RS66520B1 - Postupak i sistem za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz prirodnih i sintetičkih rastvora soli - Google Patents

Description

Opis

OSNOVA PRONALASKA

1. Oblast pronalaska.

[0001] Ovaj pronalazak se uopšteno odnosi na postupak za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz prirodnih i sintetičkih rastvora soli, a posebno na postupak za dobijanje litijuma iz prirodnog ili sintetičkog rastvora soli dovođenjem u kontakt rastvora soli sa litijum selektivnim adsorbentom upotrebom postupka kontinuirane protivstrujne adsorpcije i desorpcije („CCAD“).

2. Opis srodne tehnike

[0002] Morska voda sadrži oko 0.17 mg/kg, a podzemne slane vode mogu sadržati do 4 000 mg/kg, više od četiri reda veličine više od morske vode. Tipične komercijalne koncentracije litijuma su između 200 i 1400 mg/kg. U 2015. podzemne slane vode davale su oko polovine svetske proizvodnje litijuma.

[0003] Područje poznatih geotermalnih resursa Salton Sea („SSKGRA“) ima najveći potencijal geotermalnog kapaciteta u Sjedinjenim Državama. Geotermalna energija, iskorištavanje toplote koja zrači ispod Zemljine kore, je obnovljiv resurs koji je sposoban da isplativo proizvede velike količine energije. Pored toga, SSKGRA ima potencijal da postane glavni izvor Severne Amerike alkalnih metala, zemnoalkalnih metala i prelaznih metala, kao što su litijum, kalijum, rubidijum, gvožđe, cink i mangan.

[0004] Rastvori soli iz oblasti poznatih geotermalnih resursa Salton Sea su neobično vrući (do najmanje 390°C na 2 km dubine), hiperslani (do 26 tež.%) i metalni (gvožđe (Fe), cink (Zn), olovo (Pb), bakar (Cu)). Rastvori soli su prvenstveno natrijum (Na), kalijum (K), kalcijum (Ca) hloridi sa do 25 procenata ukupnih rastvorenih čvrstih materija. Dok su hemija i visoka temperatura rastvora soli Salton Sea dovele do glavnih izazova za razvoj SSKGA, litijum i drugi elementi rastvora soli obično održavaju visoku vrednost robe i koriste se u nizu industrijskih i tehnoloških primena.

[0005] „Litijumski trougao“ Čilea, Argentine i Bolivije je mesto odakle dolazi otprilike 75% svetskog litijuma. Čile je trenutno drugi najveći proizvođač litijum karbonata i litijum hidroksida, koji su ključne sirovine za proizvodnju litijum-jonskih baterija, samo iza Australije. Salar de Atacama je jedno od najtoplijih, najsušnijih, najvetrovitijih i najnegostoljubivijih mesta na Zemlji, a najveće operacije su u plitkoj slanoj vodi ispod suvog korita jezera Salar de Atacama u Čileu, koje je od 2015. davalo oko trećinu svetskih zaliha. Atacama u Čileu je idealna za iskopavanje litijuma jer bazeni sa slanom vodom koji sadrže litijum brzo isparavaju, a rastvor se koncentruje u visokokvalitetne litijumske proizvode kao što su litijum karbonat i litijum hidroksid. Iskopavanje litijuma u salarima Čilea i Argentine je mnogo isplativije od rudarenja tvrdih stena gde se litijum eksplodira iz rudnih tela granitnog pegamita koji sadrže spodumen, apatit, lepidolit, turmalin i ambligonit. Smatra se da plitka slana voda ispod Salar de Ujuni u Boliviji sadrži najveće nalazište litijuma na svetu, za koje se često procenjuje da predstavlja polovinu ili više svetskih resursa; međutim, od 2015. nije bilo komercijalnog vađenja, osim pilot postrojenja. Iskopavanje litijuma iz slanih resursa u „litijumskom trouglu” istorijski zavisi od lakog pristupa velikim količinama sveže vode i veoma visokim stopama isparavanja. Sa smanjenjem dostupnosti sveže vode i klimatskim promenama, ekonomska prednost konvencionalnih tehnika prerade nestaje.

[0006] Sistemi sa fiksnim slojem i kontinuiranom protivstrujnom izmenom jona

korišćeni su za dobijanje metala, kao što su nikl (Ni) i kobalt (Co), iz rastvora za luženje rude. Dok se fiksni sistemi generalno koriste u projektima izolacije, poznato je da zahtevaju relativno velike količine vode i hemikalija i da su performanse generalno slabije od CCIX sistema.

[0007] Korišćenje opreme tipa CCIX u adsorpciji litijuma iz slanih rastvora sa litijum selektivnim adsorbentima u CCAD kolu će doneti povećanu efikasnost postupka u odnosu na klasičnu obradu sa fiksnim slojem. Efikasnost vode i reagensa CCAD kola/postupka bi trebalo da bude poželjna zamena za bazene za isparavanje u operacijama iskopavanja rastvora soli u salarima "litijumskog trougla", čime se štedi milione hektara vode od gubitka isparavanjem.

[0008] Zbog toga je poželjno obezbediti poboljšani postupak za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz prirodnih i sintetičkih rastvora soli.

[0009] Dalje je poželjno obezbediti postupak kontinuirane protivstrujne adsorpcije i desorpcije za selektivnu izolaciju litijuma iz prirodnih i/ili sintetičkih rastvora soli, koji se obično smatraju ekonomski neodrživim upotrebom konvencionalnih membrana, ekstrakcije rastvaračem ili aranžmana sa fiksnim slojem selektivnih adsorbent tehnologija litijuma.

[0010] Dalje je poželjno obezbediti postupak za dobijanje litijuma iz prirodnog ili sintetičkog rastvora soli tretiranjem rastvora soli litijum selektivnim adsorbentom u sistemu tipa CCIX upotrebom CCAD postupka. US 2013/001168A1 otkriva postupak za adsorpciju/desorpciju litijumovih jona, koji koristi postupak protivstrujne dekantacije (CCD) u adsorpciji/desorpciji litijumovih jona.

[0011] WO 02/30570 A1 otkriva uređaj za tretman fluida, koji sadrži određeni broj sudova kroz koje se vodi fluid, najmanje dve dovodne cevi i najmanje dve cevi za ispuštanje i uređaj za distribuciju za kontrolu toka tečnosti iz dovodnih cevi kroz posude i do ispusta cevi.

[0012] Pre nego što pređemo na detaljan opis pronalaska, međutim, treba napomenuti i zapamtiti da opis pronalaska koji sledi, zajedno sa pratećim crtežima, ne treba tumačiti kao ograničavanje pronalaska na prikazane i opisane primere (ili primere izvođenja). Stručnjaci u oblasti na koju se pronalazak odnosi biće u stanju da osmisle druge oblike ovog pronalaska u okviru patentnih zahteva.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0013] Pronalazak je definisan u priloženim patentnim zahtevima.

[0014] Uopšteno govoreći, u prvom aspektu, pronalazak se odnosi na postupak selektivne izolacije litijuma iz rastvora soli za napajanje. Postupak uključuje koncentrovanje litijuma u rastvoru soli cikličnim i uzastopnim strujanjem rastvora soli kroz kontinuirano protivstrujno kolo adsorpcije i desorpcije da bi se formirao poboljšani tok proizvoda litijuma i izolaciju litijuma iz toka poboljšanog litijumovog proizvoda.

[0015] Postupak takođe može uključivati korake uklanjanja nečistoća iz rastvora soli da bi se formirao poliran rastvor soli, a zatim koncentrovanje litijuma u poliranom rastvoru soli cikličnim i uzastopnim strujanjem poliranog rastvora soli kroz kontinuirano protivstrujno kolo adsorpcije i desorpcije da bi se formirao poboljšani tok litijumskih proizvoda. Litijum se zatim dobija iz toka poboljšanog litijumskog proizvoda.

[0016] Postupak takođe može uključiti korak dobijanja rastvora soli koji sadrži litijum hlorid. Litijum hlorid u rastvoru soli može da se koncentruje upotrebom kontinuiranog protivstrujnog kola za adsorpciju i desorpciju da bi se formirao poboljšani tok litijumskog proizvoda, a zatim se litijum hlorid može selektivno konvertovati u litijum karbonat, litijum hidroksid ili oba.

[0017] Kontinualno protivstrujno kolo za desorpciju adsorpcije ima više procesnih zona, pri čemu svaka od procesnih zona ima sloj ili kolonu adsorbenta koji sadrži litijum selektivni adsorbent. Litijum selektivni apsorbent može biti interkalat litijum glinice pripremljen od hidratisane glinice, litijum aluminijuma slojevitog dvostrukog hidroksid hlorida, slojevitim dvostrukim hidroksidom modifikovane aktivirane glinice, jono-izmenjivačke smole ili kopolimera ili molekularnih sita ili zeolita natopljenih slojevitim dvostrukim hidroksidom, mešavine slojevitog aluminatnog polimera, litijum mangan oksida, titanijum oksida, imobilizovanog kraun etra ili njihove kombinacije. Procesne zone mogu uključivati zonu izmeštanja rastvora soli postavljenu uzvodno u odnosu na protok fluida zone punjenja rastvora soli, koja je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida i u komunikaciji fluida sa zonom odbacivanja tečne faze u obliku kapi („entrainment“), koja je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida i u tečnoj komunikaciji sa elucionom zonom, koja je u fluidnoj komunikaciji sa zonom izmeštanja rastvora soli. Rastvor soli se propušta kroz zonu punjenja tokom unapred određenog kontaktnog vremena.

[0018] Postupak takođe može uključiti odvodnjavanje pojačanog toka proizvoda litijuma upotrebom membranskog odvajanje, kao što je reverzna osmoza ili nano-filtracija, da bi se proizvela visoka koncentracija litijuma, poboljšani tok proizvoda litijuma i reciklirao rastvor eluanta. Pojačani tok proizvoda litijuma, visoka koncentracija litijuma, poboljšani tok proizvoda litijuma ili oba mogu se zatim propustiti ili obezbediti u postupak ekstrakcije litijuma rastvaračem i postupak elektroekstrakcije, postupak ekstrakcije rastvarača i postupak membranske elektrolize, ili postupak izolacije za proizvodnju litijum hidroksida i litijum karbonata visoke čistoće hidroksid za proizvodnju baterija.

[0019] Rastvor soli može biti prirodni rastvor soli, sintetički rastvor soli ili njihova kombinacija, kao što je kontinentalni rastvor soli, geotermalni rastvor soli, rastvor soli naftnog polja, rastvor soli iz rudarstva litijuma u tvrdim stenama ili njihova kombinacija.

