CN103420400B - 盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置。一种盐湖卤水蒸发方法，包括以下步骤：步骤A：使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；步骤B：在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出，分离所析出的盐后，得到浓缩卤水；和步骤C：将上述步骤B中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发，得到高浓卤水。本发明充分利用太阳能资源、冷资源和地热资源，使得卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著提高。

Description

盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置，特别涉及一种非常有效地提高碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置。

背景技术

迄今为止，对于盐湖，国内外一直沿用前苏联学者提出的分类方法，按照盐湖卤水的水化学组成，将其分为碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三个类型。其中，碳酸盐型盐湖为卤水中含有CO₃ ^2-和HCO₃ ^-，而不含Ca²⁺和Mg²⁺，或Ca²⁺和Mg²⁺含量很低的盐湖。

我国西藏高原地区分布有为数众多且种类丰富的盐湖，其中代表性的碳酸盐型盐湖有扎布耶盐湖、当雄错盐湖、班戈湖等，其卤水中蕴藏着锂、硼、钾、石盐、芒硝、天然碱和水菱镁矿等多种盐类矿产资源，极具开发前景和利用价值。同时，西藏又是我国太阳能资源和冷资源最为丰富的地区，具有低温干旱、多风少雨的典型气候特征。另据勘查，在高原某些碳酸盐型盐湖附近已发现多处储量可观的地热资源。

我国传统对于盐湖卤水资源的开发利用单纯依靠日晒自然蒸发，盐田均为露天式开放晒池，它仅借助太阳能和风能的作用，使原料卤水不断蒸失水分，逐渐浓缩成为饱和溶液后结晶产盐。由于以往的制卤工艺主要由太阳能提供绝大部分热量，而对于其他资源并没有进行合理有效的利用，因此，卤水的蒸发速率和制卤效率普遍较低，生产周期较长，大面积盐田得不到高效利用，并且所得成卤量无法保证后续加工过程，如盐梯度保温太阳池提取目标盐碳酸锂的供卤需求，从而使盐田生产过程脱节，严重影响连续生产效率及目标盐产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是综合利用资源，提高盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤水蒸发方法和设备。

进一步地，在上述方法的基础上，本发明进一步提供了一种利用太阳能、地热及冷资源有效提高碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤水处理方法及装置。

方案1.一种盐湖卤水蒸发方法，包括以下步骤：

步骤A：使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

步骤B：在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出，分离所析出的盐后，得到浓缩卤水；和

步骤C：将上述步骤B中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发，得到高浓卤水。

方案2.根据方案1所述的盐湖卤水蒸发方法，其中，

所述步骤A与步骤B是在冬季进行的，

步骤C是在春季、夏季和/或秋季进行的，所述露天蒸发指的是在太阳辐射和风的作用下自然蒸发；

其中，在所述步骤C中，地热水进口温度为40℃以上；卤水温度达到30℃以上。

方案3.根据方案1或2所述的盐湖卤水蒸发方法，其中，

所述盐湖卤水是碳酸盐型含锂盐湖卤水，其中，所述高浓卤水中Li⁺浓度为至少1.5～2.0g/L。

方案4.一种盐湖卤水处理方法，包括以下步骤：

步骤A：使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

步骤B：在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使部分盐从预浓缩卤水中析出，分离析出的盐后，得到浓缩卤水；和

步骤C：将上述步骤B中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和利用第一地热水加热蒸发，得到高浓富锂卤水；

步骤D：对上述步骤C中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐。

方案5.根据方案4所述的盐湖卤水处理方法，其中，

在步骤D中，对步骤C得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射加热结合利用第二地热水热交换加热升温，该第二地热水的进口温度为60℃以上，出口温度为50～60℃，卤水温度达到50℃以上。

