CN108421277A - 一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法，该系统包括：冷冻结晶装置和沉降槽；所述冷冻结晶装置，用于在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；所述沉降槽，用于接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。本发明提供的技术方案，盐湖卤水的富集效率较高。

Description

一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法。

背景技术

盐湖资源开发过程中，通常需要去除盐湖卤水中大量的水分以得到高浓度盐湖卤水，即实现富集盐湖卤水。

目前，主要通过将盐湖卤水导入盐田，利用风能及自然环境中空气所携带的热量使得盐田内盐湖卤水的大量水分以蒸发成汽态水的形式析出，在盐田中得到高浓度盐湖卤水，实现富集盐湖卤水。

通过上述技术方案实现对盐湖卤水进行富集时，若自然环境中空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度而无法向盐湖卤水提供热能，盐湖卤水的水分则不易通过汽态水的形式析出，影响盐湖卤水的富集效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法，盐湖卤水的富集效率较高。

第一方面，本发明提供了一种富集盐湖卤水的系统，包括：

冷冻结晶装置和沉降槽；其中，

所述冷冻结晶装置，用于在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

所述沉降槽，用于接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

优选地，

所述冷冻结晶装置，包括：第一风扇模组和至少一个雾化喷嘴；其中，

所述至少一个雾化喷嘴设置在所述沉降槽上方的指定位置；

所述至少一个雾化喷嘴，用于将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

优选地，

还包括：液泵、加压装置和气液混合器；其中，

所述液泵，用于驱动盐湖卤水进入所述气液混合器；

所述加压装置，用于驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器；

进入所述气液混合器的盐湖卤水与进入所述气液混合器的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，

所述至少一个雾化喷嘴，用于将所述气液混合器中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。

优选地，

还包括：第一调节阀、第二调节阀、第一管路和第二管路；其中，

所述第一管路连通所述液泵与所述气液混合器；

所述第二管路连通所述加压装置与所述气液混合器；

所述第一调节阀设置在所述第一管路上，所述第二调节阀设置在所述第二管路上；

所述第一调节阀，用于调节在所述液泵的驱动下通过所述第一管路进入所述气液混合器的盐湖卤水的第一流量；

所述第二调节阀，用于调节在所述加压装置的驱动下通过所述第二管路进入所述气液混合器的空气的第二流量。

优选地，

还包括：稳压罐；其中，

所述稳压罐设置在所述第二管路上。

优选地，

所述加压装置，包括：空气压缩机或气泵。

优选地，

还包括：缓冲过滤槽；其中，

所述缓冲过滤槽，用于对盐湖卤水进行过滤，使得盐湖卤水中粒径大于设定数值的固体颗粒留存在所述缓冲过滤槽中；

过滤后的盐湖卤水可在所述液泵的驱动下进入所述气液混合器。

优选地，

所述冷冻结晶装置，包括：第二风扇模组和至少一个洒水喷头；其中，

所述至少一个洒水喷头，用于将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽上方的指定区域；

所述第二风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用第一方面中任一所述的系统富集盐湖卤水的方法，包括：

利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

利用所述沉降槽接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

优选地，

当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述至少一个雾化喷嘴设置在所述沉降槽上方的指定位置时，

所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

优选地，

当所述冷冻结晶装置包括所述第二风扇模组和所述至少一个洒水喷头时，所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个洒水喷头将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽上方的指定区域；

利用所述第二风扇模组驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

优选地，

当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述富集盐湖卤水的系统还包括所述液泵、所述加压装置和所述气液混合器时，在所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴之前，进一步包括：

利用所述液泵驱动盐湖卤水进入所述气液混合器；

利用所述加压装置驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器，使得进入所述气液混合器的盐湖卤水与进入所述气液混合器的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，

所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴，包括：利用所述至少一个雾化喷嘴将所述气液混合器中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶，包括：利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。

本发明实施例提供了一种富集盐湖卤水的系统及其富集盐湖卤水的方法，该富集盐湖卤水的系统由冷冻结晶装置和沉降槽构成；冷冻结晶装置可在沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，当空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，冷冻结晶装置则可通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴吸收空气所携带的冷量以析出冰晶；冰晶以及析出冰晶后的卤水液滴可在重力作用下进入沉降槽，并聚集成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，此时，由于盐湖卤水的大量水分被转化为固态的冰晶，沉降槽中高浓度盐湖卤水的浓度则相对较高；沉降槽还可通过对混合有冰晶的高浓度盐湖卤水进行固液分离以排出高浓度盐湖卤水，从而实现对盐湖卤水进行富集。可见，通过本发明实施例提供的技术方案，当自然环境中空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，以固态冰晶的形式去除盐湖卤水的大量水分，不再依赖于自然环境中空气所携带的热量，盐湖卤水的富集效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种富集盐湖卤水的系统的示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种富集盐湖卤水的系统的示意图；