[0020] Uopšteno govoreći, u drugom aspektu, pronalazak se odnosi na kontinuirano protivstrujno kolo za adsorpciju i desorpciju za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz rastvora soli bogatog litijumom. Kolo ima više procesnih zona, pri čemu svaka od procesnih zona sadrži više slojeva ili kolona adsorbenta koji imaju litijum selektivni adsorbent. Procesne zone obuhvataju zonu izmeštanja rastvora soli koja je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida zone punjenja rastvora soli, koja je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida i u komunikaciji fluida sa zonom odbacivanja tečne faze u obliku kapi. Zona odbacivanja tečne faze u obliku kapi je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida i u tečnoj komunikaciji sa zonom eluiranja, a zona eluiranja u komunikaciji fluida sa zonom izmeštanja rastvora soli.

[0021] Rastvor soli bogat litijumom može biti prirodni rastvor soli, sintetički rastvor soli ili njihova kombinacija, kao što je kontinentalni rastvor soli, geotermalni rastvor soli, rastvor soli iz naftnog polja, rastvor soli iz rudarstva litijuma tvrdih stena ili njihova kombinacija. Litijum selektivni apsorbent može biti interkalat litijum glinice pripremljen od hidratisane glinice, litijum aluminijuma slojevitog dvostrukog hidroksid hlorida, slojevitim dvostrukim hidroksidom modifikovane aktivirane glinice, jono-izmenjivačke smole ili kopolimera ili molekularnih sita ili zeolita natopljenih slojevitim dvostrukim hidroksidom, mešavine slojevitog aluminatnog polimera, litijum mangan oksida, titanijum oksida, imobilizovanog kraun etra ili njihove kombinacije.

[0022] Postupak uključuje sledeće korake:

a) izmeštanje rastvora soli za napajanje koji sadrži litijum iz sveže napunjenog sloja adsorbenta ili kolone upotrebom eluata proizvoda litijuma i propuštanja rastvora tečnosti za izmeštanje do ulaza za napajanje rastvora soli u zonu adsorpcije litijuma;

b) ugrađivanje rastvora tečnosti za izmeštanje u rastvor soli za napajanje da bi se formirala kombinovana tečnost/rastvor soli za napajanje;

c) propuštanje kombinovane tečnosti/rastvora soli za napajanje kroz zonu punjenja litijuma gde je litijum adsorbovan na jednom ili više slojeva adsorbenta ili kolona za punjenje i formiranje rafinata rastvora soli osiromašenog u litijumu;

d) izmeštanje rastvora eluata iz slojeva adsorbenta za punjenje sa delom rafinata rastvora soli osiromašenog u litijumu iz zone punjenja litijumom i u zonu za eluiranje;

e) strujanje svežeg rastvora eluanta kroz zonu eluiranja uklanjajući deo litijuma adsorbovanog na slojevima ili kolonama adsorbenta; i

f) sakupljanje dela eluanta koji ima visoku koncentraciju litijuma kao poboljšanog rastvora litijumovog proizvoda.

[0023] U dodatnom aspektu, pronalazak se odnosi na kontinuirani postupak adsorpcije i desorpcije za izolaciju litijuma iz rastvora soli za napajanje. Rastvor eluanta prolazi kroz zonu eluiranja i uklanja većinu litijuma iz adsorbenta napunjenog litijumom. Deo rastvora proizvoda litijuma se hvata kao prečišćeni litijum koncentrat, a drugi deo se koristi da se izmesti latentni rastvor soli iz sveže napunjenog adsorbenta. Deo rastvora litijumovog proizvoda zajedno sa izmeštenim rastvorom soli se usmerava do ulaza za dovod rastvora soli i ova recirkulacija litijuma preko toka za izmeštanje povećava efektivnu koncentraciju litijuma u toku za punjenje rastvora soli. Rastvor soli za napajanje, zajedno sa recikliranim proizvodom i izmeštenim rastvorom soli, prolazi kroz mnoštvo slojeva adsorbenta koji sadrže litijum selektivni adsorbent tako da se litijum selektivno nanosi na adsorbent i proizvodi rafinat rastvora soli osiromašen u litijumu. Deo rafinata rastvora soli osiromašenog u litijumu se uvodi u zonu eluiranja, izmeštajući latentni rastvor eluanta tako da se ne izgubi u rafiniranju kada prvi sloj adsorbenta u zoni eluiranja na kraju pređe iz zone eluiranja u zonu punjenja. Pored toga, postupak može uključiti membransko odvodnjavanje eluata litijumovog proizvoda da bi se koncentrovao proizvod litijuma i dopunio rastvor eluanta niske koncentracije litijuma.

[0024] U prethodnom su u širem smislu iznete neke od važnijih karakteristika pronalaska koje su ovde otkrivene, tako da detaljan opis koji sledi može biti jasnije shvaćen, i tako da se doprinos trenutnih pronalazača u tehnici može bolje razumeti. Ovaj pronalazak ne treba da bude ograničen u svojoj primeni na detalje konstrukcije i na raspored komponenti datih u sledećem opisu ili ilustrovanih na crtežima. Umesto toga, pronalazak je sposoban za druge primere izvođenja i da se praktikuje i sprovodi na razne druge načine koji ovde nisu posebno nabrojani. Konačno, treba razumeti da su frazeologija i terminologija korišćena ovde u svrhu opisa i ne treba ih smatrati ograničavajućim, osim ako specifikacija izričito tako ograničava pronalazak.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0025] Ovi i dodatni aspekti pronalaska su detaljno opisani u sledećim primerima i pratećim crtežima.

Slika 1 je dijagram postupka primera poznatog postupka bistrenja reaktora kristalizatora za operacije elektrane u oblasti poznatih geotermalnih resursa Salton Sea;

Slika 2 je dijagram toka primera postupka za izolaciju litijum karbonata u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven;

Slika 3 je dijagram toka primera postupka za izolaciju litijum hidroksida u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven;

Slika 4A je dijagram toka postupka sistema i postupka za izolaciju odabranih minerala i litijuma u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven; Slika 4B je nastavak dijagrama toka postupka prikazanog na Slici 4A;

Slika 5 je dijagram toka primera CCAD jedinice za izolaciju litijuma u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven;

Slika 6 je dijagram toka primera kola za ekstrakciju rastvarača cinka i mangana u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven; i

Slika 7 je grafički prikaz koji ilustruje koncentracije litijuma i kalcijuma uzete u donjem toku svake adsorpcione kolone CCAD jedinice za izolaciju litijuma u radnim uslovima u stabilnom stanju stojećeg talasa u skladu sa ilustrativnim primerom izvođenja pronalaska koji je ovde otkriven.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0026] Iako je ovaj pronalazak podložan primeru izvođenja u mnogim različitim oblicima, na crtežima su prikazani, a u nastavku će biti detaljno opisani neki specifični primeri izvođenja ovog pronalaska. Trebalo bi razumeti, međutim, da ovo otkriće treba smatrati primerom principa pronalaska i nema za cilj da ograniči pronalazak na tako opisane specifične primere izvođenja.

[0027] Ovaj pronalazak se uopšteno odnosi na postupak za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz prirodnih i sintetičkih rastvora soli upotrebom CCAD. Dok je pronalazak posebno pogodan za geotermalne rastvore soli, izvor rastvora soli za napajanje nije toliko ograničen. Izvor rastvora soli može biti iz bilo kog ležišta litijumskog rastvora soli, kao što su kontinentalni izvori, geotermalni izvori, izvori naftnih polja ili rastvor soli iz aktivnosti rudarenja litijuma u tvrdim stenama. Rastvor soli za napajaje može biti podvrgnut raznim koracima preliminarnog tretmana uključujući uklanjanje čvrstih materija i određenih problematičnih metala ili komercijalnih metala (npr. gvožđe, mangan, cink, silicijum itd.). Neposredno pre tretmana inventivnim postupkom, rastvor soli poželjno ima pH između oko 5.0 i oko 7.0. Rastvor soli za napajanje uglavnom uključuje velike količine hloridnih soli natrijuma, kalijuma i kalcijuma. Rastvori soli sa višim temperaturama (oko 50°C do oko 100°C) poboljšavaju kinetički odgovor litijum selektivnog adsorbenta; međutim, rastvori soli niže temperature se takođe mogu uspešno tretirati (oko 5°C do oko 50°C) upotrebom inventivnog postupka.

[0028] Kao što je generalno ilustrovano na Slici 1, postojeće operacije 1000 elektrane generalno uključuju tok tečnog rastvora soli iz geotermalnih proizvodnih bunara 1012 koji se delimično naglo prebacuje u paru usled gubitaka pritiska, dok tečni rastvor soli probija put do kućišta proizvodnog bunara. Dvofazna mešavina rastvora soli i pare se usmerava u separator 1014 visokog pritiska gde se tečni rastvor soli i para pod visokim pritiskom odvajaju. Para 1016 visokog pritiska se usmerava iz separatora 1014 do parnog skrubera centrifugalnog tipa (nije prikazan) koji uklanja prenošenje rastvora soli iz pare, i odatle se prečišćena para 1016 visokog pritiska usmerava u turbinski generator 1020. Tečni rastvor soli iz separatora 1014 visokog pritiska se naglo ubacuje u kristalizator 1022 standardnog pritiska, i para 1024 standardnog pritiska iz kristalizatora 1022 standardnog pritiska prolazi kroz parni skruber (nije prikazan), a zatim se prečišćena para 1024 standardnog pritiska usmerava do turbine 1020. Istaložene čvrste supstance iz taložnika se mešaju sa rastvorom soli u kristalizatoru 1022 standardnog pritiska i kontaktu sa materijalima za skaliranje, što značajno smanjuje tendenciju stvaranja kamenca u rastvoru soli.

[0029] Smeša suspenzije rastvora soli iz kristalizatora 1022 standardnog pritiska se naglo ubacuje u kristalizator 1018 niskog pritiska. Para 1025 niskog pritiska iz kristalizatora 1018 niskog pritiska teče kroz parni skruber (nije prikazan), a zatim ili u turbinu niskog pritiska ili na strani niskog pritiska turbine 1020 sa dvostrukim ulazom. Smeša rastvora soli je naglo prebačena na atmosferski pritisak u atmosferskom fleš rezervoaru 1026 i zatim teče u taložnik.

[0030] Primarni taložnik 1028 koji sadrži reaktorski taložnik sa unutrašnjim recirkulacijom, taloži silicijum dioksid do bližih ravnotežnih vrednosti za različite sastojke skaliranja na radnoj temperaturi rastvora soli, na primer, približno 229°F. Prelivanje primarnog taložnika („PCO“) se odnosi na izbistreni rastvor soli koji teče iz primarnog taložnika 1028, a donji tok primarnog taložnika („PCU“) se odnosi na suspenziju koja teče sa dna primarnog taložnika 1028. Istaložene čvrste materije su flokulisane i istaložene na dno primarnog rezervoara 1028 za bistrenje. Relativno bistar rastvor soli PCO prelazi iz primarnog taložnika 1028 do sekundarnog taložnika 1030 koji uklanja dodatne suspendovane čvrste materije iz rastvora soli. Prelivanje sekundarnog taložnika („SCO“) 1038 se odnosi na izbistreni rastvor soli koji teče iz sekundarnog taložnika 1030, a donji tok sekundarnog bistrenja („SCU“) se odnosi na mulj koji teče sa dna sekundarnog taložnika 1030.