方案6.根据方案4所述的盐湖卤水处理方法，其中，

所述步骤A与步骤B是在冬季进行的，步骤C是在春季、夏季和/或秋季进行的，

在上述步骤C中，第一地热水进口温度为40℃以上；卤水温度达到30℃以上，

所述高浓富锂卤水中Li⁺浓度为至少1.5～2.0g/L。

方案7.根据方案4～6任一项所述的盐湖卤水处理方法，其中，

将热交换后的第二地热水作为第一地热水的水源。

方案8.根据方案4～6任一项所述的盐湖卤水处理方法，其中，

步骤D中，设置高浓富锂卤水层深度为1.5～2.5m，并且，在上述高浓富锂卤水层的表层铺设淡水层，该淡水层优选深0.3～0.5m。

方案9.一种用于实施方案1～3任一项所述的盐湖卤水蒸发方法的设备，其特征在于，所述设备包括：

冷冻池，用于使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

预晒池，用于在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出，分离所析出的盐后，得到浓缩卤水；和

加热成卤池，用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发，得到高浓卤水。

方案10.根据方案9所述的设备，其中，

所述冷冻池和预晒池为一个池子，即：冷冻预晒池，

上述冷冻池、预晒池、冷冻预晒池和/或加热成卤池直接由粘土筑成，池底和池体内壁设置有保温隔热层，在池内表面，还设置有防渗衬垫层。

方案11.根据方案9～10任一项所述的设备，其中，

所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的热交换器，

所述加热成卤池采光面积优选为500～2000m²，池深优选为1～2m，卤水深度优选为0.8～1.5m；

在距池底优选高为0.3～0.8m处铺设所述热交换器。

方案12.一种用于实施方案4～8任一项所述的盐湖卤水处理方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

冷冻池，用于使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

预晒池，用于在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出，分离所析出的盐后，得到浓缩卤水；

加热成卤池，用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发，得到高浓富锂卤水；和

盐梯度保温太阳池，用于对上述得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐。

方案13.根据方案12所述的装置，其中，

所述冷冻池和预晒池为一个池子，即：冷冻预晒池。

方案14.根据方案12所述的装置，其中，

所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的第一热交换器，

所述加热成卤池采光面积优选为500～2000m²，池深优选为1～2m，卤水深度优选为0.8～1.5m；

在距池底优选高为0.3～0.8m处铺设所述热交换器。

方案15.根据方案12～14任一项所述的装置，其中，

所述盐梯度保温太阳池内设置有与地热水进行热交换的第二热交换器，

所述第二热交换器的地热水出口管与所述第一热交换器的地热水进口管连接，

所述盐梯度保温太阳池采光面积优选为1000～10000m²，盐梯度保温太阳池池深优选为3～4m，在距池底优选高为0.5～1m处铺设所述第二热交换器。

本发明的技术效果是：

本发明的盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置，充分利用太阳能资源、冷资源和地热资源，使得卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著提高。

各优选的技术方案的各技术效果为：

利用地热水进行热交换加热升温卤水，制得高浓卤水。在加热成卤池中铺设热交换管道，管道内通入地热水，通过与池中卤水进行热交换，从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求，缩短成卤和产盐周期，提高生产效率和产品收率，实现全年不间断连续生产。

进一步地，使用结晶池（盐梯度保温太阳池）中用于升温析锂的地热水，利用其余热对高浓卤水进行间接加热，在太阳能辐射和地热水热交换的双重作用下升温卤水，不仅使地热水得到了循环再利用，二次热交换后的地热水被重新回灌到地下，无任何环境污染和资源损失，且大幅度降低了生产成本和减少了矿物燃料的消耗；同时，还使得卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著的提高，从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求，缩短成卤和产盐周期，提高生产效率和产品收率，实现全年不间断连续生产。

再进一步地，在冷冻预晒池（或者冷冻池和预晒池）中利用冬季低温条件促使原料卤水中的淡水在卤水表层自然冷冻结冰，而冷相矿物如芒硝和泡碱则提前析出，由此加快卤水蒸发排淡和分离硝碱，在获得浓缩卤水的同时，还可获得一定量的可用淡水资源以及芒硝和泡碱等有用盐类产品。

本发明优选的技术方案充分利用西藏高原地区丰富的太阳能、地热及冷资源等可再生能源，将冷冻排淡析硝碱和地热水热交换等方法应用于碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤过程，大大提高了卤水蒸发速率和制卤效率，缩短了成卤周期，不仅可以获得盐梯度保温太阳池连续生产运行所需的足够成卤量，还可以在当地直接获得硝碱等有用盐类产品和淡水资源。

