CN111870976A - 一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法 - Google Patents

一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法 Download PDF

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叶明刚
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Abstract

本发明公开一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，包括第一浓缩机构、第二浓缩机构、冷凝机构和收集罐；第一浓缩机构包括第一浓缩罐、进料口、排料管道、支撑架、过滤板、导流管和密封板；第二浓缩机构包括第二浓缩罐、蒸发罐和第一回流管，蒸发罐包括蒸发罐体、U型管、隔热板、加热管、进液管和排液管，冷凝机构包括冷凝罐、冷凝管、储气罐、分液漏斗、排料口、第二回流管和进气管；通过多次浓缩、蒸发热处理能够提高浓缩效率，而且设置了冷凝机构，便于对不同蒸发出的溶剂进行回收，提高收益而且设置了储气罐在用于其他液体浓缩时能够储存气体，加速其余溶剂冷凝析出。

Description

一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法
技术领域
本发明属于硫酸锂浓缩技术领域，具体为一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法。
背景技术
硫酸锂是生产二次锂盐和金属锂制品的基础材料，因而成为了锂行业中用量最大的锂产品，其他锂产品其本上都是碳酸锂的下游产品。硫酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提取和矿石提取。目前，主要采用盐湖卤水提取工艺生产硫酸锂；而在目前硫酸法生产碳酸锂生产过程中，普遍采用都是传统的蒸发浓缩工艺。蒸发浓缩具有以下缺点：蒸发浓缩需要蒸汽加热系统对硫酸锂溶液进行蒸发，使得溶液中的水分变为气态逸出，从而实现浓缩的目的。这种工艺决定了大量的能源消耗，处理成本和难度较大。
中国发明专利CN103896311A公开了一种用于实施硫酸锂净化浓缩液生产方法的生产设备，所述生产设备包括：转型焙烧窑；用于对β-锂辉石焙料进行细磨的装置，细磨装置进口与转型焙烧窑出口相连；用于对β-锂辉石细粉和硫酸进行酸化焙烧的酸化焙烧窑，酸化焙烧窑的进口与细磨装置的出口料仓相连；用于对酸化熟料进行浸出的浸出槽，浸出槽的进口与酸化焙烧窑的出口相连；用于对浸出浆进行过滤的过滤装置；用于对浸出液进行净化除杂过滤的净化过滤装置，净化过滤装置的进口与过滤装置的出口相连；用于对硫酸锂净化液进行蒸发浓缩的MVR蒸发器，MVR蒸发器的进口与净化过滤装置的出口相连。所述生产设备可以降低硫酸锂净化浓缩液的生产成本。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法。
本发明所要解决的技术问题：
蒸发浓缩需要蒸汽加热系统对硫酸锂溶液进行蒸发，使得溶液中的水分变为气态逸出，从而实现浓缩的目的，这种工艺决定了大量的能源消耗，处理成本和难度较大。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，包括第一浓缩机构、第二浓缩机构、冷凝机构和收集罐；
第一浓缩机构包括第一浓缩罐、进料口、排料管道、支撑架、过滤板、导流管和密封板，进料口设置在第一浓缩罐顶端表面，排料管道安装在第一浓缩罐底端中心位置，第一浓缩罐底端通过支撑架固定，进料口和排料管道均与第一浓缩罐连通，过滤板、导流管和密封板均安装在第一浓缩罐内部，过滤板、导流管和密封板从上往下依次安装，导流管顶端与过滤板底端下表面中心位置连通，导流管底端与密封板顶端中心位置连接，密封板固定安装在第一浓缩罐内部上方；
第二浓缩机构包括第二浓缩罐、蒸发罐和第一回流管，第二浓缩罐与第一浓缩罐之间通过排料管道连接，排料管道一端与第一浓缩罐底端连通，排料管道另一端与第二浓缩罐底端连通，第一浓缩罐与第二浓缩罐侧表面之间连接第一回流管；
冷凝机构包括冷凝罐、冷凝管、储气罐、分液漏斗、排料口、第二回流管和进气管，冷凝罐与第一浓缩罐之间通过进气管连接，储气罐竖直和水平两端均连接管道，储气罐一端通过管道与进气管连接，储气罐顶端通过管道与冷凝管下表面连接，储气罐底端与分液漏斗连接，分液漏斗上设有阀门，分液漏斗底端通过第二回流管与储气罐水平一端连接，第二回流管上安装有排料口。