[0031] Flokulant i inhibitor kamenca se dodaju između primarnog taložnika 1028 i sekundarnog taložnika 1030 da bi se poboljšalo taloženje čvrstih materija i sprečilo taloženje radioaktivnih zemnoalkalnih soli. Stabilni SCO 1038 iz sekundarnog taložnika 1030 se pumpa u injekcione bunare 1032. Deo istaložene čvrste materije iz PCU i SCU se reciklira uzvodno do kristalizatora 1022 standardnog pritiska kao materijal 1034 za zasejavanje. Akumulirana čvrsta supstanca u oba, primarnom taložniku 1028 i sekundarnom taložniku 1030 je usmerena ka horizontalnom trakastom filteru ("HBF") 1036 radi uklanjanja čvrstih materija.

[0032] HBF 1036 odvaja tečnost od čvrstih materija u suspenziji od PCU i SCU. Tečnost se može odvojiti od čvrstih materija vakuumom i prolazi kroz filtersku tkaninu koja leži na vrhu noseće trake. Prva faza HBF je pH 1.0 kiselo ispiranje suspenzije hlorovodoničnom kiselinom da bi se uklonili svi olovni precipitati iz filterskog kolača. Druga faza je ispiranje kondenzatnom vodom pH 9.5 da bi se neutralisala zaostala kiselina u filterskom kolaču. Treća faza HBF pare suši filter kolač. Filterski kolač se transportuje na lokalnu deponiju radi odlaganja.

[0033] Koncentracije silicijum dioksida i gvožđa u rastvoru soli na PCO, SCO i injekcionim bunarima u radu elektrane su sumirane u tabeli 1:

[0034] Polirani rastvor 1038 soli koji izlazi iz SCO iz elektrane 1000 sa smanjenim količinama sastojaka koji stvaraju kamenac je veoma pogodan za ekstrakciju minerala, i umesto da se injektira polirani rastvor 1038 soli u injekcioni bunar 1032, stavlja se na raspolaganje sistemu i postupku 200 i/ili u CCAD postupku 400 za selektivnu izolaciju litijuma i/ili drugih minerala iz poliranog rastvora 1038 soli.

Izolacija litijum karbonata:

[0035] Kao što je ilustrovano na Slici 2, rastvor soli za napajanje, kao što je geotermalni rastvor soli ili rastvor 1038 soli koji izlazi iz SCO iz elektrane 1000 sa smanjenim količinama sastojaka za stvaranje kamenca, prelazi u sistem i postupak 200 za ekstrakciju minerala i/ili litijuma. Rastvor soli se propušta u kolo 300 za uklanjanje nečistoća koji ima prvi set reakcionih rezervoara 302 i prvi taložnik 304 za uklanjanje gvožđa i silicijum dioksida, a zatim drugi set reakcionih rezervoara 306 i drugi taložnik 308 za uklanjanje prvenstveno mangana i cinka. Prva faza 300A taloženja gvožđa/silicijuma u kolu 300 za uklanjanje nečistoća uključuje dodavanje krečnjaka 310A i injektiranje vazduha 310B u rastvor soli. Vazduh izaziva oksidaciju rastvorenog gvožđa i pad pH vrednosti. Rastvor sa niskim pH smanjuje brzinu reakcije; stoga se krečnjak koristi za neutralizaciju ovog efekta i održavanje pH vrednosti oko 5.5. Prvi taložnik 304 je postavljen nizvodno od prvog seta reakcionih rezervoara 302 da bi se silicijum i gvožđe istaložili u rastvor soli. Istaložene čvrste materije se talože na dno prvog rezervoara 304 za bistrenje. Prva faza 300A kola 300 za uklanjanje nečistoća smanjuje koncentraciju gvožđa u prelivu rastvora soli sa oko 1600 delova na milion (ppm) na manje od oko 5 ppm i smanjuje koncentraciju silicijum dioksida u prelivu rastvora soli sa oko 60 ppm na manje od oko 5 ppm.

1

Relativno bistar preliv rastvora soli prelazi iz prvog taložnika 304 do druge faze 300B taloženja cinka/mangana kola 300 za uklanjanje nečistoća.

[0036] Druga faza 300B kola 300 za uklanjanje nečistoća uključuje dodavanje krečnjaka 312A i/ili kreča 312B u rastvor soli u drugom setu reakcionih rezervoara 306. Ovo uzrokuje porast pH rastvora soli na oko 8. Drugi taložnik 308 je postavljen nizvodno od drugog seta reakcionih rezervoara 306 i omogućava da se metali kao oksidi i/ili hidroksidi (prvenstveno cink i mangan) istalože. Tokom druge faze 300B kola 300 za uklanjanje nečistoća, koncentracija mangana u rastvoru soli se smanjuje sa oko 1700 ppm na manje od oko 10 ppm, dok se koncentracija cinka smanjuje za oko 600 ppm na manje od 5 ppm u drugoj fazi 300B kola za uklanjanje nečistoća 300. Akumulirane čvrste materije u prvom taložniku 304 i drugom taložniku 308 se respektivno usmeravaju u pneumapres filter HBF da bi se pripremio Fe/Si filter kolač 314 i Mn/Zn filter kolač 316.

[0037] Kiselina se zatim dodaje 318 u rastvor soli iz drugog taložnika 308 da bi se pH smanjio na između oko 4.5 i oko 6.0, sa temperaturom rastvora soli između oko 5°C i oko 100°C, što je pogodno za CCAD kolo 400. Rastvorene čvrste materije u poliranom rastvoru soli u ovoj tački postupka prvenstveno sadrže soli (kao hloride) sa visokim koncentracijama natrijuma, kalijuma, i kalcijuma. Koncentracija litijuma je relativno niska na samo ±250 ppm.

[0038] Polirani rastvor soli (tok 54 na slici 4A) može zatim da prođe u CCAD kolo 400, koje koncentruje litijum u poliranom rastvoru soli približno 10 puta i istovremeno odvaja litijum od ostalih soli (kalcijum je od posebne važnosti za nishodne operacije). Ciljni rezultat je pojačani tok 342 proizvoda litijum hlorida na slikama 2 i 3 (tok 57 na slici 4A) (tok 417 ili tok 420 na slici 5) (sa nekim zaostalim nečistoćama) od oko 2500 do 3000 ppm litijuma. Zaostali rastvor soli se može vratiti na ponovno ubrizgavanje kroz injekcione bunare 320.

[0039] Ako se inventivni CCAD sistem koristi sa salarnim, kontinentalnim ili drugim negeotermalnim rastvorima soli, sirovina rastvora soli može se preneti direktno u CCAD kolo 400 uz minimalni predtretman kao što je filtracija granularnog medijuma (GMF) i, ako je potrebno, uklanjanje zaostalih organskih materija. Salarni ili kontinentalni rastvori soli sa niskim sadržajem gvožđa i silicijum dioksida mogu zahtevati samo minimalni predtretman pre nego što se proslede u CCAD kolo 400 za koncentrovanje litijuma u poređenju sa rastvorima soli iz oblasti poznatih geotermalnih resursa Salton Sea (SSKGRA). Postupak prethodnog tretmana može uključivati razblaživanje vodom kako bi se sprečilo taloženje čvrstih materija iz rastvora soli koji su blizu zasićenja. Pored toga, GMF se može koristiti za smanjenje ukupnih suspendovanih čvrstih supstanci (TSS) na ispod 10 ppm pre uvođenja rastvora soli. Za rastvore soli naftnih polja može biti potreban predtretman da bi se uklonio bilo koji zaostali organski materijal pre nego što se prosledi u CCAD kolo 400. Najveći deo organskog materijala može da se ukloni pomoću uređaja kao što je API separator ulje-voda. Bilo koji preostali organski materijal može se ukloniti sa mešanim GMF slojem koji uključuje aktivni ugalj kao deo mešanog sloja.

[0040] Pozivajući se sada na Sliku 5, CCAD kolo 400 uključuje niz uzastopnih koraka u cikličnom postupku. CCAD kolo 400 ima više adsorpcionih slojeva ili kolona 402 od kojih svaka sadrži litijum selektivni adsorbent. Adsorpcioni slojevi 402 se uzastopno podvrgavaju pojedinačnim procesnim zonama (A, B, C, D) kao deo CCAD kola 400. Svaka od procesnih zona A, B, C i D uključuje jedan ili više slojeva adsorbenta 402 konfigurisan paralelno, u seriji ili u kombinaciji paralelnog i serijskog, koji teče u režimima toka naviše ili naniže. Procesne zone CCAD kola 400 uključuju zonu A izmeštanja adsorpcije, zonu B punjenja adsorpcije, zonu C odbacivanja tečne faze u obliku kapi (ER) i zonu D eluiranja. Protok tečnosti rastvora soli kroz CCAD kolo 400 kontroliše se brzinama protoka pumpe i/ili unapred određenim indeksiranjem centralnog sistema ventila sa više priključaka ili slojeva adsorbenta 402, stvarajući postupak gde adsorpcioni slojevi 402 neprekidno kruže kroz pojedinačne procesne zone A, B, C i D.

[0041] Da bi se eliminisala mogućnost da zaostala zaliha rastvora 413 soli i soli rastvora soli uđu u zonu D eluiranja, zapremina eluiranja rastvora 412 soli se izmešta iz sloja adsorbenta 402 zone A izmeštanja rastvora soli koristeći deo eluat 411 proizvoda sa visokom koncentracijom litijuma iz elucione zone D. Eluciona zapremina rastvora 412 soli za napajanje za izmeštanje izvučena iz elucione zone D u zonu A izmeštanja rastvora soli je najmanje dovoljna da izmesti jednu prazninu u sloju adsorbenta tokom indeksnog vremena (vremenski interval između indeksa rotacionog ventila).

[0042] Zaliha rastvora 413 soli, koja može biti polirani geotermalni rastvor soli (tok 54 na slici 4A) ili zaliha salarnog, kontinentalnog ili drugog negeotermalnog rastvora soli, pumpa se u sloj(eve) 402 adsorbenta u zoni B punjenja sa unapred određenim vremenom eluiranja dovoljnim da se potpuno ili skoro potpuno iscrpi litijum selektivni adsorbent i osiromašeni rastvor soli koji izlazi iz zone B punjenja se šalje u rafinat 414. Zona B punjenja je dimenzionisana tako da u stacionarnom stanju operacije CCAD kola 400, kompletna zona adsorpcionog prenosa mase litijuma bude zarobljena unutar zone B. Operacija u stabilnom stanju tretira zalihu rastvora 413 soli tako da maksimalno punjenje litijuma se postiže bez značajnog odlaska litijuma sa rafinatom 414 osiromašenim u litijumu kao repovima.

