CN111620357A - 光电加热+连续逆流换热配合漂浮式晒盐提取锂精矿 - Google Patents

Abstract

生态保护，强力推动对新能源锂电池、推动对锂资源的需求，我国绝大多数锂资源溶储于青藏高原盐湖中；西藏：盐湖锂资源浓度高、镁/锂比小，风、光资源优异，自然蒸发量巨大，又缺能源矿产资源，非常适宜晒盐提锂；生产中也采用了日光暖棚升温结晶析锂；然而，诸多困难致使产量一直很低；西藏盐湖晒盐提锂停滞不前，一是晒盐池成本极高，二是能量有效采集利用远远不足！满山偏野的光照+呼啸而过的风能，取之不尽，如何多采多用，科学合理利用才是要解决的根本问题。本文推出‘光电加热+连续逆流换热’提取锂精矿大型提锂系统专利，利用日光加热、用清洁电力(水、风、光)加热升温助结晶，配合自然蒸发结晶析锂及过程洗锂实现晒盐提取锂精矿产能新突破。

Description

光电加热+连续逆流换热配合漂浮式晒盐提取锂精矿

技术领域

本专利用于盐湖晒盐提取碳酸锂精矿等领域，也可用于其他浓缩、提取领域，以及为实现其他目的所采用换热、加热升温场所。

背景技术

我国锂资源80％在青藏高原，绝大部分溶储于盐湖中；西藏好盐湖多在海拔4000+300m一带，由于海拔高、地冻天寒、空气稀薄等因素不适合大规模建设，西藏没有煤炭、石油、天然气能源矿产资源，常年风力大，日照时间长，尤其盐湖富集的阿里地区，年蒸发量大约2300mm，年降雨量极小约150～180mm，此外，西藏盐湖资源属性镁/锂很小，盐湖直接含有碳酸锂等，总之：特别适合于晒盐提取锂盐(本文中：提锂、提锂盐、提锂精矿本质都是提取锂盐碳酸锂，是目标产品，仅纯度不同，习惯用语不同)。

盐湖晒盐提锂(及很多矿石工厂提锂)原理是：Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，如图1，其他杂盐的溶解度随温度升高而增加如图2、图3，正好相反；加热卤水温度升高，结晶析出锂盐沉淀，其他杂盐仍然溶解在卤水里，固液分离即得锂盐。

西藏盐湖晒盐提取锂盐，大规模开发很长时间了，生产中也使用了节能环保的太阳能集热大棚，但由于土建晒盐池造价很高、运行中破损严重、很难修好，以及现行工艺技术无法采集到巨大需求量的能量，在实际生产环节无法大规模生产锂盐......诸多因素，致使巨额投资多年来一直没有取得较大规模产能(实际产量仅为原计划的～10％)，当然就没有新项目再敢跟进，处于被动”等待”状态，迫使下游用量大约80％依赖进口。

发明内容

本专利按工艺流程特点总体划分为三大区块，即高温提锂区、中温换热区、低温(常温)收储区，全部生产过程液流都逆向流动，高效换热；要求科学规划，合理布局，精心建设，确保顺利实现，如图4、图5；

1.)高温提锂区：卤水受热(电阻式加热+微波加热+底部高温返流水加热)温度升高，结晶析出锂盐(简称：结晶析锂)，同时高温水又溶解杂盐，将特意投放的锂粗盐精洗为锂精矿；

2.)中温换热区：供卤水管与回流水有较大温度差，在换热管槽22区间内充分热交换，卤水温度升高，回流水温度降低，实现节能；

3.)低温(常温)收储区：回流水27流入收储区的特制储卤池的夹层中(即储卤池导热隔离膜32之下)，并且越积越多，用余热长久加热待用饱和卤水31；

本专利技术范围之外还需要其他后续处理，需要场地及辅助设施的建设，如锂盐脱水区、包装、运出库区，杂盐处理、堆积区，货物运转区，须在设计中按工艺流程如图6统筹考虑进来；结合地势情况科学规划、设计，参图4、图5。

目标盐湖水在盐湖采用漂浮式晒盐池蒸发、浓缩至碳酸锂饱和，再过度蒸发浓缩约5％以上(保证结晶析出碳酸锂在最冷季节有足够量支持反向溶解，达到最低气温时饱和有余，以确保卤水中的[Li+]达到最高值)参图1。

在最冷季节后期，锂盐反向溶解已完成，此时清澈卤水是最低温度时的锂盐饱和溶液，[Li+]最高，杂盐含量最低，将卤水固液分离，清洁饱和卤水收储于特制双层隔离膜((上层隔离膜是导热膜，将后回流水进入此导热膜下，与卤水换热))的储卤池31中，如图4、图5.

建设高温提锂区，其下部是返水池2，可以采用全地下式建设/全地上式建设/半地上式开挖建设，池体要设良好隔热保温，防水渗漏及下沉是土建质量的最关键指标，特制渗水监测、渗水汇集排出系统：在地基浇筑混凝土前铺三层防渗塑料膜，还要富余布设(中间层要有皱褶状、或凸凹压花状，将来地基小量下沉时保证有较大的变形余地仍然完好不漏)；此外最上层膜下横向贯通穿多条塑料细管，细管上特设小孔，将来检测、抽出渗水，平常外露管头防老化、高挂倒置防水倒灌；