附图说明

图1表示盐湖卤水蒸发方法及设备的结构示意图；

图2表示盐湖卤水处理方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

作为本发明的一种优选的实施方式，是一种盐湖卤水蒸发方法及设备，如图1所示，该方法包括：

第一步：将碳酸盐型盐湖（如：西藏的扎布耶盐湖、当雄错盐湖、班戈湖等）卤水泵入冷冻预晒池1，使卤水依靠冬季低温条件自然冷冻结冰13，冰下形成预浓缩卤水；

第二步：除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，在太阳能辐射和风的作用下，使芒硝和泡碱14从预浓缩卤水中提前析出，从而得到分离硝碱后的浓缩卤水15。

以上两步可以按时间先后进行，也可以边除冰边自然蒸发，同时进行。

为了充分利用太阳能资源和冷资源，该第一步的具体步骤优选包括以下步骤：

（1）在每年的初冬季节（10月至11月）将盐湖卤水泵入冷冻预晒池中，利用冬季（12月至次年3月）低温条件自然冷冻原料卤水。该低温条件与当年的气温相关，在西藏高原湖区冬季平均气温多在零下10℃以下，但该条件不是必须的，只要气温在零度以下，就可以进行该步骤。淡水在卤水表层结冰，将冰晶或薄冰破碎并不断排出池外使咸淡分离，而冰下的卤水浓度则得以迅速提高，从而得到预浓缩卤水；

（2）由于Na₂SO₄和Na₂CO₃的溶解度随温度的变化很大，尤其在零度以下的低温环境中，它们会随着温度的降低而大量析出，利用冬季冷资源，一方面可使芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）和泡碱（Na₂CO₃·10H₂O）等冷相矿物首先从卤水中结晶分离出来，另一方面又可同时降低卤水中SO₄ ^2-和CO₃ ^2-的浓度，而富集价值更高的目标离子，如Li⁺，从而综合利用太阳能资源和冷资源，得到浓缩卤水。

在本发明中，为了高效开发盐湖卤水资源的目标产物，所有有关卤水浓度提高或浓缩的描述均指的是其中目标离子浓度的提高。比如，对于上述西藏的扎布耶盐湖、当雄错盐湖、班戈湖等碳酸盐型盐湖卤水，均可以以Li+作为目标离子。如果以其他离子作为目标离子，同样不影响本发明的技术方案的实施，也不影响其最终所达到的技术效果。

在上述第一步与第二步的浓缩过程中，根据自然条件的不同，卤水中目标离子浓度的提高程度也可能会有不同，但这两个步骤均确实可以提高目标离子的浓度，得到浓缩卤水，然后可以再对浓缩卤水进行后续加工。至于其中的预浓缩卤水和浓缩卤水的具体浓度无需特别的要求，只要根据上述步骤要求进行自然浓缩即可。

第三步:将上述第二步中得到的浓缩卤水同时进行太阳能辐射和地热水加热来促进蒸发浓缩，从而得到高浓卤水。

该高浓卤水的浓度可以根据后序加工的实际需要来确定。对于本实施方式，以上述西藏碳酸盐型盐湖卤水为例，目标离子Li⁺浓度优选达到至少1.5～2.0g/L，即认为得到高浓富锂卤水，可以将该高浓富锂卤水用于后序加工提锂，如此完成盐湖卤水的蒸发制卤过程。

优选的，在上述第三步中，地热水热交换器23的地热水进口温度优选为40℃以上。为了提高地热水的利用效率，该地热水优选是从其他设备排出的已进行过热交换的地热水。

特别优选的，该第三步是在每年的4～10月进行，该时间段内的气温较高，日照较强，加上同时利用地热水进行加热，浓缩卤水在受到太阳能辐射和地热水热交换的双重作用下，短时间内即可迅速升温，且升温幅度增大，卤水温度可以达到30℃以上，因为该步骤实际是为了通过升高温度促进卤水不断蒸发浓缩，其温度并不需要限定在某个范围内，而是温度越高越利于卤水的蒸发，碳酸盐型含锂浓缩卤水在高温条件下蒸失水分迅速，在Li⁺还未达饱和之前，其他盐类如钠盐、钾盐和碱类先达饱和并陆续结晶析出，而含目标离子的锂盐则仅有极少量被夹带析出，故在保证Li⁺尽可能富集而不损失的条件下，蒸发速率和制卤效率显著提高，对于同样的生产规模，如将500m³盐湖卤水蒸发浓缩至高浓富锂卤水，生产周期由单纯依靠日晒自然蒸发的6个月的时间缩短至1个月的时间，从而大大提高了盐田利用率和蒸发制卤效率。