[0043] Zatim, deo rafinata 414A se pumpa u zonu C odbacivanja tečne faze u obliku kapi (ER) da bi se izmestio rastvor latentnog eluata 415, koji se prenosi napred kao tečnost u obliku kapi unutar kolone koja prelazi iz zone C punjenja u zonu D eluiranja u cikličnom procesu, nazad do ulaza u zonu D eluiranja. Eluciona zapremina tečnosti 414A za izmeštanje izvučene iz rafinata 414 za izmeštanje rastvora latentnog eluata 415 nazad u ER zonu C je najmanje dovoljna da izmesti jednu prazninu u sloju adsorbenta tokom indeksnog vremena rotacionog ventila.

[0044] Zatim, eluant (rastvor za skidanje) 416 se pumpa protivstrujno napredovanju adsorbenta (tok tečnosti je ilustrovan kao zdesna nalevo, dok je kretanje slojeva adsorbenta ilustrovano sa leva na desno) u elucionu zonu D da bi se proizveo poboljšani tok 417 proizvoda litijuma. Eluant 416 sadrži eluant proizvoda litijuma niske koncentracije (kao neutralne soli, generalno litijum hlorid) u vodi u koncentraciji od oko 0 mg/kg do oko 1000 mg/kg litijuma i na temperaturama od oko 5°C do oko 100°C. Pravilno podešen, poboljšani tok 417 proizvoda litijuma će imati koncentraciju litijuma 10- do 20 puta veću od eluanta 416 i veću od 99.8% odbacivanja jona tvrdoće rastvora soli i većine drugih komponenti rastvora soli. Deo eluata 411 proizvoda visoke koncentracije litijuma koji se reciklira i izmešta rastvor 412 soli iz zone A izmeštanja je dovoljno tečnosti da potpuno izmesti rastvor soli iz adsorbenta pre nego što adsorbent uđe u zonu D eluiranja. Ovo znači da se rastvor 412 soli za napajanje za izmeštanje može reciklirati uveden u zonu B punjenja sa zalihom rastvora 413 soli. U zavisnosti od podešavanja parametara CCAD kola 400, niska koncentracija litijuma u reciklažnom rastvoru 412 soli za napajanje za izmeštanje može značajno povećati efektivnu koncentraciju litijuma koji ulazi u zonu B punjenja. Ova povećana koncentracija za napajanje rezultira značajno povećanim kapacitetom litijuma i većom efikasnošću izolacije litijuma, posebno u slučaju zaliha rastvora soli sa niskim koncentracijama litijuma (ispod 200 mg/kg).

[0045] Izborno membransko odvajanje 418 može da se ubaci u tok 417, što uključuje, ali nije ograničeno na, reverznu osmozu ili nano-filtraciju, da bi se rastvor 417 proizvoda litijuma odvodnjavao i koncentrovao, čime se proizvodi eluat proizvoda sa višom koncentracijom 420 litijuma, dok se proizvodi reciklažni tok 419 pogodan za upotrebu kao dopuna za svež eluant 416. Izborno membransko odvodnjavanje poboljšanog toka 417 litijumovog proizvoda bi recikliralo deo vode 419 korišćen u pripremi rastvora 416 eluenta. U zavisnosti od propustljivosti membrane, deo litijuma bi mogao da prođe kroz membranu bez prolaska komponenti multivalentnog rastvora soli i da postane litijumska nadoknada za svež eluant 416.

[0046] CCAD kolo 400 izoluje između oko 90% i oko 97% litijuma iz rastvora sli za napajanje i proizvodi poboljšani tok 342 proizvoda litijum hlorida na slikama 2 i 3 (tok 57 na slici 4A) (tok 417 ili tok 420 na slici 5 ) koji imaju koncentraciju od 10 do 50 puta veću od koncentracije rastvora soli za napajanje (npr. polirani tok 54 rastvora soli na slici 4A ili druge prirodne ili

1

sintetičke zalihe rastvora soli) sa većim od 99.9% odbacivanja jona tvrdoće rastvora soli. Proizvodnja ovog litijuma visoke čistoće, direktno iz rastvora soli, bez potrebe za dodatnom vodom za ispiranje, je izuzetno isplativ postupak dobijanja komercijalno vrednog i suštinski čistog litijum hlorida, pogodnog za konverziju u karbonat ili hidroksid za baterije.

[0047] Litijum selektivni adsorbent u slojevima 402 adsorbenta mogu biti interkalati litijum glinice pripremljeni od hidratisane glinice, litijum aluminijuma slojevitog dvostrukog hidroksid hlorida (LDH), LDH modifikovane aktivirane glinice, jono-izmenjivačkih smola ili kopolimera ili molekularnih sita ili zeolita natopljenih sa LDH, mešavine slojevitih slojevitog aluminatnog polimera, litijum mangan oksida (LMO), titanijum oksida, imobilizovanih kraun etara ili drugog litijum-jonskog selektivnog vezujućeg materijala.

[0048] Postupak selektivne adsorpcije i izolacije litijuma iz prirodnih i sintetičkih rastvora soli koji je ovde otkriven je dalje ilustrovan sledećim primerima, koji su dati u svrhu demonstracije, a ne ograničenja.

[0049] Primer CCAD kola 400 je konfigurisan u opštem skladu sa Slikom 5 upotrebom trideset (30) pojedinačnih adsorpcionih kolona 402 raspoređenih u rotirajućoj kao vrteška pilotskoj platformi sa dizajnom centralnog rotacionog ventila, pri čemu svaka kolona ima unutrašnji prečnik 1.0 inča i dužinu od 35 inča, svaki je pakovan sa 355 mL makroporozne smole natopljene interkalatom litijum glinice. Sve analize metala su izvedene upotrebom analize induktivno spregnute plazme (ICP). Brzina napredovanja sloja adsorbenta je podešena na 4.33 minuta po koraku unapred rotirajuće vrteške. Kupola adsorpcionih kolona održavana je u zatvorenom prostoru na 70-80°C. Svi rastvori za napajanje su uvedeni u kolo na 85°C. Zona izmeštanja rastvora soli (zona A) je sadržala četiri (4) kolone u nizu i brzina protoka je bila podešena na 80 mL/min. Zona adsorpcije (zona B) sadržala je šest (6) setova od tri (3) paralelne kolone raspoređene u seriji. Rastvor soli je sadržao tretirani geotermalnog rastvora soli Salton Sea na pH 5.6 gde su silicijum dioksid, gvožđe, mangan i cink selektivno uklonjeni u protokolu prethodnog tretmana, a brzina protoka rastvora soli je podešena na 660 mL/min, specifična težina 1.18. Zatim, ER zona (zona C) sadržala je dve (2) kolone u nizu i rafinat osiromašeni u litijumu je ušao u ER zonu brzinom od 50 mL/min. Zona eluiranja (zona D) sadržala je tri (3) para paralelnih kolona raspoređenih u seriji i napajana je sa 80 mL/min litijuma niske koncentracije (300 mg/L) u vodi kao eluatu. Proizvod litijuma je uzet iz poslednjeg od tri (3) para paralelnih kolona pri brzini protoka od 53 mL/min, a ostatak protoka je ušao u zonu A da bi izmestio rastvor soli u priključak za dovod napajanje rastvora soli pri brzini protoka od 80 ml/min (kao što je gore navedeno).

[0050] CCAD kolo 400, nakon postizanja stabilnog rada, dalo je odlične rezultate za izolaciju litijuma. Rastvor soli je imao prosečnu koncentraciju litijuma od 216 mg/L, dok je tok proizvoda litijuma imao prosečnu koncentraciju litijuma od 2 500 mg/L, i kao takav, u ovom primeru, izvučeno je više od 93% litijuma iz rastvora soli.

[0051] Pored toga, inventivni postupak pruža odlične rezultate za pripremu proizvoda litijum hlorida sa niskom koncentracijom kalcijuma i magnezijuma, koji je posebno pogodan kao sirovina za ekstrakciju rastvaračem i postupak elektroekstrakcije (SX/EW), postupak ekstrakcije rastvaračem i membranske elektrolize (SX/EL), ili drugi postupak tehnologije izolacije za proizvodnju litijum hidroksida visoke čistoće i litijum karbonata za proizvodnju baterija. Rastvor soli je sadržao 27.880 mg/L kalcijuma, dok je tok litijumskih proizvoda sadržao samo 300 mg/L kalcijuma, što predstavlja 99.98% odbacivanja kalcijuma iz rastvora soli u tok litijumskih proizvoda.

[0052] Još jedan primer CCAD kola 400 je konfigurisan u opštem skladu sa slikom 5 upotrebom trideset (30) pojedinačnih adsorpcionih kolona raspoređenih u rotirajućoj vrteška pilotskoj platformi sa dizajnom centralnog rotacionog ventila, pri čemu svaka kolona ima unutrašnji prečnik 2.0 inča i 48 inča dužine, svaka upakovana sa 2.8 L makroporozne smole natopljene interkalatom litijum glinice. Sve analize metala su obavljene korišćenjem ICP analize. Brzina napredovanja sloja adsorbenta je podešena na 6.00 minuta po koraku unapred rotirajuće vrteške. Kupola stubova je održavana u zatvorenom prostoru na oko 40°C. Svi rastvori za napajanje su uvedeni u sistem na 77°C. Zona A izmeštanja rastvora soli sadržala je četiri (4) kolone u nizu i brzina protoka je bila podešena na 340 mL/min. Zona B adsorpcije sadržala je šest (6) setova od tri (3) paralelne kolone raspoređene u seriji. Rastvor soli sadržao je tretirani geotermalni rastvor soli Salton Sea na pH 5.6 gde su silicijum dioksid, gvožđe, mangan i cink uklonjeni u protokolu prethodnog tretmana, a brzina protoka rastvora soli je podešena na 3.050 mL/min, specifična težina 1.18. Zatim je ER zona C sadržala dve (2) kolone u nizu i rafinat osiromašeni u litijumu je ušao u ER zonu C pri brzini protoka od 250 mL/min. Eluciona zona D sadržala je tri (3) para paralelnih kolona raspoređenih u seriju i napajana je sa 580 mL/min litijuma niske koncentracije (100 mg/kg) u vodi kao eluatu. Proizvod litijuma je uzet iz poslednjeg od tri (3) para paralelnih kolona pri brzini protoka od 240 mL/min, a ostatak protoka je ušao u zonu A da bi izmestio rastvor soli u priključak za napajanje rastvora soli pri brzini protoka od 340 mL/min.

