[发明专利]利用太阳能从卤水中制取碳酸锂的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及卤水综合利用，具体属于一种利用太阳能从卤水中制取碳酸锂的装置和方法。

背景技术

锂及锂的化合物在能源、航空航天、冶金、陶瓷等领域有着广泛的用途，对我国国民经济的发展具有重要的意义。在锂及锂的化合物中，碳酸锂是生产金属锂和锂盐的基础材料，其它工业锂产品都是碳酸锂的下游产品，因此碳酸锂在锂行业中属于最为关键的生产原料。但由于我国生产能力有限，所需的碳酸锂很多依赖进口，严重制约了国内锂产业的发展。

海水、盐湖卤水中蕴含着丰富的锂资源。我国锂资源主要分布在青海、西藏、新疆等省份，但由于这些省的盐湖地区往往人口稀少，基础设施尚不完善，能源供应不充足，因此给开发利用这些锂资源带来了严重的制约。卤水中提取碳酸锂的方法主要有蒸发结晶法、沉淀法、盐析法、碳化法、浮选法、萃取法、离子交换吸附法、煅烧法、膜分离法等多种方法。目前在提锂过程中，为了节约能源、降低对基础设施的要求，多采用自然滩晒、蒸发结晶，再进行化学沉淀法析锂，但由于日照滩晒耗时往往达到3～6个月，严重限制了生产效率的提升，卤水提锂及综合利用技术的推广也因此受到了限制，因此寻求一种简单、高效并且节能的碳酸锂制取技术，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用太阳能从卤水中制取碳酸锂的装置和方法。

本发明提供的一种利用太阳能从卤水中制取碳酸锂的装置，包括第一太阳能集热器1，第一太阳能集热器1一端设卤水进口，另一端设卤水出口，第一太阳能集热器1的卤水出口与膜蒸馏器2的卤水进口连接；膜蒸馏器2上端设有淡水出口，底端设有浓卤水出口，膜蒸馏器2的浓卤水出口与第二太阳能集热器3的进口连接，第二太阳能集热器3的出口与三效蒸发器4的进口连接；三效蒸发器4的各效下部均设有盐浆出口，各效均设有蒸汽冷凝的淡水出口，在三效蒸发器4第三效设有浓卤水出口，浓卤水出口连接至第一结晶器5的进口；第一结晶器5上端设有沉淀剂的加入口，底端设有盐浆出口，一端设有浓卤水出口，其连接至第二结晶器6进口；第二结晶器6上端设有沉淀剂加入口，底端设有盐浆出口，一端设有母液出口，盐浆出口连接至洗盐器7的进口；洗盐器7底端设有排出液出口，一端设有碳酸锂出口；所述的膜蒸馏器2和三效蒸发器4的淡水出口均与洗盐器7的进口连接。

所述的膜蒸馏器2，是采用疏水性微孔膜元件的膜蒸馏器，水蒸汽可透过疏水膜但水不能透过，并利用膜两边的温度差所产生的压力差进行蒸馏，膜蒸馏过程优选真空式或直接接触式操作，也可以采用气隙式或吹扫气式操作。

本发明提供的一种利用太阳能从卤水中制取碳酸锂的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

(1)将卤水送入第一太阳能集热器1，利用太阳热能将卤水加温至60～70℃；

(2)加温后的卤水进入膜蒸馏器2，通过膜蒸馏过程将卤水分离为淡水和含盐量更高的浓卤水，淡水进入洗盐器7；在膜蒸馏过程中要控制浓卤水尽可能浓但不析出固相盐；

(3)浓卤水进入第二太阳能集热器3，重新加热到50～60℃后，再送入三效蒸发器4；

(4)将进入三效蒸发器4的浓卤水的体积计为初始体积，在三效蒸发器4的第一效，温度控制在51～60℃，蒸发出初始体积50～60％的水，析出盐浆，分离、干燥后制得NaCl产品；析出盐浆后剩余的浓卤水送入三效蒸发器4的第二效，温度控制在41～50℃，蒸发出初始体积10～20％的水，析出盐浆，分离、干燥后制得含NaCl、KCl、MgCl₂、MgSO₄、K₂SO₄的混合盐产品；析出盐浆后剩余的浓卤水送入三效蒸发器4的第三效，温度控制在31～40℃，蒸发出初始体积6～11％的水，析出盐浆，分离、干燥后制得含NaCl、KCl、MgCl₂、MgSO₄的混合盐产品；析出盐浆后剩余的浓卤水送入第一结晶器5；三效蒸发器4中所产生的冷凝淡水排入洗盐器7；