所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

[0016] 所述快速淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；

[0017] 所述第一淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

[0018] 所述第二淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

[0019] 所述第三淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

[0020] 所述合格液由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂的合格液出料总管中输出。

[0021] 所述的树脂为有机离子交换树脂，无机离子交换树脂与吸附剂，铝盐吸附剂，离子筛氧化物吸附剂，无定型氢氧化无吸附剂中的一种。

[0022] 所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于周期性控制所述的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。

[0023] 本发明还提供了一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，包括下述步骤：

[0024] 步骤一：将多个树脂柱依次串联连接，形成流向相同且可循环运转的五组树脂柱组，依次为第一淋洗树脂柱组、快速淋洗树脂柱组、吸附树脂柱组、第三淋洗树脂柱组和第二淋洗树脂柱组；

[0025] 步骤二：将盐湖卤水输入到吸附树脂组柱中，将洗涤液分别输入至第一淋洗树脂柱组和快速淋洗树脂柱组中，第一淋洗树脂柱组中的淋洗液通过一次缓冲罐回流至第二淋洗树脂柱组中并作为第二淋洗树脂柱组的进料液，所述第二淋洗树脂柱组中的淋洗液通过二次淋洗缓冲罐回流至第三淋洗树脂柱组中并作为第三淋洗树脂柱组的进料液同步完成锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱的洗涤过程；

[0026] 步骤三：当上一周期结束后，通过切换树脂柱上的控制阀使五组树脂柱组在多个树脂柱间进行下一周期的组合；

[0027] 步骤四：将盐湖卤水和洗涤液分别输入到下一周期的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组及第一淋洗树脂柱组中，同步完成下一周期的锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱洗涤过程，合格液由每个周期的第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出。

[0028] 所述步骤四中的快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱为上一周期吸附树脂柱组中的第一级树脂柱；所述吸附树脂柱组的最后一级树脂柱为上一周期第三淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱；所述第一淋洗树脂柱组中的最后一级树脂柱为上一周期快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱。

[0029] 所述盐湖卤水从吸附树脂柱组的上部进液，所述洗涤液分别从所述快速淋洗树脂柱组和第一淋洗树脂柱组的上部进液，所述上部进液流经指定的树脂柱组后并在其最后一级树脂柱的下部出液；

[0030] 所述第一淋洗树脂柱组的淋洗液由其最后一级树脂柱的下部输出，并作为第二淋洗树脂柱组的上部进料液，所述第二淋洗树脂柱组的淋洗液由其最后一级树脂柱的下部输出，并作为第三淋洗树脂柱组的上部进料液，合格液由第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱的下部输出。

[0031] 所述吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为5-10BV/h，处理量：20-60BV；

[0032] 所述快速淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为5-20BV/h，处理量2-4BV；

[0033] 所述第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为3-5BV/h，处理量2-6BV；

[0034] 其中所述控制阀周期切换的时间为2-12h。

[0035] 所述第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为10-15，其下部出料液中镁锂质量浓度比为5-10；由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为＜5。

[0036] 所述吸附树脂柱组中的盐湖卤水的温度为20-100℃；

[0037] 所述快速树脂柱组、第一树脂柱组中的洗涤液均为20-50℃的去离子水。

[0038] 本发明从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换法采用连续离子交换系统，树脂在连续离子交换装置中位置不动，通过自动控制系统阀门的切换，使不同区域树脂同时实现周期性吸附、快速淋洗和淋洗，自动控制阀门为气动阀或电磁阀，采用PLC程序控制。

[0039] 具体地，本发明的方法可以通过下述技术措施来实现：吸附区：n1柱运行，盐湖卤水从树脂柱上部进入，下部出。空塔线速度控制在10-30m/h

[0040] 快速淋洗：n2柱运行，去离子水从树脂柱上部进入，下部出。

[0041] 第一次淋洗：n3柱运行，去离子水从树脂柱上部进入，下部出。

[0042] 第二次淋洗：n4柱运行，第一次淋洗出淋洗液从树脂柱上部进入，下部出。

[0043] 第三次淋洗：n5柱运行，第二次淋洗出淋洗液从树脂柱上部进入，下部出。

[0044] 系统中共n个树脂柱，在同一时间段内，n1个柱吸附，n2个柱快速淋洗，n3个柱第一次淋洗，n4个柱第二次淋洗，n5个柱第三次淋洗。每个树脂柱进行周期性的循环过程。其中，n＝n1+n2+n3+n4+n5，n1≥2，n2≥1，n3≥2，n4≥2，n5≥2。