[0053] U ovom primeru, CCAD kolo 400, nakon postizanja stabilnog rada, dalo je odlične rezultate za izolaciju litijuma. Rastvor soli je imao prosečnu koncentraciju litijuma od 240 mg/kg, dok je tok proizvod litijuma imao prosečnu koncentraciju litijuma od 3.270 mg/kg, a prosečna koncentracija litijuma u rafinatu je bila 8 mg/kg, kao takva, u ovom primeru, izolacija

1

litijuma bila je veća od 93% litijuma iz rastvora soli. Tabela 2 ispod pokazuje performanse inventivnog postupka u stabilnom stanju kao što je prikazan u ovom primeru. CCAD tok proizvoda je bio 7.9% zapremine tretiranog toka rastvora soli Salton Sea za napajanje. Količine metala su izražene u mg/kg i korigovane su za razlike u specifičnoj težini slane vode u odnosu na CCAD proizvod.

[0054] Pored toga, slično prvom primeru i kao što je ilustrovano na slici 7, inventivno CCAD kolo 400 daje odlične rezultate za pripremu proizvoda litijum hlorida sa niskom koncentracijom kalcijuma i magnezijuma, koji je posebno pogodan kao sirovina za SX/EW postupak, SX/EL postupak ili drugi postupak tehnologije izolacije za proizvodnju litijum hidroksida visoke čistoće i litijum karbonata za proizvodnju baterija. Rastvor soli je sadržao 29.770 mg/kg kalcijuma, dok je tok litijumskog proizvoda sadržao samo 403 mg/kg kalcijuma, što predstavlja 99.98% odbacivanja kalcijuma iz rastvora soli u tok proizvoda litijuma. Odbacivanje magnezijuma bilo je slično odbacivanju kalcijuma, što ukazuje na to da bi inventivni postupak mogao biti pogodan za salarne, kontinentalne, petro- ili druge negeotermalne zalihe rastvora soli.

[0055] CCAD kolo 400 koje ima samo jedan ventil sa više priključaka je daleko jednostavnije za rad od klasičnih sistema sa neprekidnim fiksnim ležajem koji imaju 50-60 ventila. Pored visokog prinosa litijuma, CCAD kolo 400 takođe koristi apsorbent, vodu i reagense efikasnije od sistema sa fiksnim slojem. U gornjim primerima, CCAD kolo 400 zahteva samo oko polovinu zapremine apsorbenta kao uporedivi klasični sistem sa fiksnim slojem.

1

[0056] Vratite se sada na sliku 2, nakon što napustite CCAD kolo 400, poboljšani tok 342 proizvoda litijum hlorida (tok 57 na slici 4A) (tok 417 ili tok 420 na slici 5) se prosleđuje u kolo 500 konverzije litijum hlorida gde se koncentracija litijuma dalje povećava na preko 3000 ppm. Kolo 500 za konverziju litijum hlorida uklanja odabrane preostale nečistoće i dalje koncentruje litijum u toku 342 proizvoda litijum hlorida pre kristalizacije ili elektrolize.

[0057] Kolo 500 za konverziju litijum hlorida u početku uklanja sve preostale nečistoće 502, odnosno kalcijum, magnezijum i bor, iz toka 342 proizvoda litijum hlorida. Prvo se dodaje natrijum hidroksid (kaustična soda) da bi se istaložili kalcijum i magnezijum oksidi iz toka 342 proizvoda litijum hlorida. Istaložene čvrste materije mogu da proizvedu Ca/Mg filter kolač 504. Bor se zatim uklanja propuštanjem toka proizvoda 342 litijum hlorida kroz kolo 528 borove jonske izmene (IX). Kolo IX bora je ispunjeno adsorbentom koji prvenstveno privlači bor i dvovalentni joni (u suštini kalcijum i magnezijum) se dalje uklanjaju u kolu 530 izmene dvovalentnih jona (IX). Ovaj korak 502 „poliranja“ osigurava da ovi zagađivači kalcijuma, magnezijuma i bora ne završe u kristalima litijum karbonata ili litijum hidroksida.

[0058] Zatim, kolo 500 za konverziju litijum hlorida koristi korak 506 reverzne osmoze membrane da inicijalno koncentruje litijum u toku 342 litijumskih proizvoda (procena cilja od približno 3 000 ppm do 5000 ppm). Isparivač 508 sa trostrukim efektom se zatim koristi za izbacivanje sadržaja vode i dalje koncentrovanje toka litijumovog proizvoda. Isparivač 508 sa trostrukim efektom za rad koristi paru 510 iz geotermalnih operacija i/ili kotla na gorivo. Posle obrade kroz isparivač 508, koncentrovanje litijuma u toku proizvoda se povećava sa oko 5000 ppm na oko 30000 ppm.

[0059] Sledeći koraci u kolu 500 konverzije litijum hlorida pretvaraju litijum hlorid u rastvoru u kristal litijum karbonata. Natrijum karbonat je dodat 512 u tok 342 proizvoda litijum hlorida da bi se istaložio litijum karbonat 514. Suspenzija litijum karbonata 514 se šalje u centrifugu 516 da bi se uklonio svaki višak vlage koji dovodi do litijum karbonatnog kolača. Kolač od litijum karbonata se ponovo rastvara 518, prolazi kroz završno prečišćavanje ili korak 520 uklanjanja nečistoća i rekristališe 522 uz dodatak ugljen-dioksida 524. Kristalizovani proizvod litijum karbonata je zatim pogodan za pakovanje 527.

Izolacija litijum hidroksida:

[0060] Slika 3 ilustruje još jedan primer izvođenja sistema i postupka 200 za izolaciju litijuma. Nakon napuštanja CCAD kola 400, umesto da se koristi isparavanje 508 prikazano na slici 2, postupak 702 ekstrakcije rastvaračem koncentruje litijum u toku 342 poboljšanog proizvoda

1

litijum hlorida na slikama 2 i 3 (tok 57 na slici 4A) (tok 417 ili tok 420 na slici 5) korišćenjem separacije tečnost-tečnost, a nakon ekstrakcije 702 rastvaračem i elektrolize 708, litijum se zatim kristališe 710 u proizvod 712 litijum hidroksida.

[0061] Slično primeru izvođenja ilustrovanom na slici 2, kolo 500 za konverziju litijum hlorida prvo taloži kalcijum i magnezijum 502 kroz dodavanje natrijum hidroksida (kaustične sode) što rezultira u proizvodnji 504 Ca/Mg filter kolača. pH toka 342 proizvoda litijum hlorida se spušta na oko 2.5 u koraku 700 i zatim se tok 342 proizvoda zakiseljenog litijum hlorida uvodi u korak 702 ekstrakcije rastvaračem u impulsnim kolonama (visoke vertikalne reakcione posude). Protok se pročišćava 704, a zatim uklanja 706 sa sumpornom kiselinom dajući proizvod litijum sulfata. Proizvod litijum sulfata prolazi kroz jedinicu 708 za elektrolizu koja proizvodi kristale 710 litijum hidroksida. Kristali litijum hidroksida se zatim suše i pakuju 712.

Selektivna izolacija cinka, mangana i litijuma:

[0062] Okrećući se sada slikama 4 koje ilustruju još jedan primer izvođenja postupka za izolaciju litijuma, izvor napajanja je ulazni rastvor soli (npr. geotermalni rastvor soli ili polirani rastvor 1038 soli) (tok 1) i voda za razblaživanje (tok 2). Dolazeća voda za razblaživanje (tok 2) se meša sa filtratom (tok 25) iz Fe/Si precipitatnog filtera 322, zatim se podeli, deo (tok 21) se koristi kao ispiranje u Fe/Si filter 322 precipitata i ravnoteža (tok 3) se dodaje u ulazni rastvor soli (tok 1). Kombinovani rastvor soli, voda za razblaživanje i Fe/Si filtrat (tok 4) se pumpa (tok 5) u fazu precipitacije Fe/Si 300A kola 300 za uklanjanje nečistoća. Krečnjak 310A (tok 169) se suspenduje sa recikliranim jalovim rastvorom soli (tok 168). Suspenzija od krečnjaka/recikliranog jalovog rastvora soli se dodaje (tok 6) u prvi set reakcionih rezervoara 302 zajedno sa recikliranim semenom taloga (tok 18). Vazduh se ubrizgava (tok 7/8) u prvi rezervoar 302 pomoću duvaljke 324. Gvožđe se oksiduje, a gvožđe i silicijum se talože prema sledećoj stehiometriji:

2CaCO3+ 2Fe<2+>+ 3H2O 1⁄2O2→ 2Fe(OH)3+ 2CO2+ 2Ca<2+>

3CaCO3+ 3H4SiO4+ 2Fe(OH)3→ Ca3Fe2Si3O12+ 3CO2+ 9H2O

[0063] Potrošeni vazduh se odvodi (tok 9) iz prvih rezervoara 302, a izlazna suspenzija (tok 10) se pumpa (tok 11) u zgušnjivač ili taložnik 304 gde se dodaje flokulent (tok 12/13) i čvrste materije se talože. Donji tok iz taložnika 304 (tok 15) se pumpa (tok 16) nazad u prvi set

1

reakcionih rezervoara 302 kao seme (tok 17) i (tok 19) u rezervoar 326 za punjenje filtera. Dodaje se talog iz faze 540 taloženja Ca/Mg iz kola 502 za uklanjanje nečistoća (tok 73) i kombinovana suspenzija (tok 20) je filtrirana u Fe/Si filteru 322. Dobijeni Fe/Si filterski kolač se ispere vodom za razblaživanje (tok 22) i ispran filter kolač 328 (tok 23) napušta kolo 300. Filtrat (tok 24) se pumpa (struja 25) u rezervoar 330 za vodu za razblaživanje.

[0064] Prelivanje taložnika (tok 14) iz Fe/Si faze 300A taloženja se kombinuje sa filtratom iz filtera 332 Zn/Mn precipitata (tok 45) u rezervoaru 338 za napajanje i kombinovani rastvor (tok 26) se pumpa (tok 27) u fazu 300B taloženja Zn/Mn. Reciklirani talog (tok 38) se dodaje kao seme i kreč 312B (tok 173) se gasi recikliranim jalovim rastvorom (tok 172). Svaki oslobođeni gas se ispušta (tok 174). Kreč/reciklirani jalovi rastvor se dodaje (tok 28) u drugi set reakcionih rezervoara 306 da se pH podigne na nešto više od 8 i istaloži cink, mangan i okside/hidrokside olova.