以上蒸发方法，可以适用于所有盐湖卤水的蒸发提浓。特别优选的，该蒸发方法可以用于碳酸盐型盐湖卤水的蒸发，进一步优选的，该蒸发方法可以用于碳酸盐型含锂盐湖卤水的蒸发。

对于上述盐湖卤水蒸发方法，本领域技术人员可以使用不同结构的设备，来实施该方法，只要该设备能实现上述步骤即可。

在此，本发明的发明人设计了优选的用于实施上述盐湖卤水蒸发方法的设备。

本实施方式的盐湖卤水蒸发方法的设备，该设备具有冷冻池、预晒池，该冷冻池用于放置从盐湖中泵取的卤水，使卤水在低温条件下自然冷冻结冰，冰下形成预浓缩卤水；该预晒池用于在除冰排淡后，对该预浓缩卤水进行自然蒸发，使芒硝和泡碱从预浓缩卤水中提前结晶析出，从而分离出芒硝和泡碱，得到浓缩卤水。

优选的，该冷冻池、预晒池为一个池子，名称为如图1所示的冷冻预晒池1，将这两个池子合二为一，一方面，可以节约设备投资和操作成本；另一方面，也可以实施边除冰排淡，边自然蒸发的方法。

上述冷冻池、预晒池和/或冷冻预晒池1的具体结构没有特别限定，为露天晒池。优选的，上述冷冻池、预晒池和/或冷冻预晒池1优选直接由粘土16筑成，池底和池体内壁设置有保温隔热层11，以利于保持卤水温度，提高蒸发速率。在池内表面，还优选地设置有防渗衬垫层12，这两层可以相邻设置，也可以根据需要在它们之间设置其他功能层，该防渗衬垫层的目的是为了防止卤水渗漏损失，其具体材料优选为三元乙丙防水卷材、土工膜或高密度聚乙烯喷塑帆布等。为了更好地吸收和储存热量，防渗衬垫层的颜色优选为黑色。

本实施方式涉及的盐湖卤水蒸发方法的设备，还进一步包括将上述第二步中得到的浓缩卤水直接利用太阳能辐射加热蒸发，同时利用地热水与浓缩卤水15进行热交换间接加热蒸发，从而得到高浓卤水28的加热成卤池2。所述加热成卤池2也为露天晒池，只是在该池内设置有与地热水进行热交换的热交换器。该热交换器可以为普通结构的热交换器23，该热交换器设置于加热成卤池的下部，并设置有供地热水流入的地热水进口25，还设置有供热交换后的地热水流出的地热水出口27。该热交换器可以为如图1所示的螺旋管形状，也可以为U字形、回字形或者其他形状的热交换管道，只要是有利于传热速率和热交换效率提高的形状均可以采用。具体的热交换器的换热面积可以根据灌池卤量，地热水温度以及所要求的卤水温度等来确定。

优选的，上述加热成卤池2优选直接由粘土26筑成，工业上，基于降低成本、提高生产效率来考虑，采光面积优选为500～2000m²，池深优选为1～2m，该深度对于吸收太阳能热量和安装地热水热交换设备均是非常优选的。池底和池体内壁均采用塑料薄膜和保温材料形成保温隔热层21的夹心结构，池内表面设置有防渗衬垫层22，其具体材料优选为三元乙丙防水卷材、土工膜或高密度聚乙烯喷塑帆布等；在距池底高为0.3～0.8m处铺设热交换器23，这里的上限0.8m是针对池深上限2m和卤深上限1.5m而言的，热交换器不可以露出卤水表面。管道的材料可以为任何传热效率高、价格相对低廉的耐腐蚀材料，优选如不锈钢、PE-RT耐热聚乙烯或PP-R聚丙烯等。其U字形、回字形或螺旋形的特定形状有效地增大了传热面积，提高了热交换效率，保证卤水最大限度地吸收地热水的热量，达到升温卤水、减小卤水昼夜温差和加快卤水蒸发的目的。上述具体结构的加热成卤池，优化了普通晒池的结构，兼顾了提高太阳能辐射吸收率、强化地热水热交换效率、加强卤水保温防渗等各个方面，是非常优选的。