返水池2前部有杂盐沉积槽9(中部也可设杂盐沉积槽，按池体长度情况、杂盐结晶情况确定)；

返水池2后部建有回流水分配槽8(槽内借机布设有杂盐冲扫管20)；

再后建有混凝土隔梁，预埋有地脚螺丝(将来安装固定承接分隔座3)；

返水池2最后部分是锂盐沉积池(槽)坑座，向下收缩便于收集锂盐等沉积物，如图7。

高温提锂区，在返水池2上面漂浮着升温提锂池1，升温提锂池结构分三段，即前部、后部、中部，分别详解：

1.)其前部像竹排漂浮着，是用多组并排的U形直通槽组成的并排U形换热槽组合体，如图7，横截面如图A-A，U形直通槽用耐蚀薄钢卷板弯曲折成，U型直通槽组装连接如图B-B，连接后称为并排U形换热槽组，形成足够换热面；换热面上部是卤水，温度较低，换热面下面是返流水，高温较高，自动换热；

2.)后部是沉锂池(或沉积池)，呈漏斗状、向下延伸并收缩成小池槽，便于固形物下沉聚集，用耐腐蚀中厚钢板制作(焊接+组装)；池槽底部将安装有(抽取式、或刮板式)输送机出锂系统(属常规设备，图中未详细画出，仅画出安装中心线)，将沉积锂盐等输送到指定脱水站；

小提锂系统不装输送机，可以用吸管插入池底直接抽取(像化粪池抽污般)。

3.)中间用中厚度耐蚀钢特制的承接分隔座，如图9，固定在池体横梁的地脚螺栓上，承前启后将前部与后部连接贯通；

若卤水处理规模很大、要求提锂池面积也很大时，此时沉积池(槽)可以收缩成二个、或三个...n个深槽(池、斗)，如图7(图中只画一个)，相应输送设备同时增加。

每一个U形直通槽，在槽内底部通长布设有锂盐冲扫管，如图7、如图A-A，将沉淀盐顺流冲向下游，最终进入锂盐沉积池(槽)；

返水池2地板上，每二个U形直通槽中间就形成了一条返回水流通道，在每一条返回水通道上安装一条杂盐冲扫管如图7、如图A-A，通长布设，将沉淀杂盐顺流冲向下游，最终冲入杂盐沉积槽；

杂盐冲扫管系统20如图10，由一支总管连接数支支管(管头砸扁平，呈水平一字喷射)、每支支管上连接多组冲头管(管头砸扁)，冲头管与支管连接大样如图10a，每组冲头管对称装接，夹角2β，杂盐冲扫系统β＝30；

锂盐冲扫管系统19与杂盐冲扫管系统20原理、结构完全相同，锂盐冲扫系统β＝20-25；

杂盐沉积槽底部安装设置有输送机，送出沉积盐，(常规设备，有抽取抽吸式、或刮板斗提式几大类，各有特点，选型订制安装即可，都能完成输送出沉积盐任务)；

锂盐沉积槽(池)底部安装设置输送机，送出沉积盐(样式多，可选用抽吸式)；

底部最低点适当位置设有集水坑，还要防渗漏，以免影响地基下沉，集水坑有自动/手动排水系统。

提锂池后部的收缩沉积池(槽)安装就位，必须先修整返水池后部的相应部位坑座，如图7、结合面要平滑，贴合度高，没有明显局部对抗，再铺3mm的软橡胶板+三层防渗塑料隔膜+铺2mm软橡胶板，下坐沉积池就位，调整合适后螺栓钉死，并用胶浇灌周围接缝，密封完整不透水，灌缝胶用高弹性耐温(80C)耐老化树脂，灌缝后与土建池结合为一体，没有缝隙渗漏。

中温换热区：由回水管槽、供卤水管组成，详解如下：

1.)回水管槽22用大规格成型的双层中空排水管材(用全圆或半圆截面、U形、梯形截面、半椭圆截面均可)可靠连接组装，成为一段大截面的管渠(通常：封闭的称为管，露天开口的称为渠、明渠，后文统一称为管槽)如图4、图5为管槽呈一字型布置示意图，管槽材料：添加石墨PE塑料(或选更耐老化的)，规格超大或特异形状的可特别订制，回流水从此管槽流过：

2.)低温换热供卤水管21沿长度方向从回水管槽22内部穿过，流向相反，如图4、图5，进行热交换节能；为提高效率，供卤管道可用异形管、多组管，走曲线等方式，回水管渠可以走s形三回程或多回程折返延长路径，或采用螺旋流道等紧凑方式延长流道，增加换热面，如图11，管槽要合理设置杂盐沉积排出口(槽)若干套；

3.)若管槽放大很多倍，多回程紧凑排布就成为大型池塘式结构，沉积杂盐不必清除，在池塘中‘永久’沉积，待将来开发利用。

中温换热区若用管槽方式，可用一段开口(明渠)、一段封闭(完整管)，即间断开口式结构，管子稳固、保温好，明渠便于安装、检修，二者兼顾；管槽内设支供卤水管均布支撑23，避免供卤水管阻挡结晶杂盐顺流而下，合理设置杂盐汇集排出口(槽)。

中温换热区在大规模生产中可用大截面长流通道结构，此时换热供卤水管可采用以下二种方案：

1.)用导热塑料膜粘结搭建成U形通道模式，即全塑换热面，如图8b，形成全塑并排U形换热槽组结构，此时回流水管槽要用平底梯形截面，好施工。

2.)也可以用钢塑搭配换热面，先用耐蚀薄钢卷板弯曲成矮小U形直通槽瓦(两侧高度不足)，再接上导热塑料片加高，翻过横杆并连接相邻矮小U形直通槽瓦，如图8a，形成足够换热面。常压换热，露天渠段加盖保温，还要增设二级水泵，将卤水送到高温提锂池。