[0065] Svaki oslobođeni gas se ispušta (tok 29) iz drugog seta reakcionih rezervoara 306. Izlazna suspenzija (tok 30) se pumpa (tok 31) u taložnik 308. Reciklirane čvrste materije iz naknadnog filtera 334 za poliranje (tok 47) i flokulant (tok 32/33) se dodaju i istaloženi hidroksidi se talože. Donji tok taložnika (tok 35) se pumpa (tok 36) u reciklažu semena (tok 37) i u filter 332 za talog Zn/Mn (tok 39). Dobijeni Zn/Mn filter kolač se ispere procesnom vodom (tok 41) i ispran filter kolač 336 (tok 43) napušta kolo 300. Filtrat (tok 44) se pumpa (tok 45) u dovodni rezervoar 338 ispred faze 300B taloženja Zn/Mn. Prelivi taložnika (tok 34) se mešaju sa matičnom tečnošću (tok 134) iz prvog taloženja litijum karbonata 514 i kombinovani rastvor (tok 49) se pumpa (tok 50) kroz filter 334 za poliranje da bi se uhvatile zaostale čvrste materije. Uhvaćene čvrste materije se povratno ispiraju (tok 46) i šalju u taložnik 308 taloga Zn/Mn.

[0066] Filtrat iz filtera 334 za poliranje (tok 51) je pomešan sa istrošenim eluentom iz dvovalentnog IX kola (tok 95) i dodata je hlorovodonična kiselina 338 (tok 52/53) da se pH smanji na približno 5.5. Dobijeni rastvor se ohladi na približno 185°F u rezervoaru 340 za mešanje i ohlađeni rastvor (tok 54) se propušta kroz CCAD kolo 400 u kome se litijum hlorid selektivno hvata na litijum selektivni adsorbent. Dobijeni jalovi rastvor (tok 55) se pumpa (tok 48) u rezervoar 343 iz kojeg se distribuira na sledeći način:

da se krečnjak suspenduje do faze 300A taloženja Fe/Si (tok 167);

gašenje kreča do faze 300B taloženja Zn/Mn (tok 171); i

ravnoteža (tok 165) se ispumpava (tok 166) da bi se ponovo ubrizgala u injekcione bunare 320.

1

[0067] Napunjeni adsorbent se eluira sa procesnom vodom (tok 56) i rezultujući eluat (tok 57) se pumpa (tok 58) u treći set reakcionih rezervoara 532 radi uklanjanja dodatnih nečistoća 502, u početku taloženja kalcijuma i magnezijuma. Natrijum hidroksid 554 (tok 179) je rastvoren u procesnoj vodi (tok 181) i dodat (tok 59) u rezervoare 532. Natrijum karbonat 536 (tok 176) je rastvoren u procesnoj vodi (tok (177) pumpan iz rezervoara 538 procesne vode i dodat (tok 60). Curenje matične tečnosti (tok 156) iz drugog taloženja litijum karbonata 524 i potrošeni regenerator iz borovog IX kola 528 (tok 192) se takođe tretiraju u sekciji za taloženje Ca/Mg u kolu 500 za konverziju litijum hlorida. Zemnoalkalni joni (uglavnom Ca<2+>i Mg<2+>) se talože prema sledećoj stehiometriji:

Mg<2+>+ 2NaOH → 2Na<+>+ Mg(OH)2

Ba<2+>+ 2NaOH → 2Na<+>+ Ba(OH)2

Sr<2+>+ 2NaOH → 2Na<+>+ Sr(OH)2

Ca<2+>+ Na2CO3→ 2Na<+>+ Ca(CO)3

[0068] Svaka oslobođena para se ispušta (tok 61). Izlazna suspenzija (tok 62) se pumpa (tok 63) u zgušnjivač ili taložnik 540, doda se flokulent (tok 64/65) i talog se istaloži. Preliv (tok 68) se pumpa (tok 69) kroz filter 542 za poliranje. Donji tok (tok 66) se pumpa (tok 67) u rezervoar 544 za mešanje gde spaja čvrste materije (tok 70) iz filtera 542 za poliranje i kombinovana suspenzija (tok 72) se pumpa (tok 73) nazad u rezervoar 326 za napajanje ispred Fe/Si filtera 322. Filtrat (tok 71) iz filtera 542 za poliranje se pumpa (tok 74) u rezervoar 546 za napajanje ispred kola 528 bora IX.

[0069] Filtrat (tok 75) iz odeljka za taloženje Ca/Mg kola 500 za konverziju litijum-hlorida se pumpa (tok 76) kroz bor IX kolo 528 u kome se bor ekstrahuje na jono-izmenjivačku smolu. Napunjena smola se uklanja razblaženom hlorovodoničnom kiselinom (tok 78) koja se pravi od koncentrovane hlorovodonične kiseline (tok 185), procesne vode (tok 186) i recikliranog eluata (tok 80). Prvih 50% istrošene kiseline (tok 79), za koje se pretpostavlja da sadrži 80% bora eluiranog iz napunjene smole, pomeša se sa sličnom istrošenom kiselinom iz sledećeg dvovalentnog IX kola 530 i reciklira se za napajanje u CCAD kolo 400 (tok 94). Ostatak istrošene kiseline (tok 80) se reciklira u rezervoar za dopunu eluanta i reciklira (tok 77). Očišćena smola se regeneriše sa razblaženim natrijum hidroksidom (tok 82) koji je napravljen

2

od svežeg natrijum hidroksida (tok 188), procesne vode (tok 189) i recikliranog regeneranta (tok 84). Prvih 50% istrošenog regeneranta (tok 83) se reciklira u odeljak za taloženje Ca/Mg, a ostatak (tok 84) se vraća u rezervoar 548 za regeneraciju i reciklira (tok 81).

[0070] Rastvor proizvoda bez bora (tok 85) se pumpa (tok 86) kroz dvovalentno IX kolo 530 u kojem je 99 procenata preostalih dvovalentnih jona (u suštini samo Ca<2+>i Mg<2+>) zarobljeno smolom. Napunjena smola se uklanja razblaženom hlorovodoničnom kiselinom (tok 88) koja se pravi od sveže hlorovodonične kiseline (tok 182), procesne vode (tok 184) i reciklirane istrošene kiseline (tok 93). Prvih 50% potrošene kiseline (tok 91) pridružuje se prvoj polovini istrošene kiseline iz kola 528 bora IX i kombinovani rastvor (tok 94) se šalje nazad u rezervoar 340 za napajanje ispred CCAD kola 400. Ravnoteža potrošene kiseline (tok 93) se vraća u rezervoar za dopunu eluanta 550 i reciklira se (tok 87). Očišćena smola se ponovo pretvara u natrijumov oblik regeneracijom sa razblaženim natrijum hidroksidom (tok 89). Prvih 50% istrošenog regeneransa (tok 92), za koje se pretpostavlja da je regenerisalo 80% smole, pridružuje se istrošenom regenerantu (tok 83) iz jono-izmenjivačke faze bora i vraća se (tok 191) u odeljak za taloženje Ca/Mg. Ostatak istrošenog regeneranta (tok 90) se vraća u rezervoar za dopunu regeneratora 548.

[0071] Prečišćeni rastvor (tok 96) se pumpa (tok 97) u rezervoar 552 za napajanje ispred reverzne osmoze 506 i pomešan sa centratom za pranje (tok 131) iz prve centrifuge litijum karbonata 554. Kombinovani rastvor je podeljen, deo (tok 162 ) se koristi za rastvaranje natrijum karbonata i ravnoteža (tok 98) se pumpa (tok 99) kroz fazu reverzne osmoze u kojoj se manipuliše uklanjanjem vode da bi se dobilo 95 procenata zasićenja litijum karbonata u koncentratu (tok 101). Permeat ide u rezervoar procesne vode (tok 100).

[0072] Delimično koncentrovani rastvor iz reverzne osmoze 506 se dalje koncentruje u isparavanju 508 sa trostrukim efektom. Rastvor ex reverse osmoze (tok 101) se delimično isparava izmenjivačem 556 toplote sa ulaznom parom (tok 103). Kondenzat pare (tok 104) ide u rezervoar 538 procesne vode, a mešavina pare/tečnosti u izmenjivač 556 toplote (tok 105) se odvaja u posudi 558 za izbacivanje. Tečna faza (tok 109) prolazi kroz redukciju 560 pritiska (tok 110) i dalje se isparava u izmenjivaču 562 toplote sa parom (tok 106) iz prve posude 558 za izbacivanje. Kondenzat (tok 107) se pumpa (tok 108) u rezervoar 538 procesne vode. Smeša pare i tečnosti (tok 111) se odvaja u drugoj posudi 564 za izbacivanje. Tečnost (tok 115) prolazi kroz drugi korak 566 smanjenja pritiska (tok 116) i isparava se dalje drugi izmenjivač 568 toplote sa parom (tok 112) iz druge posude 564 za izbacivanje. Kondenzat (tok 113) se pumpa (tok 114) u rezervoar 538 procesne vode. Smeša pare i tečnosti (tok 117) se odvaja u trećoj posudi 570 za izbacivanje. Para (tok 118) se kondenzuje (tok 119) izmenjivačem 572 toplote sa rashladnom vodom i pumpa (tok 120) u rezervoar 538 procesne vode.

[0073] Koncentrovani rastvor (tok 121) se pumpa (tok 122) u odeljak 514 za kristalizaciju litijum karbonata. Natrijum karbonat 536 (tok 175) je rastvoren u razblaženom rastvoru litijuma (tok 163) iz rezervoara 552 za napajanje ispred reverzne osmoze 506 i dodat (tok 123/124) da se istaloži litijum karbonat. Svaka oslobođena para se ispušta (tok 125). Dobijena suspenzija (tok 126) se pumpa (struja 127) u centrifugu u kojoj se rastvor uklanja, ostavljajući kolač sa visokim sadržajem čvrste materije. Mala količina (tok 129) procesne vode se koristi za pranje čvrstih materija. Centrat za pranje (tok 130) se vraća u rezervoar za napajanje pre reverzne osmoze 506. Primarni centrat (tok 133) se reciklira u rezervoar 336 za napajanje ispred filtera 334 za poliranje pre CCAD kola 400.