图3是本发明一实施例提供又一种富集盐湖卤水的系统的示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种包括气液混合器的富集盐湖卤水的系统的示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种包括调节阀的富集盐湖卤水的系统的示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种包括缓冲过滤槽的富集盐湖卤水的系统的示意图；

图7是本发明一实施例提供的一种利用富集盐湖卤水的系统富集盐湖卤水的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种富集盐湖卤水的系统，包括：

冷冻结晶装置101和沉降槽102；其中，

所述冷冻结晶装置101，用于在所述沉降槽102的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

所述沉降槽102，用于接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

如图1所示的实施例，该富集盐湖卤水的系统由冷冻结晶装置和沉降槽构成；冷冻结晶装置可在沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，当空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，冷冻结晶装置则可通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴吸收空气所携带的冷量以析出冰晶；冰晶以及析出冰晶后的卤水液滴可在重力作用下进入沉降槽，并聚集成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，此时，由于盐湖卤水的大量水分被转化为固态的冰晶，沉降槽中高浓度盐湖卤水的浓度则相对较高；沉降槽还可通过对混合有冰晶的高浓度盐湖卤水进行固液分离以排出高浓度盐湖卤水，从而实现对盐湖卤水进行富集。可见，通过本发明实施例提供的技术方案，当自然环境中空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，以固态冰晶的形式去除盐湖卤水的大量水分，不再依赖于自然环境中空气所携带的热量，盐湖卤水的富集效率较高。

具体地，沉降槽具体以是壁面经过防渗处理后的沉降泥池。

具体地，水的结晶热(析出冰晶的过程)约为334kJ/kg，其汽化热(蒸发汽化的过程)约为2260kJ/kg，仅需要消耗极低的能量即可使盐湖卤水析出冰晶，且通过该系统富集盐湖卤水时，充分利用了自然冷源，因此，实施本发明的技术方案以富集盐湖卤水时，能耗较低；同时，盐湖卤水析出冰晶时需要释放热量，自然环境中的空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度，空气能够提供足够的冷量以快速带走盐湖卤水时所释放的热量；因此，通过本发明实施例提供的富集盐湖卤水的系统对盐湖卤水进行富集时，可更为快速而有效的去除盐湖卤水的大量水分，盐湖卤水的富集效率较高。

本发明上述实施中，冷冻结晶装置将盐湖卤水分散成卤水液滴，卤水液滴所在的指定区域中，单位体积的卤水液滴所对应的表面积则相对较大，相应的，指定区域的单位空间内，卤水液滴与空气的接触面积也相对较大，其传质及传热效率可提高1000～1000000倍，通过冷冻结晶装置进一步调控指定区域内的空气，则可使卤水液滴与空气之间具有较高的热交换效率，从而使得卤水液滴能够在指定区域快速而大量的吸收空气所携带的冷量，进而使得指定区域中卤水液滴的大部分水分能够快速的由液态转化为固态的冰晶。

为了实现将盐湖卤水雾化成卤水液滴，并使得卤水液滴析出冰晶，本发明一个实施例中，如图2所示，所述冷冻结晶装置101，包括：第一风扇模组1011和至少一个雾化喷嘴1012；其中，

所述至少一个雾化喷嘴1012设置在所述沉降槽102上方的指定位置；

所述至少一个雾化喷嘴1012，用于将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组1011，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

本发明上述实施例中，冷冻结晶装置由第一风扇模组及至少一个雾化喷嘴构成；各个雾化喷嘴可将盐湖卤水直接雾化成粒径较小的卤水液滴，第一风扇模组可驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，以加速指定区域的空气流动。一方面，第一风扇模组加速指定区域的空气流动，可进一步提高指定区域内卤水液滴与空气的热交换效率，卤水液滴能够更好的吸收指定区域内空气所携带的冷量，使得部分卤水液滴能够快速的形成粒径较小的冰晶；另一方面，指定区域内的空气加速流动，可形成气流，形成的气流可使粒径较小的冰晶与指定区域内其它的卤水液滴相结合，并继续吸收空气所携带的冷量以生长成粒径相对较大的冰晶。

雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴时，其喷洒距离可在1～100m范围之内，喷射角度可在10～80度之内，一般的，喷射角度可以为45度。

具体地，为了实现对大规模的盐湖卤水进行富集，通常可以采用多个相互并联的雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴；雾化喷嘴具体可以是具有多个出水孔的环形喷嘴，环形喷嘴上每一个出水孔的孔径可以不小于0.5um，且不大于1000um。如此，通过一个或多个环形喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴之后，指定区域的单位空间(1dm³)内卤水液滴的表面积可达到10～1000m²，即指定区域的单位空间内卤水液滴与空气之间具有极高的接触面积，单位空间内卤水液滴与空气的换热效率极高。

不难理解的，雾化喷嘴与第一风扇模组的相对位置可以结合实际应用场景进行合理设置(比如设置在雾化喷嘴的进液口处)，仅需要确保各个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴之后，卤水液滴不会进入第一风扇模组，且第一风扇模组能够驱动自然环境中的空气流经雾化的卤水液滴所在的指定区域，使得卤水液滴吸收流经指定区域的空气所携带的冷量以析出冰晶即可。

为了实现将盐湖卤水雾化成卤水液滴，并使得卤水液滴析出冰晶，本发明另一个实施例中，如图3所示，所述冷冻结晶装置101，包括：第二风扇模组1013和至少一个洒水喷头1014；其中，所述至少一个洒水喷头1014，用于将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽102上方的指定区域；所述第二风扇模组1013，用于驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。通过第二风扇模组驱动空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴之后，卤水液滴析出冰晶的过程及原理可参见前述实施例，这里不再赘述。

基于如图2所示的实施例，为了使卤水液滴能够更为快速的在指定区域析出冰晶，如图4所示，本发明一个实施例中，富集盐湖卤水的系统，还包括：液泵401、加压装置402和气液混合器403；其中，

所述液泵401，用于驱动盐湖卤水进入所述气液混合器403；

所述加压装置402，用于驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器403；

进入所述气液混合器403的盐湖卤水与进入所述气液混合器403的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，所述至少一个雾化喷嘴1012，用于将所述气液混合器403中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组1011，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。

具体地，加压装置402包括但不限于空气压缩机或气泵。

本发明上述实施例中，在加压装置的驱动下进入气液混合器的空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度，当进入气液混合器的空气与在液泵的驱动下进入气液混合器的盐湖卤水相混合，盐湖卤水中与微生物或者极细微颗粒物相邻的液态水若与空气相接触时，则可吸收空气携带的冷量并以微生物或者极细微颗粒物为核心转化成固态的核介质(核介质的粒径通常小于0.5um)，从而在气液混合器中形成混合有核介质的盐湖卤水；相应的，后续过程中各个雾化喷嘴将混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴，并通过第一风扇模组驱动自然环境中的空气加速流经卤水液滴所在的指定区域时，卤水液滴则可通过吸收流经指定区域的空气所携带的冷量，以核介质为晶核更为快速生长成冰晶，即使得卤水液滴在指定区域能够更为快速的析出冰晶。

基于如图4所示的实施例，为了实现对进入气液混合器的空气及盐湖卤水所分别对应的流量进行调节，如图5所示，本发明一个实施例中，富集盐湖卤水的系统，还包括：第一调节阀501、第二调节阀502、第一管路503和第二管路504；其中，

所述第一管路503连通所述液泵401与所述气液混合器403；

所述第二管路504连通所述加压装置402与所述气液混合器403；

所述第一调节阀501设置在所述第一管路503上，所述第二调节阀502设置在所述第二管路504上；

所述第一调节阀501，用于调节在所述液泵401的驱动下通过所述第一管路503进入所述气液混合器403的盐湖卤水的第一流量；

所述第二调节阀502，用于调节在所述加压装置402的驱动下通过所述第二管路504进入所述气液混合器403的空气的第二流量。

本发明上述实施例中，可通过第一调节阀和第二调节对进入气液混合器的盐湖卤水及空气所分别对应的流量进行调节，相应的，可通过对第一调节阀和第二调节阀进行调节以控制进入气液混合器中的空气与盐湖卤水的流量比，从而实现对气液混合器中相互混合后的空气及盐湖卤水所析出的核介质的粒径，避免核介质的粒径过大而堵塞雾化喷嘴的出水孔。