低温(常温)收储区，在夏季建成，冬春最冷时收集饱和卤水，成储卤池；在次年夏季提锂生产时又收集回流水(在导热膜下)，成为收集回水池，二池位置重合，彼消此涨。

回水池原来无水，正常生产时回流水连续流进来，聚集在导热隔膜下面，对储卤池中饱和卤水自然加热，为节能在池面温度较高区域漂浮双层中空加气塑料泡膜保温，防风吹、防蒸发散热；

考虑节约土地、节省投资，低温区也可以搭建在湖面上，此时回流水中余热在低温区就不能利用了，就要在中温区特别延长换热流道，极力吸收余热才是。

辅助设施安装及管道、阀门、水泵等附件安装：

1.)电加热器及支吊架安装；

2.)日光直接、间接加热器及支吊架安装；

3.)微波加热器及支吊架安装；

4.)在返水池2回流水出口，装有水流量调节结构一放水门浮球调节系统12，保证水位在适当范围；例如，水位升高，漂浮球上移，其下联动的出水口加大，排水增加，水位回落下来，漂浮球下落，联动出水口关小，出水减小，水位升高，如此周而复始，在设定范围动态平衡；

5.)各阶段制作、安装配水管系统，锂盐冲扫系统，杂盐冲扫系统，耐蚀水泵、耐蚀快开阀门等管路附件；

6.)其他所有器材安装；

所用材料90℃范围内耐盐湖卤水、工艺卤水腐蚀，换热器件还要导热性较好，普通钢材可浸挂塑胶防腐。

正常运行时，水流工艺路径为：

饱和卤水自储卤池较高温部位被吸进水泵如图4、图5，加压后经导热管道输送，穿过中温区换热管槽，到达高温区提锂池的供卤分配管14，经分配支管15，分别流入提锂池各U形通道中，伴随电力加热(电阻式加热16+微波加热18)后温度升高，在提锂池中升温、结晶析锂、洗锂后在最后部位上穿内洗锂床4流出(此时此地水温温度最高，已完成提锂任务)，开始返流，经过外洗锂床5洗锂后(此时溶解了大量杂盐)，通过返水分配槽8进入返水池并列U形换热槽组下，加热上面的卤水，边流淌、边换热边降温、边结晶沉淀杂盐(流出返水池2后进入中温区换热管槽22，流淌中加热管槽内的低温供卤管，完成本段换热后流出中温区，携带大量结晶杂盐最后流进收储池(终极池)，与其上部(或周围)储卤池中的卤水‘长久’换热，如图6、图4、图5；

卤水流动全都是逆向流动，有较大温差进行高效换热，形成了对供给卤水的加热；同时回流水失去热能降温，并且伴有杂盐析出，未沉积的流向回水池。

回水池底部结晶析出杂盐是化工原料，按需要处理，选址及建设时要综合考虑暂时、长期堆积，才好应对，资源珍贵，生态环保至上。

节能方式，所有设施建设时有隔热保温，除正常换热面外，其余外漏面有良好保温；各池(湖)水面升温区(热水区域)要漂浮低成本隔热良好的泡沫塑料保温节能，防止蒸发等散热；提锂区高温水面要有防散热、防蒸发双层或三层充气泡塑料保温盖单、盖板，不锈蚀、重量轻、保温好，设计有线型轨道横向拉盖(或翻转盖板式、卷绕式盖单等)。

提锂是非常耗能的，西藏盐湖严重缺乏其他能源，日光又很充裕，加强太阳能利用尤为重要，(光伏发电转换效率普遍10-15％，单晶硅最好的21％，价格较贵)：科技在进步，在利用现有清洁光伏、风能、水能的同时，可以探索使用热管换热节能/螺杆热泵榨取热能/地热能，重点加强聚光直接照射加热卤水、照射第三方物品，间接加热卤水：

1.)直接加热：用透镜聚光、用反光镜聚光，从四面八方汇集阳光照射到提锂池水面加热卤水；或照射收(受)光发热体，其下部插入卤水传热；例如照射到下半截插入卤水中的铜板(收受光发热体)，上部高效收(受)光发热，下部水中降温；

2.)间接加热：透镜聚光、用反光镜聚光，从四面八方汇集阳光照射到低压(接近常压)水蒸发器，将蒸汽用绝热管引到提锂池加热卤水；

探索研究好材料：对光高接收、高反射、高折射、高热传导性，以及更好方式方法，可实现利用大量日光加热卤水；

安全方面：人员安全、用电安全、微波安全、机器运转安全、化学物品中毒、烧伤等，还备有急救药品，要常抓学懂慎行；

生产中有；要拉警戒，设路标，设隔离栏杆；用电加热、微波加热，要有安全用电，用微波措施，及自动控制措施；总之，安全是重中之重！必须要做好安全防护工作，保证生产顺利进行。