[0045] 本发明中所述的吸附区过程包括以下步骤：n1个柱串联运行，盐湖卤水由树脂柱上部进入和树脂进行充分交换后，从第一级树脂柱下口出，之后再从第二级树脂柱上口进入，依此过程进行，直至从第n1个树脂柱下口出，流出液返回到晒盐池中。温度：20-100℃，处理速率5-10BV/h，处理量：40-60BV

[0046] 本发明中所述的快速淋洗过程包括以下步骤：去离子水从树脂柱上部进入，将树脂中残留的盐湖卤水冲出。温度：20-50℃，处理速率：20BV/H，处理量2BV-4BV[0047] 本发明中所述的第一次淋洗过程包括以下步骤：去离子水从树脂柱上部进入，下部出。将树脂中和树脂结合力较弱的镁洗出。温度：20-50℃，处理速率：3-5BV/h，处理量2BV-6BV，收集镁锂含量比为10-15的淋洗液作为第二次淋洗时的淋洗液。

[0048] 本发明中所述的第二次淋洗过程包括以下步骤：第一阶段淋洗出的淋洗液从树脂柱上部进入，下部出。将树脂中结合力较弱的镁继续洗出。温度：20-50℃，处理速率：3-5BV/h，收集镁锂含量比为5-10的淋洗液作为第三次淋洗时的淋洗液。

[0049] 本发明中所述的第三次淋洗过程包括以下步骤：第二阶段淋洗出的淋洗液从树脂柱上部进入，下部出。将树脂中吸附的锂洗出。温度：20-50℃，处理速率：3-5BV/h，收集镁锂含量＜5的淋洗液作为锂的合格液。

[0050] 以上吸附，淋洗过程同步开展，并且周期性的进行阀门的切换。每个树脂柱经过一周的循环，完成以上所有步骤。

[0051] 本发明的方法针对性的采用连续离子交换设备，对吸附过程采用串联吸附模式，提高了树脂的使用效率，使树脂最大程度达到饱和状态。吸附饱和之后树脂通过快速淋洗和变速淋洗模式，使淋洗剂的使用量减少，并增大了淋洗出液的浓度。与现有的固定床吸附技术相比，具有设备简单，操作方便，自动化程度高，树脂使用量少，利用率高，产品浓度稳定且合格液浓度高。

附图说明

[0052] 图1为本发明的连续离子交换法的工艺流程图；

[0053] 图2为图1的连续离子交换法装置；

[0054] 图3为本发明的PLC程序控制线路图。

[0055] 图中：

[0056] 1.洗涤进料支管 2.快速淋洗进料支管

[0057] 3.卤水进料支管 4.第二回流进料支管

[0058] 5.第一回流进料支管 6.第一回流出料支管

[0059] 7.快速淋洗出料支管 8.卤水出料支管

[0060] 9.合格液出料支管 10.第二回流出料支管

[0061] 11.气动阀/电磁阀 12.树脂柱

[0062] 13.洗涤进料总管 14.快速淋洗进料总管

[0063] 15.卤水进料总管 16.第二回流进料总管

[0064] 17.第一回流进料总管 18.第一回流出料总管

[0065] 19.快速淋洗出料总管 20.卤水出料总管

[0066] 21.合格液出料总管 22.第二回流出料总管

[0067] 23.串联管路

具体实施方式

[0068] 本发明以下结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。

[0069] 本发明的一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的进料总管及同树脂柱下端连通的出料总管，所述树脂柱至少设有五个，树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成顺序移动循环运转的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组和淋洗树脂柱组；其中的淋洗树脂柱组的数量至少为两组，进料总管包括卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管，出料总管包括卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管，每个树脂柱上分别设有同进料总管连通的进料支管和同出料总管连通的出料支管；进料支管包括卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管，卤水进料支管、快速淋洗进料支管和淋洗进料支管分别同卤水进料总管、快速淋洗进料总管和淋洗进料总管一一对应连通；出料支管包括卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管，卤水出料支管、淋洗出料支管和快速淋洗出料支管分别同卤水出料总管、淋洗出料总管和快速淋洗出料总管一一对应连通，合格液由淋洗出料总管中输出。

[0070] 所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在多个树脂柱间同步实现离子交换、快速淋洗和淋洗过程。