上述加热成卤池不完全依靠太阳能的辐射作用，还同时利用高温地热水对浓缩卤水进行持续加热，因此受气温昼夜变化和季节更替的影响较小，尤其在西藏高原湖区，年均气温低于零度，昼夜温差较大；雨季集中在每年的6～9月。利用这种加热成卤池可以在不同季节和气候条件下开展生产任务，蒸发浓缩卤水，缩短成卤周期。

将浓缩卤水灌入加热成卤池中至深度优选为0.8～1.5m；这样的深度能够最大化地利用太阳能辐射和地热水热交换的双重作用加热蒸发卤水。

本具体实施方式还提供了一种盐湖卤水处理方法及装置。

特别优选具体实施方式的盐湖卤水处理方法流程示意图如图2所示，该盐湖卤水处理方法包括上述盐湖卤水蒸发方法中的步骤，其中盐湖卤水为碳酸盐型含锂盐湖卤水，由于在前三步的蒸发步骤中，卤水中的Li⁺一直处于富集状态，而并未达到饱和结晶析出的程度，所以第三步得到的高浓卤水为高浓富锂卤水。

在本发明的盐湖卤水处理方法中，还进一步包括第四步：用于对上述第三步中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶碳酸锂的步骤。

在该步骤中，将上述第三步中得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射结合高温地热水热交换加热升温。该高温地热水的进口温度优选为60～70℃，当然，进口温度越高越好，在实际生产中不必严格控制，超过60℃即可，出口温度通常为50～60℃。

在第四步中，高浓富锂卤水层深度优选为1.5～2.5m。

优选地，可以在上述高浓富锂卤水表层再铺设一层淡水，优选为0.3～0.5m，这里的0.3～0.5m是对于卤水层深度1.5～2.5m较为适宜的淡水层深度。如果淡水层深度大于0.5m，不仅会部分稀释下层卤水，使Li⁺浓度降低，而且所形成的淡水层和过渡层的总厚度也会增加，从而阻碍下层卤水层对于太阳能热量的吸收，导致卤水升温效果不显著。此时盐梯度保温太阳池中卤水层和淡水层的总深度为1.8～3.0m。淡水层与卤水层之间形成一定厚度的盐梯度层，起到阻止热量向上散失的作用。利用淡水与卤水折射率的不同，使吸收的太阳能热量蓄存于池底卤水中，形成储能区，从而提高和保持下层卤水温度。同时，由热交换管道的入口引入高温地热水，地热水在流经整个管道的过程中不断与管外卤水进行热交换，使管外卤水的温度在短期内即可迅速提高，而地热水自身温度则大幅度降低。

由热交换管道的入口通入高温地热水（水温为60～70℃（此为地热水的正常温度范围），根据碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小的规律，地热水温度越高，碳酸锂的析出量则越多，产品的收率越高）。地热水在流经管道的过程中不断与管外低温卤水进行热交换，低温卤水在同时受到盐梯度保温太阳池对于太阳能的蓄热和地热水的加热双重作用下，在短期内（约10天左右的时间）即可迅速升温，且最高温度可达50～60℃，同时碳酸锂也在池中大量集中析出，收获的锂混盐中碳酸锂的品位高达75%～85%（品位指的是碳酸锂在所析出的混盐中所占的重量百分含量）。

该步骤并不完全依靠太阳能的辐射作用，而主要依靠高温地热水的循环热交换实现热量的持续供应，因此，受昼夜温差变化和季节更替的影响较小，故卤水升温和保温的效果更好，卤水温度一般控制在50℃以上，使得在自然蒸发过程中易于分散析出的碳酸锂在高温下大量集中沉淀，提高了生产效率和产品收率，缩短了生产周期，实现全年不间断生产碳酸锂。

该步骤的内容已在同一申请人的申请号为201210031264.4，名称为“从碳酸盐型卤水中提取碳酸锂的方法”，申请日为2012.2.13的发明专利申请中有明确记载，在此，将该专利申请的全部相关内容引入本文。