附图说明

各图名称及图中(图4、图5)编号说明：

图1.碳酸锂在水中溶解度

图2.杂盐溶解度

图3.盐类溶解度

图4.立面高差分布示意图

图5.平面布置示意图

图6.工艺流程图

图7.高温提锂区系统示意图、A-A剖面示意图、B-B组装示意图

图8.换热面示意图，a图钢塑混合换热面示意图、b图全塑换热面示意图

图9.承接分隔座示意图

图10.冲扫管系统示意图(锂盐冲扫、杂盐冲扫原理结构完全雷同)，a图支管、喷头管连接旋转放大示意图

图11.中温换热示意图，a图三回程S形流道、b图其他多回程流道示意图

序号：1升温提锂池及提锂液 2返水池及返流水 3承接分隔座 4内洗盐床 5外洗盐床(槽.深) 6锂盐沉积槽 7锂盐送出系统(散料输送机) 8返水分配槽 9杂盐沉积槽 10杂盐送出系统(输送机) 11出水管(可设多支) 12放水门及漂浮控制系统 13供卤水管(可多支并给) 14供卤分配管 15分配支管(每条通道1支) 16光电加热器及支吊架 17锂粗盐投洗器 18微波加热及支吊系统 19锂盐冲扫系统 20杂盐冲扫系统(冲扫管) 21换热供卤水管22换热管槽及盖板 23供卤管均布支撑 24快开阀门(多台) 25供给卤水泵(多台) 26回水管(可设多支) 27回水池及回水 28回水池中沉积杂盐 29底层隔离膜 30结晶锂盐 31储卤池中待用饱和卤水 32储卤池导热隔离膜 33储卤池漂浮管

图4立面高差分布示意图中，各设施高程位置不是实际位置，仅为明了表达逻辑关系、为看清各工艺环节关联关系、力求图面简洁所画；实际生产中各处理环节可依此指导思想确定。

图5平面布置示意图中，各设施位置不是实际位置，仅为明了表达逻辑关系、为看清各工艺环节关联关系、力求图面简洁所画。

从立面高差分布图图4、平面布设示意图图5看到：待用饱和清洁卤水31在储卤池中受回流水27加热，温度小有升高，通过给卤泵25，流经快开阀24，进入导热良好的换热管道21，在中温换热管槽22内换热传输，之后进入供卤水管13，流入供卤分配管14，经分配支管15，流入U型直通槽即升温提锂池1，沿途换热，温度有明显升高；流淌中又受光加热器16(n组)加热，再溶解锂粗盐投放器17(m组)投入粗盐中的杂盐，进入最后沉积池，受微波加热器18微波照射再度升温，达最高温度，一路升温、一路结晶析锂到此为止，再向上穿过内洗盐床4，流经外洗盐床5，溶解了大量杂盐，通过返水分配槽8进入返水池即并排U型直通换热槽组下面，流淌中加热上部卤水，自身温度降低，结晶析出出杂盐而沉积于杂盐沉积槽9中，最后流出高温区返水池，进入中温换热区，换热后再流入回水池，走完了完整的升温提锂循环。

图7高温提锂区系统中，为避免图面混乱，返水池2中：支撑U形换热槽的横杆(平杆)、立杆(柱)未画出，在A-A图中局部示意画出(全是密密麻麻的横竖线条，好理解，免画)，横、竖杆材料：选用截面圆形、椭圆形、多边形、工字形，T形、角钢、槽钢等各类正、异形钢材，材质用耐蚀钢为好，若用普通钢材，要挂塑胶防腐蚀，见图8；

若杂盐冲扫管正中布置，立柱可一左一右微偏避让，绕开；或杂盐冲扫管偏置，让开立柱；总之，必须避让，另外，立柱不能阻挡杂盐冲扫系统的冲头管喷射，设计中着意避让；

图7 B_B中，J为U形槽接缝位置，两条接缝时对称布置，接缝不设在最底部。

高温区返水池2，建设时可建成全地下式、全地上是、半地下式，其实都是要建设一个面积一样、体积一样的水池，只是地面露出高度不同，所以，没有分别画图，综合看，半地下式优越点。

图4、图5中，中温区换热管槽22，呈一字直通式，只为图面简单，好理解原理；换热管槽22内换热供卤水管21只画二支，只为易理解设计意图，实际生产中要布设成s形三回程、更多回程式/或螺旋流道式，如图11，增长流道，增加换热面积，延长换热时间，增加换热量，同时结构紧凑，易于建设，利于节能，便于管理，费用低。

供卤水管，可以多管并给，设计中要平衡增加换热能力与降低成本的矛盾，按处理能力设计供给卤水泵位置、数量、规格参数，设计管径、数量，管道走向及分合要节能，减少水流阻力等，管线各种附件，生产中所用检测设施须配齐全，图中不能一一表达。

杂盐送出系统10，可以设在左侧、可以右侧；锂盐送出系统7可以设在左侧、右侧、后侧，设计中综合现场情况合理确定，图4、图5中示意画出一种。

储卤池底部的结晶盐，最初是碳酸锂，之后有杂盐析出，随着时日后延，杂盐占比增加，收取时要区别对待。

进给卤水泵(2台以上工作，备用1台为宜)，图中只画出2台示意；还有情形需要再设泵站...没有再画出；

各图技术要求汇总：

1.)光电加热器16(n组)，是指一定数量、某种方式的光加热器+电力加热器，光电加热不要求1∶1配置，按实际需要确定；粗盐投放及洗池按实际需要确定；

2.)所有管道线路参与换热的选用导热性良好的，不参与换热的要有高效可靠保温措施；

3.)所有管道线路，按要求安装快速阀门，各监测点安装相应检查仪表、设施，需要联动的必须自动联动，保证安全顺利生产；

4.)生产厂区电力不稳，电器设施要有可靠保护措施；

5.)储卤池中自然蒸发结晶物，初期是纯碳酸锂，之后会有伴有杂盐，若时间长久，会结晶析出全盐(所有组分都饱和析出)，要合理应对。

具体实施方式

对目标盐湖及周围地貌详细考察、综合规划，作出科学设计。

在湖面设计指定位置快速搭建漂浮式晒盐池及配套设施，灌入清洁盐湖水，风吹日晒，自然蒸发、浓缩达到[Li+]饱和；

再过度蒸发、浓缩约5％以上，保证期间结晶析出碳酸锂量在最冷季节有足够量支持反向溶解，提高卤水中的[Li+]达最高值；

在最冷季节，水温降低，[Li+]反向溶解，在最冷季节后期，[Li+]反向溶解完成后，将晒盐池中卤水固液分离，清澈卤水是最低温时的锂盐饱和溶液，[Li+]最高，杂盐含量最低，收储于早已按规划、设计、建成的特制储卤池中待用。