[0074] Oprane čvrste materije (struja 135) iz prve centrifuge 554 su pomešane sa ispiranjem (tok 136) i primarnim centratom (tok 153) iz druge centrifuge 576. Dobijena suspenzija (tok 137) je pumpana do 15 bara aps. (tok 138) i dovedena u kontakt sa ugljen-dioksidom 526 pod pritiskom (tok 139) da bi se potpuno rastvorio litijum karbonat prema sledećoj stehiometriji:

Li2CO3+ CO2+ H2O → 2Li<+>+ 2HCO3-

[0075] Količina primarnog centrata se manipuliše da bi se dobilo 95 procenata zasićenja litijum karbonata u rastvoru (tok 141) napuštajući korak 518 ponovnog rastvaranja. Bilo koja druga vrsta (Ca, Mg) ostaje kao nerastvoreni karbonati. Temperatura ovog koraka se održava na 80°F razmenom toplote sa ohlađenom vodom 578 (tok 194 unutra, tok 193 izlaz). Dobijeni rastvor litijum bikarbonata (tok 141) se filtrira 580 i čvrste nečistoće napuštaju kolo 500 (tok 142). Filtrat (tok 143) se zagreva injektiranjem žive pare (tok 144), da bi se rastvoreni litijum bikarbonat razgradio u čvrsti litijum karbonat i gasoviti ugljen-dioksid:

2Li<+>+ 2HCO3<->→ Li2CO3↓ CO2↑ H2O

[0076] Formirani ugljen-dioksid (tok 145) se hladi rashladnim uređajem 582 (tok 157) i pomeša sa viškom ugljen-dioksida (tok 140) iz koraka 518 ponovnog rastvaranja i dopunjenog ugljendioksida 528 (tok 158) u posudi 586 za izbacivanje iz koje se uklanja kondenzovana voda (tok 159) i ugljen-dioksid (tok 160) se komprimuje 584 i vraća (tok 139) u korak 518 ponovnog rastvaranja litijuma. Suspenzija prečišćenog litijum karbonata (tok 146) se pumpa (tok 147) u drugu centrifugu 576 u kojoj se odvaja i ispere procesnom vodom (potok 148). Centar za ispiranje (tok 152) se vraća u korak 518 ponovnog rastvaranja. Primarni centrat (tok 150) se pumpa (tok 151) nazad u odeljak za taloženje Ca/Mg (tok 155) i u korak ponovnog rastvaranja litijuma (tok 136). Isprane čvrste materije (tok 154) napuštaju kolo kao proizvod litijum karbonata.

[0077] Kondenzat iz posude za izbacivanje 586 ugljen-dioksida (tok 159) i kondenzat iz kompresora 584 ugljen-dioksida (tok 161) se kombinuju i šalju (tok 195) u rezervoar 538 procesne vode. Permeat iz reverzne osmoze 506 (tok 100) i kondenzati iz odeljka 508 za isparavanje (tokovi 104, 108, 14) takođe idu u rezervoar 538 procesne vode. Voda za nadoknadu (tok 164) se dodaje u rezervoar 538 procesne vode, ako je potrebno, da bi se izbalansirali sledeći zahtevi za procesnu vodu:

isprati do Zn/Mn taloga filtera 332 (tok 40);

eluirati u CCAD kolo 400 (tok 149);

centrifugirati 554/576 vodu za pranje (tokovi 128/132); i

voda za nadoknadu reagensa (tokovi 178/181/183/187/190).

Selektivna izolacija cinka i mangana:

[0078] Slika 6 prikazuje ilustrativni primer izolacije minerala kao dela sistema i postupka 200 koji su ovde otkriveni. Nakon kola 300 za uklanjanje nečistoća, izolacija metala iz drugog filterskog kolača 316 je moguća kroz kolo 600 za ekstrakciju rastvaračem (SX). SX kolo ispira mangan i cink iz filterskog kolača primenom kiseline i zatim selektivno uklanja mangan i cink upotrebom rastvarača pod različitim pH uslovima. Dobijeni intermedijerni proizvodi su tečnost cink sulfata i tečnost mangan sulfata, od kojih se obe mogu prodati kao poljoprivredni proizvodi, dalje prerađene elektroekstrakcijom u metalni oblik, ili kao sirovina za alternativne proizvode kao što je, između ostalog, elektrolitički mangan dioksid.

[0079] SX kolo 600 počinje luženjem 604 drugog filterskog kolača 316 u reaktoru 602 sa repulpom sa mešanjem sa sumpornom kiselinom (H2SO4) ili hlorovodoničnom kiselinom (HCl) da bi se pH smanjio na oko 2.5 (606). Redukciono sredstvo kao što je NaHS ili SO2se dodaje u reaktor 602 kako bi se osiguralo da je sav mangan u 2-valentnom stanju za ispiranje. Ovo poboljšava kinetiku i prinos kiselog luženja. Ispuštanje iz reaktora 602 za luženje će imati pH podignut na približno 5 - 6 pomoću kreča da bi se istaložilo bilo kakvo zaostalo gvožđe. Suspenzija će se zatim pumpati u filter za poliranje (nije prikazan) nakon čega sledi podešavanje

2

pH na približno 2 do približno 3. Ovo postaje Zn/Mn vodeni dovodni rastvor 614 u SX kolo 600.

[0080] SX kolo 600 uključuje fazu 608 ekstrakcije cinka, fazu 610 pranja cinka i fazu 612 uklanjanja cinka. Vodeni rastvor 614 Zn/Mn za napajanje i organski rastvarač 616 (npr. Cytex 272) se napajaju na protivstrujni način u kontaktor prve faze u kome se mešaju dve faze i Zn se prenosi iz vodene faze u organsku fazu. Nakon taloženja, vodeni rafinat je odvojen 618 i pH je podešen na između približno 4.5 i približno 5.5. Nakon podešavanja 620 pH, rafinat koji sadrži Mn 618 se šalje za izolaciju tečnosti 622 proizvoda mangan sulfata.

[0081] Iz faze 608 ekstrakcije cinka, rastvarač 624 napunjen cinkom se dovodi u kontaktor druge faze gde se pere odgovarajućim vodenim rastvorom 626 da bi se uklonile male količine preostalih nečistoća. Nakon taloženja u fazi 610 čišćenja cinka, rafinat za čišćenje će se reciklirati u odgovarajući tok 628. Napunjeni rastvarač 630 se zatim pumpa u fazu 612 za uklanjanje cinka i uvodi u kontaktor treće faze u kojoj se Zn uklanja iz organske faze rastvorom sumporne kiseline. Vodena koncentrovana traka tečnosti 632 proizvoda ZnSO4 zatim ide na dalju obradu u zavisnosti od željenog oblika proizvoda. Uklonjeni rastvarač 616 se reciklira nazad u fazu 608 ekstrakcije cinka.

[0082] SX kolo 600 uključuje fazu 634 ekstrakcije mangana, fazu 636 čišćenja mangana i fazu 638 uklanjanja mangana. Slično cinkovom SX kolu, rafinat koji sadrži Mn 618 i organski rastvarač 648 (npr., Cytex 272) se napaja na protivstrujni način u kontaktor prve faze u kome dve faze se mešaju i Mn se prenosi iz vodene faze u organsku fazu. Rastvarač 640 napunjen manganom se dovodi u kontaktor druge faze gde se pere odgovarajućim vodenim rastvorom 642 da bi se uklonile male količine preostalih nečistoća. Nakon taloženja u fazi čišćenja mangana 636, rafinat za čišćenje će se reciklirati u odgovarajući tok 644. Napunjeni rastvarač 646 se zatim pumpa u fazu 638 uklanjanja mangana i uvodi u kontaktor treće faze u kojem se Mn uklanja iz organske faze rastvorom sumporne kiseline. Vodena koncentrovana traka tečnosti 622 proizvoda MnSO4 zatim ide na dalju obradu u zavisnosti od željenog oblika proizvoda. Uklonjeni rastvarač 648 se reciklira nazad u fazu 634 ekstrakcije mangana.

[0083] Podrazumeva se da termini „uključuje“, „sadrži“, „sastoji se“ i njihove gramatičke varijante ne isključuju dodavanje jedne ili više komponenti, karakteristika, koraka, ili celih brojeva ili grupa i da termini treba da budu tumačeni kao specificiranje komponenti, karakteristika, koraka ili celih brojeva.

[0084] Ako se specifikacija ili patentni zahtevi odnose na "dodatni" element, to ne isključuje da postoji više od jednog dodatnog elementa.

[0085] Podrazumeva se da kada se patentni zahtevi ili specifikacija odnose na "a" ili "an" element, takva referenca se ne tumači da postoji samo jedan od tog elementa.

[0086] Podrazumeva se da kada specifikacija navodi da komponenta, karakteristika, struktura ili karakteristika „može“, „mogla bi“, „može“ ili „mogla bi“ biti uključena, nije potrebno da ta konkretna komponenta, karakteristika, struktura ili karakteristika bude uključena.

[0087] Tamo gde je primenljivo, iako se dijagrami stanja, dijagrami toka ili oba mogu koristiti za opisivanje primera izvođenja, pronalazak nije ograničen na te dijagrame ili na odgovarajuće opise. Na primer, tok ne mora da se kreće kroz svako ilustrovano polje ili stanje, ili potpuno istim redosledom kao što je ilustrovano i opisano.

[0088] Sistemi i postupci trenutnog otkrića mogu se implementirati izvođenjem ili dovršavanjem izabranih koraka ili zadataka ručno, automatski ili njihovom kombinacijom.

[0089] Termin "postupak" može se odnositi na načine, sredstva, tehnike i procedure za postizanje datog zadatka, uključujući, ali ne ograničavajući se na, one načine, sredstva, tehnike i procedure koji su poznati ili su lako razvijeni od poznatih načina, sredstava, tehnika i procedura stručnjaka iz oblasti tehnike kojoj pronalazak pripada.

[0090] Za potrebe trenutnog otkrića, termin „najmanje“ iza kojeg sledi broj se koristi ovde da označi početak opsega koji počinje tim brojem (koji može biti opseg koji ima gornju granicu ili nema gornju granicu, u zavisnosti od promenljive koja se definiše). Na primer, „najmanje 1“ znači 1 ili više od 1. Termin „najviše“ iza kojeg sledi broj se ovde koristi da označi kraj opsega koji se završava tim brojem (koji može biti opseg koji ima 1 ili 0 kao njegovu donju granicu, ili opseg koji nema donju granicu, u zavisnosti od promenljive koja se definiše). Na primer, „najviše 4“ znači 4 ili manje od 4, a „najviše 40%“ znači 40% ili manje od 40%. Termine aproksimacije (npr. "oko", "suštinski", "približno" itd.) treba tumačiti u skladu sa njihovim običnim i uobičajenim značenjima koja se koriste u srodnoj tehnici, osim ako nije drugačije naznačeno. Bez posebne definicije i odsustva obične i uobičajene upotrebe u srodnoj tehnici, takve termine treba tumačiti kao ± 10% osnovne vrednosti.

[0091] Kada je u ovom dokumentu opseg dat kao "(prvi broj) do (drugi broj)" ili "(prvi broj) -(drugi broj)", to znači opseg čija je donja granica prvi broj i čija je gornja granica drugi broj. Na primer, 25 do 100 treba tumačiti kao opseg čija je donja granica 25, a gornja granica 100. Pored toga, treba napomenuti da kada je dat opseg, svaki mogući podopseg ili interval unutar tog opsega je takođe posebno namenjen osim ako kontekst ne ukazuje na suprotno. Na primer, ako specifikacija ukazuje na opseg od 25 do 100, takav opseg takođe treba da uključi podopsege kao što su 26 -100, 27-100, itd., 25-99, 25-98, itd., kao i bilo koja druga moguća kombinacija donjih i gornjih vrednosti unutar navedenog opsega, npr.33-47, 60-97, 41-45, 28-96, itd. Imajte

2

na umu da su vrednosti celobrojnog opsega korišćene u ovom paragrafu samo u svrhu ilustracije, a decimalne vrednosti i razlomci (npr.46.7 - 91.3) takođe treba shvatiti kao moguće krajnje tačke podopsega osim ako nisu izričito isključene.