具体地，本发明一个实施例中，第二流量与第一流量的之间比值(即前述的流量比)可根据雾化喷嘴上出水孔的孔径来确定，当出水孔的孔径取值范围包括：0.5～1000um时，流量比的取值范围可以包括：0.05～0.5。

本发明一个实施例中，富集盐湖卤水的系统，还包括：稳压罐(附图中未示出)；其中，所述稳压罐设置在所述第二管路504上。稳压罐可以平衡通过第二管路进入气液混合器的空气的气压，确保自然环境中的空气能够在加压装置的驱动并在第二调节阀的调节下以相对稳定的第二流量进入气液混合器。

为了防止盐湖卤水中粒径过大的固体颗粒进入液泵、气液混合器及雾化喷嘴等设备而对设备造成损坏，如图6所示，本发明一个实施例中，富集盐湖卤水的系统，还包括：缓冲过滤槽601；其中，所述缓冲过滤槽601，用于对盐湖卤水进行过滤，使得盐湖卤水中粒径大于设定数值的固体颗粒留存在所述缓冲过滤槽601中；过滤后的盐湖卤水可在所述液泵401的驱动下进入所述气液混合器403。

具体地，缓冲过滤槽601的侧壁上可设置相应的出水孔，出水孔处还可设置相应的活塞及过滤网，且过滤网的孔径应当不大于设定数值；盐湖卤水可首先进入缓冲过滤槽601，并通过静置盐湖卤水的方式对进入缓冲过滤槽601的盐湖卤水进行沉降处理，使得盐湖卤水中密度和尺寸均相对较大的固体颗粒(比如，盐矿石及泥块)沉降到缓冲过滤槽601的底部；当进入缓冲过滤槽601的盐湖卤水中密度和尺寸均较大的固体颗粒沉降到缓冲过滤槽601的底部之后，则可打开设置于出水孔处的活塞，通过设置于出水孔处的过滤网对沉降处理后的盐湖卤水进行过滤处理，使得粒径大于设定数值且密度较小的固体颗粒因无法通过过滤网而留存在缓冲过滤槽601中，最终实现将粒径大于设定数值的固体颗粒全部留存在缓冲过滤槽601中，通过过滤网流出的盐湖卤水可则可在液泵的驱动下进入气液混合器403。

本发明一实施例中，沉降槽102的侧壁上与沉降槽102的底部相邻的区域或沉降槽102的底部设置有通孔，在初始阶段，冰晶及析出冰晶后的卤水液滴在重力作用下沉降到沉降槽102中，可在沉降槽102中相聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水；后续过程中，由于冰晶的密度小于高浓度盐湖卤水的密度，冰晶会漂浮在沉降槽102中高浓度盐湖卤水上；当指定区域内析出的冰晶继续沉降到沉降槽102内，使得漂浮的冰晶大量增加时，大量的冰晶则会继续吸收自然环境中空气所携带的冷量以凝聚成漂浮在高浓度盐湖卤水上的冰块(甚至形成冰山)，沉降槽102内聚集的高浓度盐湖卤水则可通过通孔排出，而冰晶则留存在沉降槽102内，实现对混合有冰晶的高浓度盐湖卤水进行固液分离。

在一种可能实现的方式中，富集卤水的系统可以进一步包括回收装置，回收装置可接收并存储沉降槽102排出的高浓度盐湖卤水。

本领域技术人员应当理解的，为了提高富集盐湖卤水的系统的使用寿命，缓冲过滤槽601、液泵401、气液混合器403、雾化喷嘴1012以及沉降槽102等设备可使用耐盐碱材料制成，或者在这些设备上可能接触盐湖卤水的区域附着塑料等耐盐碱材料。

在一种具体的业务场景中，高原地区冬季夜晚非常寒冷(通常低于-20℃)，且白天日照效果较好；因此，一般可在日落之后两小时使用本发明实施例提供的富集盐湖卤水的系统来富集盐湖卤水，在日出时停止。

如图7所示，本发明实施例提供了一种利用本发明任意一个实施例中提供的富集盐湖卤水的系统富集盐湖卤水的方法，包括：

步骤701，利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

步骤702，利用所述沉降槽接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

本发明一个实施例中，当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述至少一个雾化喷嘴设置在所述沉降槽上方的指定位置时，所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