建设提锂场区，升温提锂从工艺上分为高温区、中温区、低温区三大块，在晒盐开始后开工建设，盐湖地区气温低、冬季来临早，每年仅六月～九月可施工，土建必须当年早早完成；

低温区，即常温区，土建工作简单，在低洼地，用推土机、装载机等修建一个大坑池可足够容纳晒盐池中水量(及将来扩大产能水量)，坑池地表大致修理平整、光园，压实，不能有局部突然高、低形貌出现，以防将来损坏储水池底层隔离膜；该池当年冬季投入使用，收储卤水；

储卤池是将双层塑料隔离膜铺到已经土建完好的坑池里，上层隔离膜是导热膜，导热膜上面装待用饱和卤水，下面将来正常生产时收储回流水，回流水中热量通过导热隔膜传入卤水被利用，底层隔离膜防止回流水渗漏；每层隔离膜要求独立、完好无裂缝，接缝严密无渗漏(拼接胶黏时绝对不能有互相连接出现)；

实际中也可以边灌水边外接扩展(特种黏胶30分钟完全成形)；

高温提锂区分为二部分，下部为返水池、上部为漂浮升温提锂池，分别详解。

返水池就是一个按土建方式修建的巨大水池，如图7，前部有沉积杂盐的池槽，称杂盐沉积槽9(可按需要分段设数个)；中部有返回水分配槽8，再后有一道隔梁，隔梁上预埋有地脚螺栓；最后部分是向下收缩的下降坑池基座；由于要长期使用，按照土建要求精心建设(大小尺寸、深浅、结实、耐用、保温、防渗漏、渗漏水有汇集抽取自动系统，地表不积水…建好返水池)。

返水池前部建有杂盐沉积槽，沉积槽底部设置抽取(或刮板式、链板上、斗式提升式等择优选用)成套输送机系统10，如图7，采用抽取方式送出杂盐用水多，分离出的液体按温度高低引入换热管槽的等温位置，继续参加换热；分离出的固体杂盐用作其他化工原料，也可考虑余热回收；

返水池：建设面积大，工作温度高，地基年温差大，好在载荷均匀、承重不大(水池暂考虑不超过3m-5m深)，渗漏造成地基下沉是破损的根源，建设时除了常规土建防渗漏要求外，特别要求：

1.)特制防渗水监测、渗水汇集排出系统，即在浇筑混凝土前铺三层防渗漏塑料化纤膜，还要富余布设(中间层要有密集皱褶状、或凸凹压花状，将来地基小量下沉变形时保证有较大的变形余量相应延伸应对，小变形中完好不漏)；塑料化纤膜要完整铺上地面来，或从地下某处引到较低排水位置去，使渗漏水远离地基；

2.)中间层防渗漏塑料化纤膜上面横向贯通穿多条塑料细管，细管上特定位置剪有小孔，细管端头甩出地面，将来从端头抽吸，检测渗漏情况，并抽出渗水；平常外露管头高挂、倒置防水倒灌，管头要有防老化措施；

这样既是有渗漏，渗漏水被及时排除，不能破坏地基，返水池体不受影响，仍然正常工作。

返水池2前部有杂盐沉积槽9(按池体长度、杂盐结晶情况确定，中部也可增设杂盐沉积槽及排盐装置)

返水池2后部建有回流水分配槽8(槽内布设有杂盐冲扫管20)；

再后建有混凝土隔梁，隔梁预埋有地脚螺丝(将来安装固定承接分隔座3)；

返水池2最后部分是锂盐沉积池(槽)坑座，向下收缩便于收集锂盐等沉积物，如图7。

漂浮升温提锂池是组装结构，分前部、后部、中部分别详解：

漂浮升温提锂池前部是并排U形换热槽组，漂浮在返水池2中，是用多件U形直通槽连接组成的并列U形直通道，如图7A-A，图B-B是U形直通槽连接装配大样，形成大量换热面，称为并列U形换热槽组；图B-B中J表明所用薄钢卷板宽度不足进行拼接产生接缝位置，U形槽高深时，接缝数增加，接缝不必设在最低位置，具体制作：

U形槽用耐腐蚀钢薄板卷材弯折成型：通常卷板宽度B1＝800mm、B2＝1100mm两种，单板宽度不足，必须拼接，拼接后宽带B为：B1+B2、B1+B2+B1、B2+B1+B2、3B1、3B2...；这样接缝不在最低位，当用二卷薄卷板拼接时，展开卷板，沿纵向一条接缝拼接成B＝B1+B2，再弯折成U形直通槽，长度按设计确定(卷板长度可在钢厂特订)，接缝要求不在U形槽最低位，将U形槽挂在早已布设的支架上，用特制可回用快速膨胀螺丝锁住，如图7B-B，成为并排U形换热槽组；

(拼接板宽度B，未计算折叠量)