[0092] Treba napomenuti da kada se ovde spominje postupak koji sadrži dva ili više definisanih koraka, definisani koraci mogu biti sprovedeni bilo kojim redosledom ili istovremeno (osim kada kontekst isključuje tu mogućnost), i postupak takođe može uključivati jedan ili više drugih koraka koji se izvode pre bilo kog od definisanih koraka, između dva definisana koraka ili posle svih definisanih koraka (osim kada kontekst isključuje tu mogućnost).

[0093] Dakle, pronalazak je dobro prilagođen da ostvari ciljeve i postigne ciljeve i prednosti pomenute gore, kao i one koje su u njemu svojstvene. Iako je inventivni koncept ovde opisan i ilustrovan pozivanjem na izvesne ilustrativne primere izvođenja u vezi sa crtežima koji su uz njih priloženi, različite promene i dalje modifikacije, osim onih koje su prikazane ili predložene ovde, mogu da izvrše stručnjaci iz daze oblasti tehnike, bez udaljavanja od obima sledećih patentnih zahteva.

2

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Postupak za izolaciju litijuma iz prirodnog ili sintetičkog rastvora soli, pri čemu navedeni postupak sadrži korake:

koncentrovanja litijuma u rastvoru soli cikličnim i uzastopnim strujanjem rastvora soli kroz kontinuirano protivstrujno kolo adsorpcije i desorpcije (CCAD) da bi se formirao pojačani tok proizvoda litijuma, i

izolacije litijuma iz pojačane struje proizvoda litijuma,

pri čemu pomenuto CCAD kolo sadrži centralni sistem ventila sa više priključaka, pri čemu navedeno CCAD kolo koje sadrži navedeni centralni sistem ventila sa više priključaka dalje sadrži mnoštvo procesnih zona, pri čemu svaka procesna zona sadrži sloj ili kolonu adsorbenta koji sadrži litijum selektivni adsorbent, pri čemu navedeno mnoštvo procesnih zona dalje sadrži:

zonu izmeštanja rastvora soli koja je postavljena uzvodno u odnosu na protok fluida u zoni punjenja rastvora soli;

pomenutu zonu punjenja rastvora soli postavljenu uzvodno u odnosu na protok fluida i u fluidnoj komunikaciji sa zonom odbacivanja tečne faze u obliku kapi; pomenutu zonu odbacivanja tečne fazi u obliku kapi postavljenu uzvodno u odnosu na protok fluida i u fluidnoj komunikaciji sa zonom za eluiranje; i navedenu zonu eluiranja u fluidnoj komunikaciji sa pomenutom zonom izmeštanja rastvora soli, i

pri čemu navedeni postupak dalje sadrži korake:

a) izmeštanja rastvora soli za napajanje koji sadrži litijum iz sveže napunjenog sloja ili kolone adsorbenta upotrebom eluata proizvoda litijuma i propuštanja rastvora tečnosti za izmeštanje do ulaza rastvora soli zone adsorpcije litijuma; b) ugrađivanja pomenute tečnosti rastvora soli za izmeštanje u navedeni rastvor soli za napajanje da bi se formirala kombinovana tečnost/rastvor soli za napajanje;

2

c) propuštanja pomenute kombinovane tečnosti/rastvora soli za napajanje kroz zonu punjenja litijuma pri čemu je litijum adsorbovan na jednom ili više slojeva ili kolona adsorbenta za punjenje i formiranja rafinata rastvora soli osiromašenog u litijumu;

d) izmeštanja rastvora eluata iz navedenih slojeva adsorbenta za punjenje sa delom pomenutog rafinata rastvora soli osiromašenog u litijumu iz pomenute zone punjenja litijuma i u zonu za eluiranje;

e) proticanja svežeg rastvora eluanta kroz pomenutu zonu eluiranja uklanjajući deo litijuma adsorbovanog na navedenim slojevima ili kolonama adsorbenta; i f) sakupljanja dela eluata koji ima visoku koncentraciju litijuma kao poboljšanog rastvora proizvoda litijuma.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, koji dalje sadrži korak

izolovanja pomenutog litijuma iz pomenutog toka poboljšanog proizvoda litijuma upotrebom rastvora za eluiranje, poželjno pri čemu rastvor eluanta sadrži LiCl, poželjno pri čemu navedeni rastvor eluanta sadrži LiCl i vodu u koncentraciji do oko 1000 mg/kg litijuma i na temperaturama od oko 5° C do oko 100°C.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, koji dalje sadrži korake:

uklanjanja nečistoća iz pomenutog rastvora soli da bi se formirao polirani rastvor soli; koncentrovanja pomenutog litijuma u pomenutom poliranom rastvoru soli cikličnim i uzastopnim protokom navedenog poliranog rastvora soli kroz kontinuirano protivstrujno kolo adsorpcije i desorpcije da bi se formirao poboljšani tok proizvoda litijuma; i

izolacije navedenog litijuma iz pomenutog poboljšanog toka proizvoda litijuma.

4. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 3 koji dalje sadrži korak dobijanja pomenutog rastvora soli, pri čemu navedeni rastvor soli sadrži litijum hlorid, poželjno dalje sadrži korake:

koncentrovanja pomenutog litijum hlorida u pomenutom rastvoru soli upotrebom pomenutog kola za kontinuiranu protivstrujnu adsorpciju i desorpciju da bi se formirao pomenuti poboljšani tok proizvoda litijuma, i

zatim, selektivnog pretvaranja pomenutog litijum hlorida u pomenutom poboljšanom toku proizvoda litijuma u litijum karbonat, litijum hidroksid ili oba.

5. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 4, naznačen time što, pomenuti litijum selektivni apsorbent je interkalat litijum glinice pripremljen od hidratisane glinice, litijum aluminijuma slojevitog dvostrukog hidroksid hlorida, slojevitim dvostrukim hidroksidom modifikovane aktivirane glinice, jono-izmenjivačke smole ili kopolimera ili molekularnih sita ili zeolita natopljenih slojevitim dvostrukim hidroksidom, mešavine slojevitog aluminatnog polimera, litijum mangan oksida, titanijum oksida, imobilizovanog kraun etra ili njihove kombinacije.

6. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 5, koji dalje sadrži korak propuštanja pomenutog rastvora soli kroz navedenu zonu punjenja tokom unapred određenog vremena kontakta.

7. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 5, koji dalje sadrži korake odvodnjavanja navedenog pojačanog toka proizvoda litijuma upotrebom membranskog odvajanja.

8. Postupak prema patentnom zahtevu 7 naznačen time što pomenuto membransko odvajanje sadrži reverznu osmozu ili nano-filtraciju, i/ili dalje sadrži korak odvodnjavanja i koncentrovanja pomenutog pojačanog toka proizvoda litijuma da bi se proizvela visoka koncentracija litijuma, pojačani tok proizvoda litijuma i da bi se reciklirao rastvor eluenta, poželjno dalje sadrže korak obezbeđivanja pomenutog pojačanog toka proizvoda litijuma, pomenute visoke koncentracije litijuma, pojačanog toka proizvoda litijuma ili oba do postupka ekstrakcije rastvarača litijuma i postupka elektroekstrakcije, ekstrakcije rastvarača i postupka membranske elektrolize, ili postupka izolacije za proizvodnju litijum hidroksida i litijum karbonata visoke čistoće za proizvodnju baterija.

9. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 8, naznačen time što navedeni rastvor soli sadrži prirodni rastvor soli, sintetički rastvor soli ili njihovu kombinaciju, ili pri čemu navedeni rastvor soli sadrži kontinentalni rastvor soli, geotermalni rastvor soli, rastvor soli iz naftnog polja, rastvor soli iz rudarstva litijuma iz tvrdih stena ili njihovu kombinaciju.

10. Kolo za kontinuiranu protivstrujnu desorpciju i adsorpciju konfigurisano za selektivnu adsorpciju i izolaciju litijuma iz rastvora soli bogatog litijumom, pri čemu pomenuto kolo sadrži:

2

centralni sistem ventila sa više priključaka koji ima više procesnih zona, pri čemu svaka od navedenih procesnih zona sadrži više slojeva ili kolona adsorbenta koji imaju litijum selektivni adsorbent; pri čemu pomenuto mnoštvo procesnih zona dalje sadrži:

zonu izmeštanja slane vode postavljene uzvodno u odnosu na protok fluida zone punjenja rastvora soli;

navedenu zonu punjenja rastvora soli postavljenu uzvodno u odnosu na pomenuti protok fluida i u tečnoj komunikaciji sa zonom odbacivanja tečne faze u obliku kapi;

pomenutu zonu odbacivanja tečne faze u obliku kapi postavljenu uzvodno u odnosu na protok fluida i u fluidnoj komunikaciji sa zonom eluiranja; i

navedenu zonu eluiranja u fluidnoj komunikaciji sa pomenutom zonom izmeštanjem rastvora soli.

11. Kolo prema patentnom zahtevu 10 pri čemu, pomenuti litijum selektivni apsorbent je interkalat litijum glinice pripremljen od hidratisane glinice, litijum aluminijuma slojevitog dvostrukog hidroksid hlorida, slojevitim dvostrukim hidroksidom modifikovane aktivirane glinice, jono-izmenjivačke smole ili kopolimera ili molekularnih sita ili zeolita natopljenih slojevitim dvostrukim hidroksidom, mešavine slojevitog aluminatnog polimera, litijum mangan oksida, titanijum oksida, imobilizovanog kraun etra ili njihove kombinacije.

12. Kolo prema patentnim zahtevima 10 ili 11, naznačeno time što slojevi ili kolone adsorbenta mogu kontinuirano i uzastopno da kruže kroz navedene procesne zone.

13. Kolo prema patentnim zahtevima 10 do 12, pri čemu navedeni slojevi ili kolone adsorbenta su konfigurisani da rade paralelno, u seriji ili u kombinacijama paralelnog i serijskog, proticanjem u režimima protoka naviše ili naniže.

14. Kolo prema patentnim zahtevima 10 do 13, pri čemu se pomenuti protok fluida kroz pomenuto kolo može kontrolisati brzinama protoka pumpe, unapred određenim indeksiranjem, ili sa oba centralnim sistemom ventila sa više priključaka ili navedenim slojevima ili kolonama adsorbenta.