本发明一个实施例中，当所述冷冻结晶装置包括所述第二风扇模组和所述至少一个洒水喷头时，所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个洒水喷头将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽上方的指定区域；

利用所述第二风扇模组驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

本发明一个实施例中，当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述富集盐湖卤水的系统还包括所述液泵、所述加压装置和所述气液混合器时，在所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴之前，进一步包括：

利用所述液泵驱动盐湖卤水进入所述气液混合器；

利用所述加压装置驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器，使得进入所述气液混合器的盐湖卤水与进入所述气液混合器的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，

所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴，包括：利用所述至少一个雾化喷嘴将所述气液混合器中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶，包括：利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。

本发明一个实施例中，以利用本发明实施例提供的富集盐湖卤水的系统在海拔高于3000m的高原上对碳酸锂盐湖卤水进行富集为例，雾化喷头的出水孔的孔径为1000um，从采输工序输送至缓冲过滤槽的碳酸锂盐湖卤水温度约为10℃，通过缓冲过滤槽对碳酸锂盐湖卤水进行沉降处理和二次过滤以将碳酸锂盐湖卤水中粒径大于1000um的固体颗粒留存在缓冲过滤槽中，并排出过滤后的碳酸锂盐湖卤水，通过液泵驱动过滤后的盐湖卤水进入气液混合器，通过气泵或空气压缩机等加压装置驱动自然环境中温度为-20℃的空气进入气液混合器，并调节第一调节阀和第二调节阀以使进入气液混合器的空气所对应的第二流量与进入气液混合器的碳酸锂盐湖卤水所对应的第一流量之间的流量比为0.5，气液混合器中可形成混合有粒径不大于1000um的核介质的碳酸锂盐湖卤水，雾化喷头可将混合有粒径不大于1000um的核介质的碳酸锂盐湖卤水雾化成碳酸锂卤水液滴，由多个轴流风机构成的第一风扇模组驱动自然环境中温度为-20℃的空气流经碳酸锂卤水液滴所在的指定区域，碳酸锂卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶，析出的冰晶和析出冰晶后的碳酸锂卤水液滴在重力作用下沉降到沉降槽中形成混合有冰晶的高浓度碳酸锂盐湖卤水，冰晶在沉降槽中聚集成漂浮于高浓度碳酸锂盐湖卤水上且高度大于7m的冰山，后续沉降的析出冰晶后的碳酸锂卤水液滴沉降到冰山上，并通过冰山的底部流出以聚集，最终使得碳酸锂盐湖卤水中70％的水分以冰晶的形式析出并留存在沉降槽内，沉降槽底部聚集的高浓度碳酸锂盐湖卤水排出至回收装置。

本发明一个实施例中，以利用本发明实施例提供的富集盐湖卤水的系统在海拔高于3000m的高原上对氯化钾盐湖卤水进行富集为例，雾化喷头的出水孔的孔径为0.5um，从采输工序输送至缓冲过滤槽的氯化钾盐湖卤水温度约为20℃，通过缓冲过滤槽对氯化钾盐湖卤水进行沉降处理和二次过滤以将氯化钾盐湖卤水中粒径大于0.5um的固体颗粒留存在缓冲过滤槽中，并排出过滤后的氯化钾盐湖卤水，通过液泵驱动过滤后的盐湖卤水进入气液混合器，通过气泵或空气压缩机等加压装置驱动自然环境中温度为-10℃的空气进入气液混合器，并调节第一调节阀和第二调节阀以使进入气液混合器的空气所对应的第二流量与进入气液混合器的氯化钾盐湖卤水所对应的第一流量之间的流量比为0.05，气液混合器中可形成混合有粒径不大于0.5um的核介质的氯化钾盐湖卤水，雾化喷头可将混合有粒径不大于0.5um的核介质的氯化钾盐湖卤水雾化成氯化钾卤水液滴，由多个轴流风机构成的第一风扇模组驱动自然环境中温度为-10℃的空气流经氯化钾卤水液滴所在的指定区域，氯化钾卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶，析出的冰晶和析出冰晶后的氯化钾卤水液滴在重力作用下沉降到沉降槽中形成混合有冰晶的高浓度氯化钾盐湖卤水，冰晶在沉降槽中聚集成漂浮于高浓度氯化钾盐湖卤水上且高度大于7m的冰山，后续沉降的析出冰晶后的氯化钾卤水液滴沉降到冰山上，并通过冰山的底部流出以聚集，最终使得氯化钾盐湖卤水中50％的水分以冰晶的形式析出并留存在沉降槽内，沉降槽底部聚集的高浓度氯化钾盐湖卤水排出至回收装置。