漂浮升温提锂池后部是漏斗状、向下收缩成小沉积池(槽)，便于固形物下沉聚集易于收集输送出去；采用耐腐蚀中厚钢板制作(焊接+组装)；

提锂池后部的收缩沉积池安装就位时，必须先修整返水池的对应部位，即最后部份的下降坑池，要平滑，没有明显对抗/再清理干净后铺一层3mm的橡胶板/再铺三层防渗塑料隔膜/再铺3mm橡胶板，橡胶板接头接缝下面垫无损塑料膜后用胶接起来，完整不透水，再将收缩沉锂斗坐上，查验合格后与特制承接封板连接，最后用高弹性耐高温(90C)耐老化树脂灌缝(与土建池结合为一体，没有缝隙渗漏)；

锂盐沉积物输送机7安装：

1.)提锂池后部是主要加热升温区位，温度快速升高，锂盐会大量结晶析出；2.)还有本部位的精洗锂矿沉淀；

3.)前部并排U形换热槽组中温度升高结晶析出锂盐及精洗锂矿顺流汇集过来，统统下沉，要便于收集；因此，此段形状像收缩漏斗状，向下收缩至底部锂盐沉积池(槽)，池(槽)底设置有抽取(或其他形式)输送机出锂系统，如图7中所示输送机7，

输送机7，将沉积锂盐输送到指定脱水工位，在专业脱水工位固液分离，分离出的低温液体引入提锂沉淀池，继续析锂；分离出的高温液体引入返回水池中，参加换热；分离出的固体盐即为目标产品---高纯锂精矿，包装运出。

漂浮升温提锂池中间是一个用中厚度耐蚀钢特制的承接分隔座3如图9，承前启后将前部与后部有机连接贯通，并固定在返水池2的横梁地脚螺栓上。

每一个U形直通槽内底部通长布设有锂盐冲扫管装置，如图10，多管连接构成冲扫系统，用水泵加压喷射出高速水流，顺利冲扫沉积物顺流而下，最终进入到锂盐沉积池(槽)，被输送机送到脱水工位。

中温换热区：由换热管槽22与逆流而上的换热供卤水管21组成。

中温换热区换热管槽22的建设：按设计要求，开挖出相应坑池，土建按规范要求进行正常地基处理，之后铺三层塑料化纤防渗层，(要求完整铺出地面，)再铺3mm厚橡胶板(聚酯泡板)防护，换热槽管表面层用成型的双层中空排水管(采用全圆或半圆截面、U形、梯形截面、半椭圆截面均可，材质为PE+石墨碳素粉注塑)可靠组装，接缝要(穿夹板可靠接牢)涂胶封闭；

规格超大或特异时可特别订制，中空结构保温好，施工速度快，安装坡度i＝0.01-0.02顺流，易清理杂盐沉积物；末尾端底部接有较大口径排(回)水管26，连接到返水回水池27如图4、图5，图中换热管槽呈一字型，是为图面简洁、便于理解设计原理；

中温换热区实际宜设计成s型三回程甚至更多，或其他回程式如图11，(也可采用螺旋流道式)，增加换热流程，减少外界热损失，达高效节能；换热区要合理设置杂盐沉积池(槽)及排出、输送机；

本区换热是低成本，高收效利用，经济性强，要尽量充分；(高温区换热成本太高，低温区换热卤水体量大，温度升高不多，大面积、长时间在与大自然换热，最终大量散失，收效低)。

中温换热区在大规模生产中可用大截面长流通道结构，此时供卤水管可采用导热塑料膜粘结搭建成型的U形通道模式如图8b，构成全塑纤式并排U形换热槽组结构；在平底回水换热管槽中，U形通道是等高的；在园底、斜底回水管槽中，U形通道不等高。

中、低温换热区，U形换热槽也可用钢+塑混合式：用一卷耐腐蚀钢薄板卷材，展开后，弯折成型(如圆形、椭圆形的一部分，U形、梯形等小矮圆弧瓦)，因高度不足，相邻二件小矮圆弧瓦用导热塑胶片弥补连接，成为钢塑混合式U形换热槽组，简称钢塑U形换热槽组，如图8a；

塑料成本低、耐腐蚀、施工方便，可以豪花加大换热面积，低成本提高换热量；耐蚀钢制换热面，强度高、耐高温，造价高，总体用量要减小，钢、塑结合，合情合理节约资金。

中温换热区若采用较大型池塘式结构，沉积杂盐不必清除，在池塘中永久沉积，待将来开发利用。

中温换热区换热管槽可以全开口，即明渠，将后好检查、好保养，但散热严重、安全性差；若用全封闭管，无法穿管、无法检修；折中后采用一段开口、一段封闭，即间断开口式，各段长度设计确定，这样结构稳固性强，照顾了保温节能、穿管、清理、检修难点；本区所有开口明渠要盖保温板、保温单可靠保温，还要设明显的防护安全标识、栏杆等；

，在换热管槽内装设有多根供卤水管，管道材料要导热性好、耐盐碱腐蚀，，要用定位支撑架23(像米字形塑料薄片，不占流通面积，将卤水管道分隔、限位)固定位置，防止乱窜；管道走向不能成标准直线，要有s波浪形或采用局部小螺旋布置(相邻两段必用正、反螺旋，前段扭曲、后段修正，否则会成螺丝状，对冲扫杂盐不利)，扰动流水利于换热，槽管内截面最低部位要便于流淌杂盐，在底部一定范围内不得布设管道。

提高换热能力，与总体经济性统筹兼顾，矛盾对立统一，高换热要求管道越细换热性能越高，要求管道小表面积大，但造价高，流动阻力大，架设难度大等经济性变差，所以要统筹权衡，设置在合理区域。

低温(常温)收储区，此区在去年夏、秋季建成，是本项目最先建设的部份，冬春收集卤水成储卤池，正常升温提锂时，现又收集回流水在导热膜下，成为回水池，二池一膜相隔，位置重合，彼消此涨；在接受回水前要检查完善；并将最底层隔离膜向外延伸，原有长度不足时，用特制胶粘接外接加宽即可，可靠保证收储回水及沉积杂盐。