特别优选的是，上述第四步中热交换后的地热水温度通常为50～60℃，可以作为第三步中的加热水源，利用其余热对第三步中的浓缩卤水进行加热蒸发，不仅使地热水得到了循环再利用，经二次冷却后的地热水被重新回灌到地下，无任何环境污染和资源损失；还使卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著的提高，从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求，缩短成卤和产盐周期，提高生产效率和产品收率，实现全年不间断连续生产。

对于实现上述盐湖卤水处理方法的装置，包括上述盐湖卤水蒸发方法的设备，还进一步包括盐梯度保温太阳池，用于实现对第三步中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶碳酸锂的步骤。

所述盐梯度保温太阳池的具体结构也已记载在上述申请号为201210031264.4的中国发明专利申请中。

作为优选的例子，盐梯度保温太阳池直接由粘土筑成，采光面积1000～10000m²，池深3～4m，池底和池体内壁均采用塑料薄膜和保温材料形成保温隔热层的夹心结构，池内表面设置有防渗衬垫层，其具体材料优选为三元乙丙防水卷材、土工膜或高密度聚乙烯喷塑帆布等；在距池底高约0.5～1m处铺设热交换器，管道的材料可以为任何传热效率高、价格相对低廉的耐腐蚀材料，优选如不锈钢、PE-RT耐热聚乙烯或PP-R聚丙烯等。其U字形、回字形或螺旋形的特定形状有效地增大了传热面积，提高了热交换效率，保证卤水最大限度地吸收地热水的热量，达到升温卤水、减小卤水昼夜温差的目的。上述结构具有以下优点：

1.盐梯度保温太阳池的结构包含一层由塑料薄膜和保温材料形成的保温隔热层，使得池体的保温效果更好；

2、与普通太阳池相比，本专利的盐梯度保温太阳池不完全依靠太阳能的辐射作用，而主要依靠高温地热水的循环热交换实现热量的持续供应，因此本专利的盐梯度保温太阳池受昼夜温差变化和季节更替的影响较小，故池内卤水升温和保温的效果更好。

优选地，该盐梯度保温太阳池的热交换器排出的地热水温度为50～60℃，在盐梯度保温太阳池的热交换器的地热水出口与上述加热成卤池2的热交换器的地热水进口之间用管道连接，并在出口管道末端安装增压泵，将从盐梯度保温太阳池的热交换器排出的地热水泵入上述加热成卤池2的热交换器中，从而优化了整个卤水处理的流程，最大限度地利用了地热资源。另外，加热成卤池2的热交换器的地热水出口与地热水地下回灌系统连接。

上述盐湖卤水处理方法及装置，最大限度地利用了地热资源，并且优化了整个盐湖卤水处理方法的热系统，提高了地热水的利用率。同时，不仅使地热水得到了循环再利用，经二次冷却后的地热水被重新回灌到地下，无任何环境污染和资源损失；还使卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著的提高，从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求，缩短成卤和产盐周期，提高生产效率和产品收率，可以实现全年不间断连续生产。

实施例1：

（1）以西藏当雄错盐湖碳酸盐型卤水作为原料卤水，首先于初冬季节（10月至11月）灌入第一级冷冻预晒池1中，该冷冻预晒池1的采光面积为1000m²，直接由粘土筑成，池底和池体内壁设置有保温隔热层。在池内表面，还设置有黑色三元乙丙防水卷材铺设的防渗衬垫层。

原料卤水深0.6m，利用冬季（12月至3月）低温条件冷冻卤水，在卤水表层形成冰晶或薄冰，及时人工铲除该冰晶或薄冰，并将冰放置于淡水池中，待气候回暖时融化成淡水以备它用。

期间，冷冻预晒池1中卤水的温度范围在-15～0℃，在冷冻预晒池的边坡和池底析出以芒硝和泡碱等为主的盐类矿物，同时，在太阳能的辐射作用下蒸失淡水，最终获得Li⁺浓度约为1.0g/L的浓缩卤水。

4月，将上述得到的浓缩卤水泵入另设的加热成卤池2中，该加热成卤池2的采光面积为500m²，直接由粘土筑成，池底和池体内壁设置有保温隔热层。该保温隔热层是由塑料薄膜和保温材料形成的夹心结构。在池内表面，还设置有黑色三元乙丙防水卷材铺设的防渗衬垫层。在加热成卤池2中设置有U字形热交换管，管道材料为不锈钢，管内径为0.05m，换热面积约为50m²。