[0071] 淋洗树脂柱组的数量至少为两组，树脂柱上的淋洗进料支管的数量和淋洗出料支管的数量与所述淋洗树脂柱组的组数相等，淋洗进料总管的数量、淋洗出料总管的数量分别同淋洗树脂柱组的组数相等；淋洗进料总管包括洗涤进料总管和至少一个回流进料总管，淋洗出料总管包括合格液出料总管和至少一个回流出料总管，回流出料总管和回流进料总管通过连接管路同缓冲罐一一对应连接。

[0072] 当淋洗树脂柱组设置三组，即分别为第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组，其中，吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个，快速淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个，第一淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个，第二淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个，第三淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个，合格液由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂的合格液出料总管中输出。

[0073] 树脂为有机离子交换树脂，无机离子交换树脂与吸附剂，铝盐吸附剂，离子筛氧化物吸附剂，无定型氢氧化无吸附剂中的一种。控制阀为电磁阀或气动阀，控制阀通过PLC程序控制，用于周期性控制所述的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。

[0074] 如图3所示，所有对应的工艺流程控制通过PLC系统中的CPU来执行相关的操作。每个柱子操作单元分为吸附，快速淋洗，第一淋洗，第二淋洗和第三淋洗五个步续，每个步续又分为进盐湖卤水(洗涤液，淋洗液，一次淋洗液和二次淋洗液)启动(关闭)，阀门打开(关闭)，传感器启动(关闭)三个并列单元。在某一时刻，所有的柱子在运行吸附，快速淋洗，第一淋洗，第二淋洗和第三淋洗步骤中的某一步。如以1#柱为例，通过CPU给予1#柱吸附指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进盐湖卤水阀门信号，进盐湖卤水阀门打开。
到给定时间后，CPU给予1#柱吸附结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进盐湖卤水阀门信号，进盐湖卤水阀门关闭，吸附结束，并将这一信号反馈至CPU。此时CPU给予1#柱快速淋洗指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进洗涤液阀门信号，进洗涤液阀门打开。
到给定时间后，CPU给予1#柱快速洗涤结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进淋洗液阀门信号，进淋洗液阀门打开，到给定时间后，CPU给予1#柱第一淋洗结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进一次淋洗液阀门信号，进一次淋洗液阀门打开，第一淋洗结束。到给定时间后，CPU给予1#柱第一淋洗结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进二次淋洗液阀门信号，进二次淋洗液阀门打开，第二淋洗结束，到给定时间后，CPU给予
1#柱第二淋洗结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进二次淋洗液阀门信号，进二次淋洗液阀门关闭，第三淋洗结束，1#柱开始下一个工作步骤。其他柱的控制原理与步骤与
1#柱相同。

[0075] 实施例1

[0076] 图1、2中所设置的淋洗树脂柱组的数量为3组，分别为第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组，每个树脂柱的上口设有与其连通的卤水进料支管、快速淋洗进料支管、洗涤进料支管、第一回流进料支管和第二回流进料支管，每个树脂柱的下口设有与其连通的卤水出料支管、快速淋洗出料支管、第一回流出料支管、第二回流出料支管和合格液出料支管；其中的进料总管包括卤水进料总管、快速淋洗进料总管、洗涤进料总管、第一回流进料总管和第二回流进料总管，出料总管包括卤水出料总管、快速淋洗出料总管、第一回流出料总管、第二回流出料总管和合格液出料总管，其中第一回流出料总管、第一回流进料总管分别同缓冲罐相连通，第二回流出料总管、第二回流进料总管分别同另外一个缓冲罐相连通。

[0077] 其中，吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为3个；快速淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为1个；第一淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为2个，第二淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为2个，第三淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；

[0078] 合格液由第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂的合格液出料总管中输出。

[0079] 本发明还提供了一种从盐湖卤水中提取锂的连续离子交换方法，包括下述步骤：

[0080] 步骤一：将多个树脂柱依次串联连接，形成流向相同且可循环运转的五组树脂柱组，依次为第一淋洗树脂柱组、快速淋洗树脂柱组、吸附树脂柱组、第三淋洗树脂柱组和第二淋洗树脂柱组；