回水池原来无水，正常升温提锂时流入较热回流水，积水成渊，并对储卤池中饱和卤水加热，为节能在池面温度较高区域漂浮双层中空加气泡塑料膜保温，防风吹、防蒸发散热；

为再次充分节能，可以将回水池向前部延伸为对流通道，换得之热能立即送走转变为有效利用能，否则在池塘中换热后大量热能也会散失，

低温区也可以建在湖面上，节约用地、节省投资，此时回流水中余热就几乎不能利用了，就要在中温区特别延长换热流道，极力吸收余热。

回水池底部结晶析出杂盐及其他池冲下来的杂盐是化工原料，若暂时不用将在此池长期堆积，等待开发，这样在池位选址、建设时要充分考虑到该因素，合理应对，资源珍贵，生态至上，开发利用要兼顾，还要报批许可。

节能方式，所有设施建设时有隔热保温，除正常换热面外，其余外漏面有良好保温；各池(湖)水面升温区(热水区域)要漂浮低成本隔热良好的泡沫塑料保温节能，防止蒸发等散热；提锂区高温水面要有防散热、防蒸发双层或三层充气泡塑料保温盖单、盖板，不锈蚀、重量轻、保温好，设计有线型轨道横向拉盖(或翻转盖板式、卷绕式盖单等)。

提锂是非常耗能的，西藏盐湖严重缺乏其他能源，日光又很充裕，加强太阳能利用尤为重要，(光伏发电转换效率普遍10-15％，单晶硅最好的转换率21％)：

1.)直接加热：用透镜聚光、用反光镜聚光，从四面八方汇集阳光照射到提锂池水面加热卤水；

2.)间接加热：透镜聚光、用反光镜聚光，从四面八方汇集阳光照射到低压(接近常压)水蒸发器，加热沸腾后将蒸汽用绝热管引到提锂池加热卤水；或照射收(受)光发热体，其下部插入卤水传热；例如照射到铜板(收受光发热体)，铜板上部高效收(受)光发热，下部插入水中换热降温；

探索研究好材料：对光高接收、高反射、高折射、高热传导性，以及更好方式方法，可实现利用大量日光加热卤水；

科技无止尽，在利用清洁光伏、风电、水电的同时，还要探索使用热管换热节能/螺杆热泵榨取热能/地热能，尤其探索聚光照射直接加热卤水升温、聚光照射加热其他物件间接传热加热卤水，研究开发高精尖光学材料，如光高反射、高折射、高吸收(受)、高转换、高传导(光纤类)，热能高传导方式及材料。

辅助设施安装及管道、阀门、水泵等附件安装：

1.)电加热器及支吊架安装；

2.)日光直接、间接加热器及支吊架安装；

3.)微波加热器及支吊架安装；

4.)粗锂盐投盐器、粗锂盐内洗床、粗锂盐外洗床安装：

5.)在返水池2回流水出口，装有水流量调节结构---放水门浮球调节系统12，保证水位在适当范围；例如，水位升高，漂浮球上移，其下联动的出水口加大，排水增加，水位回落下来，漂浮球下落，联动出水口关小，出水减小，水位升高，如此周而复始，在设定范围动态平衡；

6.)各阶段制作、安装配水管系统，锂盐冲扫管系统，杂盐冲扫系统，耐蚀水泵、耐蚀快开阀门等管路附件；集(积)水排水手动/自动系统

7.)立管(立柱)支撑，要全挂塑胶防腐，在地面要设放大脚插座；其他必要器材安装；所用材料90℃范围内耐盐湖卤水、工艺卤水腐蚀，换热器件还要导热性较好，普通钢材可浸挂塑胶防腐。

安全方面：人员安全、用电安全、微波安全、强光照射安全、机器运转安全、化学物品中毒、烧伤等，还备有急救药品，要常抓学懂慎行；

高温区提锂池是高温区，微波加热段温度最高，接近沸腾点，生产时所有水面要有防散热、防蒸发双层或三层充气泡保温盖单、盖板，不锈蚀、重量轻、保温好，有线型轨道横向拉盖(或翻转盖板盖单)；还要拉警戒，设路标，设隔离栏杆；用电加热、微波加热，要有安全用电，用微波措施，还要有自动控制安全生产措施；总之，安全是重中之重！必须要做好安全防护工作，保证生产顺利进行。

生产现场；要拉警戒，设路标，设隔离栏杆；用电加热、微波加热，要有安全用电，用微波措施，及自动控制措施；总之，安全是重中之重！必须要做好安全防护工作，保证生产顺利进行。

文中所述耐蚀---特指材料在沸腾点温度(约86℃)内对处理卤水耐腐蚀。

Claims (10)

1.西藏盐湖晒盐提锂停滞在原计划产量约10％处，除了晒盐池成本极高外，另一致命原 因是卤水有效吸收的能量远远不足，在一个晒盐池上安装日光采暖大棚采集到的热能很有 限，与需求比太少了！满山偏野的光照+呼啸而过的风能，取之不尽，如何多采多用，科学合 理利用才是要解决的根本问题。 西藏清洁能源发展迅速，水电大量开发，风力发电、光伏发 电到处铺开蓬勃发展，发电成本也大幅降低了，必须利用电力加热助力晒盐提锂进入推行 阶段，随着技术的进步，并将继续向更有利方向发展；为助力我国西藏晒盐提锂走出困局， 唤醒世代沉睡的盐湖，为新能源事业提供充足的锂资源，本专利推出一套完整的大规模晒 盐提锂工艺、技术装备专利技术，其特征：