地热水直接由该热交换器的进口管道流入，地热水的进口温度为60～70℃，出口温度为40～50℃，卤水温度保持在40～50℃范围内。经过10～15天的时间，即得到Li⁺浓度为2.0g/L的高浓富锂卤水。

以上从热交换管中排出的地热水被重新回灌到地下。

实施例2

其他条件与实施例1相同，只是还设置有盐梯度保温太阳池，该盐梯度保温太阳池直接由粘土筑成，采光面积100m²，池深2.0m，池底和池体内壁均采用塑料薄膜和保温材料形成保温隔热层的夹心结构，池内表面设置有高密度聚乙烯喷塑帆布作为防渗衬垫层；在距池底高约0.5m处铺设热交换器。将实施例1所得到的高浓富锂卤水泵入盐梯度保温太阳池中，高浓富锂卤水深1.0m，在其上铺设0.3m的淡水。

进入热交换管的地热水的进口温度同样为60～70℃，地热水从热交换管排出的出口温度为50～60℃。池内的卤水温度范围为50～60℃，由此升温结晶碳酸锂，获得品位达80%的碳酸锂混盐约1.0吨。

从热交换管中排出的地热水被重新回灌到地下。

实施例3

其他条件与实施例1相同，只是如图2所示加热成卤池2的热交换管的地热水入口与实施例2的盐梯度保温太阳池的热交换管的地热水出口连接，即将从盐梯度保温太阳池的热交换管的地热水出口排出的温度为50～60℃的地热水作为加热水源被引入加热成卤池2的热交换管中，从加热成卤池2的热交换管排出的地热水的温度为30～40℃，被重新回灌到地下。

加热成卤池2中的卤水温度保持在30℃以上。经过20～30天的时间，即得到Li⁺浓度为2.0g/L的高浓富锂卤水。

对比例：

其他条件与实施例1相同，只是在加热成卤池2中不设热交换管，仅通过太阳能辐射作用来加热蒸发Li⁺浓度约为1.0g/L的浓缩卤水。卤水温度保持在10～30℃范围内。经过3个多月的时间，得到Li⁺浓度为2.0g/L的高浓富锂卤水。

Claims (2)

1.一种盐湖卤水处理方法，包括以下步骤：

步骤A：使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

步骤B：在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使部分盐从预浓缩卤水中析出，分离析出的盐后，得到浓缩卤水；和

步骤C：将上述步骤B中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和利用第一地热水加热蒸发，得到高浓富锂卤水；

步骤D：对上述步骤C中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐；对步骤C得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射加热结合利用第二地热水热交换加热升温，该第二地热水的进口温度为60℃以上，出口温度为50～60℃，卤水温度达到50℃以上；其中，

所述步骤A与步骤B是在冬季进行的，步骤C是在春季、夏季和/或秋季进行的，

在上述步骤C中，第一地热水进口温度为40℃以上；卤水温度达到30℃以上，

所述高浓富锂卤水中Li⁺浓度为至少1.5～2.0g/L

将热交换后的第二地热水作为第一地热水的水源；

步骤D中，设置高浓富锂卤水层深度为1.5～2.5m，并且，在上述高浓富锂卤水层的表层铺设淡水层，该淡水层深0.3～0.5m。

2.一种用于实施权利要求1所述的盐湖卤水处理方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

冷冻池，用于使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰，液相为预浓缩卤水；

预晒池，用于在除冰前、除冰中和/或除冰后，对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发，使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出，分离所析出的盐后，得到浓缩卤水；

加热成卤池，用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发，得到高浓富锂卤水；和

盐梯度保温太阳池，用于对上述得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐；

所述冷冻池和预晒池为一个池子，即：冷冻预晒池；

所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的第一热交换器，

所述加热成卤池采光面积为500～2000m²，池深为1～2m，卤水深度为0.8～1.5m；

在距池底高为0.3～0.8m处铺设所述热交换器；

所述盐梯度保温太阳池内设置有与地热水进行热交换的第二热交换器，

所述第二热交换器的地热水出口管与所述第一热交换器的地热水进口管连接，

所述盐梯度保温太阳池采光面积1000～10000m²，盐梯度保温太阳池池深3～4m，在距池底高0.5～1m处铺设所述第二热交换器。