综上所述，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、本发明一实施例中，该富集盐湖卤水的系统由冷冻结晶装置和沉降槽构成；冷冻结晶装置可在沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，当空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，冷冻结晶装置则可通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴吸收空气所携带的冷量以析出冰晶；冰晶以及析出冰晶后的卤水液滴可在重力作用下进入沉降槽，并聚集成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，此时，由于盐湖卤水的大量水分被转化为固态的冰晶，沉降槽中高浓度盐湖卤水的浓度则相对较高；沉降槽还可通过对混合有冰晶的高浓度盐湖卤水进行固液分离以排出高浓度盐湖卤水，从而实现对盐湖卤水进行富集。可见，通过本发明实施例提供的技术方案，当自然环境中空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度时，以固态冰晶的形式去除盐湖卤水的大量水分，不再依赖于自然环境中空气所携带的热量，盐湖卤水的富集效率较高。

2、本发明一实施例中，水的结晶热(析出冰晶的过程)约为334kJ/kg，其汽化热(蒸发汽化的过程)约为2260kJ/kg，仅需要消耗极低的能量即可使盐湖卤水析出冰晶，且通过该系统富集盐湖卤水时，充分利用了自然冷源，因此，实施本发明的技术方案以富集盐湖卤水时，能耗较低。

3、本发明一实施例中，冷冻结晶装置将盐湖卤水分散成卤水液滴，卤水液滴所在的指定区域中，单位体积的卤水液滴所对应的表面积则相对较大，相应的，指定区域的单位空间内，卤水液滴与空气的接触面积也相对较大，通过冷冻结晶装置进一步调控指定区域内的空气，则可使卤水液滴与空气之间具有较高的热交换效率，从而使得卤水液滴能够在指定区域快速而大量的吸收空气所携带的冷量，进而使得指定区域中卤水液滴的大部分水分能够快速的由液态转化为固态的冰晶。

4、本发明一实施例中，冷冻结晶装置由第一风扇模组及至少一个雾化喷嘴构成；各个雾化喷嘴可将盐湖卤水直接雾化成粒径较小的卤水液滴，第一风扇模组可驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，以加速指定区域的空气流动。一方面，第一风扇模组加速指定区域的空气流动，可进一步提高指定区域内卤水液滴与空气的热交换效率，卤水液滴则能够更好的吸收指定区域内空气所携带的冷量，使得部分卤水液滴能够快速的形成粒径较小的冰晶；另一方面，指定区域内的空气加速流动，可形成气流，形成的气流可使粒径较小的冰晶与指定区域内其它的卤水液滴相结合，并继续吸收空气所携带的冷量以生长成粒径相对较大的冰晶。

5、本发明一实施例中，在加压装置的驱动下进入气液混合器的空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度，当进入气液混合器的空气与在液泵的驱动下进入气液混合器的盐湖卤水相混合，盐湖卤水中与微生物或者极细微颗粒物相邻的液态水若与空气相接触时，则可吸收空气携带的冷量并以微生物或者极细微颗粒物为核心转化成固态的核介质(核介质的粒径通常小于0.5um)，从而在气液混合器中形成混合有核介质的盐湖卤水；相应的，后续过程中各个雾化喷嘴将混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴，并通过第一风扇模组驱动自然环境中的空气加速流经卤水液滴所在的指定区域时，卤水液滴则可通过吸收流经指定区域的空气所携带的冷量，以核介质为晶核更为快速生长成冰晶，即使得卤水液滴在指定区域能够更为快速的析出冰晶。

6、本发明一实施例中，可通过第一调节阀和第二调节对进入气液混合器的盐湖卤水及空气所分别对应的流量进行调节，相应的，可通过对第一调节阀和第二调节阀进行调节以控制进入气液混合器中的空气与盐湖卤水的流量比，从而实现对气液混合器中相互混合后的空气及盐湖卤水所析出的核介质的粒径，避免核介质的粒径过大而堵塞雾化喷嘴的出水孔。

7、本发明一实施例中，通过在第二管路上设置稳压罐，稳压罐则可平衡通过第二管路进入气液混合器的空气的气压，确保自然环境中的空气能够在加压装置的驱动并在第二调节阀的调节下以相对稳定的第二流量进入气液混合器。