[0081] 步骤二：将盐湖卤水输入到吸附树脂组柱中，将去离子水分别输入至第一淋洗树脂柱组和快速淋洗树脂柱组中，第一淋洗树脂柱组中的淋洗液通过一次缓冲罐回流至第二淋洗树脂柱组中并作为第二淋洗树脂柱组的进料液，第二淋洗树脂柱组中的淋洗液通过二次缓冲罐回流至第三淋洗树脂柱组中并作为第三淋洗树脂柱组的进料液，同步完成锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱的洗涤过程；

[0082] 步骤三：当上一周期结束后，通过切换树脂柱上的控制阀使五组树脂柱组在多个树脂柱间进行下一周期的组合；

[0083] 步骤四：将盐湖卤水和去离子水分别输入到下一周期的吸附树脂柱组、快速淋洗树脂柱组及第一淋洗树脂柱组中，同步完成下一周期的锂离子交换、树脂柱的快速淋洗和树脂柱洗涤过程，合格液由每个周期的第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出。

[0084] 其中步骤四中的快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱为上一周期吸附树脂柱组中的第一级树脂柱；吸附树脂柱组的最后一级树脂柱为上一周期第三淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱；所述第一淋洗树脂柱组中的最后一级树脂柱为上一周期快速淋洗树脂柱组中的第一级树脂柱。

[0085] 如表1所示，本发明的从盐湖卤水中锂的连续离子交换提取工艺采用连续离子交换设备从盐湖卤水中提取锂，采用了串联连续式的操作模式。

[0086] 表1：树脂柱不同区域功能步进运行表

[0087]

[0088] 本实施例所述的方法包括如下步骤：

[0089] 树脂柱的树脂采用离子筛型吸附剂seplite LXL-10A(西安蓝晓科技有限公司)，初始盐湖卤水中镁锂含量比432∶1。

[0090] 如附图所示，各树脂柱处于以下不同树脂柱组中，以第一周期为例：

[0091] 1#、2#柱：第一淋洗树脂柱组3#柱：快速淋洗树脂柱组

[0092] 4#、5#、6#柱：吸附树脂柱组7#、8#柱：第三淋洗树脂柱组

[0093] 9#、10#柱：第二淋洗树脂柱组

[0094] 4#、5#、6#柱：吸附树脂柱组。4#、5#、6#柱为正流串联运行，盐湖卤水从卤水进料总管进入4#柱上口的卤水进料支管中，经串联管路依次通过5#柱和6#柱，最后由6#柱下口的卤水出料支管进入卤水出料总管中，最终进入晒盐池中。整个吸附过程，盐湖卤水中锂经过三级树脂吸附后，锂的浓度在逐渐降低，直至4#柱下口锂的浓度与进口锂浓度一致后，即认为树脂达到饱和，经过阀门切换4#柱进入到快速淋洗树脂柱组。进料速率：10BV/h，进料总量40BV，停留时间240min。

[0095] 3#柱：快速淋洗树脂柱组。去离子水从快速淋洗进料总管进入同3#柱上口连通的快速淋洗进料支管中，经下口的快速淋洗出料支管进入快速淋洗总管，然后返回至晒盐池，最大程度的将残存在树脂中的大量盐湖卤水去除，并且可以洗去与树脂结合力相对较弱的镁。去离子水速率：20BV/h，进料总量3BV，停留时间240min。考虑到快速淋洗的特殊要求，快速淋洗需要总时间只有9min。因此，该过程结束后，快速淋洗树脂柱组结束后树脂处于等待状态。待整体系统240min完全结束后再切换进入下一个周期。

[0096] 1#，2#柱：第一淋洗树脂柱组。经过快速淋洗之后的树脂上有与树脂结合力较弱的镁和结合力较强的锂。去离子水由洗涤进料总管进入同1#柱上口连通的洗涤进料支管，经串联管路进入2#柱上口，并由下口的第一回流出料支管进入第一回流出料总管中，然后进入一次淋洗的缓冲罐中；其中镁和锂同时被淋洗出时，镁的浓度要高于锂，去离子水的速率在3Bv/h，总量6BV，镁锂质量浓度比为13，停留时间：240min。

[0097] 9#，10#柱：第二淋洗树脂柱组。经过第一淋洗树脂柱组后，树脂上结合的镁相对减少较多，而锂减少较少。因此，通过使用第一淋洗树脂柱组的流出液作为第二淋洗树脂柱组的淋洗液，第二淋洗树脂柱组的淋洗液由10#树脂柱下口流出，并经第二回流出料总管进入二次淋洗的缓冲罐中，第二淋洗树脂柱组的流出液镁和锂的浓度在逐渐提高。淋洗液的速率：5BV/h，总量6BV，镁锂质量浓度比为7，停留时间240min。