用本专利特别检测渗漏、防渗漏措施按土建方式建设高温区高温返水池---在此区段，卤水受热温度达最高点附近，析锂、洗锂之后返回进入返水池，用高温返回水加热其上部的卤水升温；建设方式可选择全部地下式/全部地上式/半地下、半地上式，依山傍湖，按实际地貌科学规划、建设，本专利特别检测渗漏、防渗漏措施，保证设施多年完好运行。

2.组装漂浮升温池+沉锂池(汇集池)---在提锂环节中，漂浮池漂浮在高温返水池前部，是用并排u形直通槽按适当间距并排联接组装成的换热面，隔离流进卤水与返回流出水，并使充分交换热量，结晶沉集锂盐；在后部，是沉积锂盐等固形物的汇集池，用耐腐蚀中厚度钢材制成向下收口的斗状体，方便固形物下沉收集；漂浮池与沉锂池中间用承接分隔座连接；它们组成卤水升温析锂及洗锂的核心区段。

3.建造中温换热池(土建地基按本专利特别检测渗漏、防渗漏措施)---是回流水继续加热供卤通道(供卤管道)中卤水的重要区段；除用传统土建方法建造外，可在土建池坑开挖修整、地基特别防渗漏处理完成后，用轻薄塑料类大型器件---例如：大型中空双层排水管、排水渠拼接建成，也可以用防水塑料化纤膜片制品现场拼接组建，确保不漏水即可，制成低价池体。

4.中温区供卤通道有三种方式可选：

1)用多支管道(包括异形截面管道)输送卤水，穿过中温区回水管槽即换热池，进行换热；

2)用导热塑料膜片连续反向弯折成波浪状(正弦曲线状)成为换热面，隔离上下水体(其上部为低温卤液、下部为高温回水)；

3)用全钢U型直通槽，或用钢、塑混合换热面进行换热。

5.低温区为储卤池与回水池，上下重叠池方式(用导热膜隔离，依连重叠)，节约土地资源，节约建设费用，回流水加热储卤池中卤水，低成本高效长久换热；取卤点设在较高温处，最经济，最生态。

6.卤水受热方式及换热技术：有常规的电阻式加热+高温区返水池传导加热+中温池传导换热+回水池长久传导加热+专制“超大水体微波立体加热”+利用聚光直接照射水面加热卤水或日光间接加热卤水；

换热技术上(材料、设施)：利用碳纤维、碳纳米管等高导热能，添加制成轻薄高导热塑料片+耐卤腐蚀薄钢板组合件，组合集成巨大换热面积的敞口常压容器充分换热，设计日光回路利用聚合太阳光照能直接加热卤水，也可照射第三物品后传导热能，实现间接加热卤水；还要用类似热管传导等新技术。

7.换热工艺流程，采用连续逆流换热，即：高温区逆流换热；中温区回流管槽逆流换热；低温区回水收储池长久逆流换热；中温区换热布局上，可用s形三回程折叠式(甚至更多回程)以及其他形式的布局，增加了流道的长度，增加了换热面积，延长了换热时间，实现了多换热，实现低成本高效换热；符合条件的位置还要利用太阳光照能量直接、间接加热卤水。

8.金属换热面、非金属混合换热面，大型U形直通槽制作、成排组装换热面：

1.)高温区必须用全钢换热面，用耐腐蚀薄钢卷板(产品宽带B1＝800、B2＝1100mm，)，沿纵向长度方向拼接后宽度B为(B1+B2\B1+B2+B1\B2+B1+B2/3B1/3B2...)折成U形，接缝不在最低位置处，按要求并排组装，长度上不搭接为好；

2.)较低温区域，可用全塑换热面，用导热防渗漏塑料、化纤布片，直接搭在每个横杆上，调整横杆两侧的下垂量，自然形成连续成排U形直通道；因塑料宽度有限，接缝要纵向设置搭在架杆最高位区域；

3.)金属-非金属混合搭配换热面，即用一卷薄钢板，弯折成U形长条瓦状(圆形、椭圆、抛物线、U...规则、不规则线形等)，就位坐地后，高度不足之处，用塑料化纤布片翻过横杆连接起来，形成金属+非金属混合式并排U形直通槽换热组。

9.节能、新技术---提锂过程中，能耗特别巨大，节能非常重要；

节能方面：所有设施建设时有良好的隔热保温层，除正常换热面外，其余外漏面有良好保温措施；储卤池及回水池水面升温区(水温较高区域)要漂浮低成本、隔热优良的泡沫塑料布保温节能，以防蒸发、对流等直接散热；

换热流道做成曲面、凸凹、设鳍片等，扰动水流提高换热能力；

新技术方面：充分利用绝好的太阳能资源，设置光回路，聚光采得强光，直接照射卤水升温、或照射第三方后再高效传输热能加热卤水，实现间接加热；加大热管换热节能技术利用、推行螺杆热泵榨取热能技术应用。

10.对提锂原料卤水要求：1.)目标盐湖水用漂浮式晒盐池蒸发、浓缩至碳酸锂饱和后，再过度蒸发、浓缩约5％以上(保证期间结晶析出碳酸锂在最冷季节有足够量支持反向溶解，提高卤水中的[Li+]达最高位)；

2.)在最冷季节后期，反向溶解完成后，将卤水固液分离，清澈卤水是最低温时的锂盐饱和溶液，[Li+]最高，杂盐含量最低，收储于早已按规划、设计、建成的特制储卤池中待用。

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