8、本发明一实施例中，通过缓冲过滤槽对盐湖卤水进行过滤，使得盐湖卤水中粒径大于设定数值的固体颗粒留存在所述缓冲过滤槽中，可防止盐湖盐湖卤水中粒径过大的固体颗粒进入液泵、气液混合器及雾化喷嘴等设备而对设备造成损坏。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种富集盐湖卤水的系统，其特征在于，包括：

冷冻结晶装置和沉降槽；其中，

所述冷冻结晶装置，用于在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

所述沉降槽，用于接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述冷冻结晶装置，包括：第一风扇模组和至少一个雾化喷嘴；其中，

所述至少一个雾化喷嘴设置在所述沉降槽上方的指定位置；

所述至少一个雾化喷嘴，用于将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

还包括：液泵、加压装置和气液混合器；其中，

所述液泵，用于驱动盐湖卤水进入所述气液混合器；

所述加压装置，用于驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器；

进入所述气液混合器的盐湖卤水与进入所述气液混合器的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，

所述至少一个雾化喷嘴，用于将所述气液混合器中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述第一风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

还包括：第一调节阀、第二调节阀、第一管路和第二管路；其中，

所述第一管路连通所述液泵与所述气液混合器；

所述第二管路连通所述加压装置与所述气液混合器；

所述第一调节阀设置在所述第一管路上，所述第二调节阀设置在所述第二管路上；

所述第一调节阀，用于调节在所述液泵的驱动下通过所述第一管路进入所述气液混合器的盐湖卤水的第一流量；

所述第二调节阀，用于调节在所述加压装置的驱动下通过所述第二管路进入所述气液混合器的空气的第二流量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

还包括：稳压罐；其中，所述稳压罐设置在所述第二管路上；

和/或，

所述加压装置，包括：空气压缩机或气泵。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

还包括：缓冲过滤槽；其中，

所述缓冲过滤槽，用于对盐湖卤水进行过滤，使得盐湖卤水中粒径大于设定数值的固体颗粒留存在所述缓冲过滤槽中；

过滤后的盐湖卤水可在所述液泵的驱动下进入所述气液混合器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述冷冻结晶装置，包括：第二风扇模组和至少一个洒水喷头；其中，

所述至少一个洒水喷头，用于将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽上方的指定区域；

所述第二风扇模组，用于驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

8.一种利用权利要求1至7中任一所述的系统富集盐湖卤水的方法，其特征在于，包括：

利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，其中，空气的温度不高于盐湖卤水的冰点温度；

利用所述沉降槽接收重力作用下沉降的冰晶及析出冰晶后的卤水液滴，使得析出冰晶后的卤水液滴聚集以形成混合有冰晶的高浓度盐湖卤水，并通过固液分离的方式排出高浓度盐湖卤水。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述至少一个雾化喷嘴设置在所述沉降槽上方的指定位置时，所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴；

利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶；

或，

当所述冷冻结晶装置包括所述第二风扇模组和所述至少一个洒水喷头时，所述利用所述冷冻结晶装置在所述沉降槽的上方将盐湖卤水分散成卤水液滴，通过调控卤水液滴所在的指定区域的空气，使得卤水液滴析出冰晶，包括：

利用所述至少一个洒水喷头将盐湖卤水喷洒至所述沉降槽上方的指定区域；

利用所述第二风扇模组驱动自然环境中的空气流经指定区域，以将喷洒至指定区域的盐湖卤水分割成卤水液滴，并加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

当所述冷冻结晶装置包括所述第一风扇模组和所述至少一个雾化喷嘴，且所述富集盐湖卤水的系统还包括所述液泵、所述加压装置和所述气液混合器时，在所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴之前，进一步包括：

利用所述液泵驱动盐湖卤水进入所述气液混合器；

利用所述加压装置驱动自然环境中的空气进入所述气液混合器，使得进入所述气液混合器的盐湖卤水与进入所述气液混合器的空气相混合以析出核介质，形成混合有核介质的盐湖卤水；

则，

所述利用所述至少一个雾化喷嘴将盐湖卤水雾化成卤水液滴，包括：利用所述至少一个雾化喷嘴将所述气液混合器中形成的混合有核介质的盐湖卤水雾化成卤水液滴；

所述利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴析出冰晶，包括：利用所述第一风扇模组驱动自然环境中的空气流经卤水液滴所在的指定区域，加速指定区域的空气的流动，使得卤水液滴以核介质为晶核析出冰晶。