[0098] 7#，8#柱：第三淋洗树脂柱组。经过两级淋洗之后的树脂上结合的镁已经减少比较多，而锂的含量相对增加。通过使用第二淋洗树脂柱组的流出液作为第三淋洗树脂柱组的淋洗液，由第三淋洗树脂柱组最后一级的合格液出料支管流出的合格液浓度增加，且锂的纯度也得到了提高。淋洗液的速率：5BV/h，总量6BV，镁锂质量浓度比为2，停留时间240min，盐湖卤水中锂的提取率为91％。

[0099] 当第一周期完成后，各个树脂柱组中的树脂柱通过PLC程序控制各控制阀，从而使各个树脂柱组按顺序平移，完成下一个周期。

[0100] 吸附树脂柱组中的盐湖卤水的温度为20-100℃，快速树脂柱组、第一树脂柱组中的洗涤液均为20-50℃的去离子水。

[0101] 实施例2

[0102] 同实施例1不同之处为：

[0103] 树脂柱的树脂采用离子筛型吸附剂seplite LXL-10B(西安蓝晓科技有限公司)，初始盐湖卤水中镁锂含量比432∶1，盐湖卤水的吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为5BV/h，处理量：40BV，快速淋洗树脂柱组中的去离子水的处理速率为10BV/h，处理量2BV；第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为
3BV/h，处理量2BV。

[0104] 其中控制阀周期切换的时间480min。

[0105] 第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为12∶1，其下部出料液中镁锂质量浓度比为6∶1，由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为3∶1，盐湖卤水中锂的提取率为90.3％。

[0106] 实施例3

[0107] 同实施例1不同之处为：

[0108] 树脂柱的树脂采用Amberlite IR-120B(美国罗门哈斯)，初始盐湖卤水中镁锂含量比432∶1，吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为6BV/h，处理量：50BV，快速淋洗树脂柱组中的去离子水的处理速率为15BV/h，处理量4BV；第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为4BV/h，处理量6BV。

[0109] 其中控制阀周期切换的时间500min。

[0110] 第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为13.5∶1，其下部出料液中镁锂质量浓度比为7.3∶1；由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为5∶1，盐湖卤水中锂的提取率为89.3％。

[0111] 实施例4

[0112] 同实施例1不同之处为：

[0113] 树脂柱的树脂采用无定型氢氧化物吸附剂(西安蓝晓科技有限公司试验室合成)，其中的无定型氢氧化物吸附剂以铝型吸附剂为代表，将铝酸钠稀释后与二氧化碳反应，形成无定形氢氧化铝Al(OH)2.8(C03)0.1.xH20。初始盐湖卤水中镁锂含量比510∶1，吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为8BV/h，处理量：60BV，快速淋洗树脂柱组中的去离子水的处理速率为12BV/h，处理量3BV；第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为4.5BV/h，处理量5BV。

[0114] 其中控制阀周期切换的时间450min。

[0115] 第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为12.7∶1，其下部出料液中镁锂质量浓度比为8∶1；由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为3.7∶1，盐湖卤水中锂的提取率为87.6％。

[0116] 实施例5

[0117] 同实施例1不同之处为：

[0118] 树脂柱的树脂采用铝盐吸附剂，其中的铝盐吸附剂为LiCl插入AI(OH)3中生成的化合物LiCl·2A1(OH)3·nH20(西安蓝晓科技有限公司试验室合成)，初始盐湖卤水中镁锂含量比510∶1，吸附树脂柱组中的盐湖卤水的处理速率为10BV/h，处理量：20BV，快速淋洗树脂柱组中的去离子水的处理速率为15BV/h，处理量4BV；第一淋洗树脂柱组、第二淋洗树脂柱组和第三淋洗树脂柱组中的洗涤液的处理速率为5BV/h，处理量3BV。

[0119] 其中控制阀周期切换的时间120min。

[0120] 第二淋洗树脂柱组的上部进料液中镁锂质量浓度比为12.8∶1，其下部出料液中镁锂质量浓度比为6.5∶1；由所述第三淋洗树脂柱组的最后一级树脂柱中输出的合格液的镁锂质量浓度比为4.8∶1，盐湖卤水中锂的提取率为88.2％。

[0121] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。