进一步地，第二浓缩机构、第一浓缩机构、冷凝机构和收集罐从左往右依次安装，第一浓缩机构底端与第二浓缩机构底端连通，第二浓缩机构顶端与第一浓缩机构侧表面连通，第一浓缩机构顶端与冷凝机构一端连通，冷凝机构另一端与收集罐顶端连接。
进一步地，蒸发罐包括蒸发罐体、U型管、隔热板、加热管、进液管和排液管，U型管和加热管均安装在蒸发罐体内部，加热管包覆安装在U型管表面，U型管两端开口处分别与进液管和排液管连接，进液管和排液管分别与排料管道连接，隔热板安装在蒸发罐体外表面。
进一步地，冷凝管、储气罐、分液漏斗、排料口和第二回流管均安装在冷凝罐内部。
一种双极膜的硫酸锂浓缩装置的使用方法，包括如下步骤：
第一步、将第一浓缩罐底端通过支撑架固定，进料口和排料管道均与第一浓缩罐连通，过滤板、导流管和密封板均安装在第一浓缩罐内部，过滤板、导流管和密封板从上往下依次安装；
第二步、将U型管和加热管均安装在蒸发罐体内部，加热管包覆安装在U型管表面，U型管两端开口处分别与进液管和排液管连接，进液管和排液管分别与排料管道连接，隔热板安装在蒸发罐体外表面；
第三步、将硫酸锂溶液通过进料口加入第一浓缩罐中，第一浓缩罐加热对硫酸锂溶液进行蒸发浓缩，蒸发后蒸汽通过进气管进入冷凝罐中，蒸汽通过管道进入储气罐中，之后从管道进入冷凝管中，之后冷凝回流至分液漏斗中，之后从排料口排出进入收集罐中，第一浓缩罐中浓缩后的硫酸锂溶液通过排料管道和进液管进入U型管中，加热管开始加热，对硫酸锂溶液进行热处理，之后从排液管和排料管道进入第二浓缩罐，浓缩后通过泵机回流至第一浓缩罐中。
本发明的有益效果：
本发明一种双极膜的硫酸锂浓缩装置包括第一浓缩机构、第二浓缩机构、冷凝机构和收集罐，工作过程中将硫酸锂溶液通过进料口加入第一浓缩罐中，第一浓缩罐加热对硫酸锂溶液进行蒸发浓缩，蒸发后蒸汽通过进气管进入冷凝罐中，蒸汽通过管道进入储气罐中，之后从管道进入冷凝管中，之后冷凝回流至分液漏斗中，之后从排料口排出进入收集罐中，第一浓缩罐中浓缩后的硫酸锂溶液通过排料管道和进液管进入U型管中，加热管开始加热，对硫酸锂溶液进行热处理，之后从排液管和排料管道进入第二浓缩罐，浓缩后通过泵机回流至第一浓缩罐中，通过多次浓缩、蒸发热处理能够提高浓缩效率，而且设置了冷凝机构，便于对不同蒸发出的溶剂进行回收，提高收益而且设置了储气罐在用于其他液体浓缩时能够储存气体，加速其余溶剂冷凝析出。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种双极膜的硫酸锂浓缩装置结构示意图；
图2为图1中过滤板、导流管和密封板结构示意图；
图3为图1中蒸发罐结构示意图；
图4为图1中冷凝机构结构示意图。
图中：1、第一浓缩机构；11、第一浓缩罐；12、进料口；13、排料管道；14、支撑架；15、过滤板；16、导流管；17、密封板；2、第二浓缩机构；21、第二浓缩罐；22、蒸发罐；221、蒸发罐体；222、U型管；223、隔热板；224、加热管；225、进液管；226、排液管；23、第一回流管；3、冷凝机构；31、冷凝罐；32、冷凝管；33、储气罐；34、分液漏斗；35、排料口；36、第二回流管；37、进气管；4、收集罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明一种双极膜的硫酸锂浓缩装置包括第一浓缩机构1、第二浓缩机构2、冷凝机构3和收集罐4，第二浓缩机构2、第一浓缩机构1、冷凝机构3和收集罐4从左往右依次安装，第一浓缩机构1底端与第二浓缩机构2底端连通，第二浓缩机构2顶端与第一浓缩机构1侧表面连通，第一浓缩机构1顶端与冷凝机构3一端连通，冷凝机构3另一端与收集罐4顶端连接；
如图1-2所示，第一浓缩机构1包括第一浓缩罐11、进料口12、排料管道13、支撑架14、过滤板15、导流管16和密封板17，进料口12设置在第一浓缩罐11顶端表面，排料管道13安装在第一浓缩罐11底端中心位置，第一浓缩罐11底端通过支撑架14固定，进料口12和排料管道13均与第一浓缩罐11连通，过滤板15、导流管16和密封板17均安装在第一浓缩罐11内部，过滤板15、导流管16和密封板17从上往下依次安装，导流管16顶端与过滤板15底端下表面中心位置连通，导流管16底端与密封板17顶端中心位置连接，密封板17固定安装在第一浓缩罐11内部上方；
如图1和3所示，第二浓缩机构2包括第二浓缩罐21、蒸发罐22和第一回流管23，第二浓缩罐21与第一浓缩罐11之间通过排料管道13连接，排料管道13一端与第一浓缩罐11底端连通，排料管道13另一端与第二浓缩罐21底端连通，第一浓缩罐11与第二浓缩罐21侧表面之间连接第一回流管23，蒸发罐22包括蒸发罐体221、U型管222、隔热板223、加热管224、进液管225和排液管226，U型管222和加热管224均安装在蒸发罐体221内部，加热管224包覆安装在U型管222表面，U型管222两端开口处分别与进液管225和排液管226连接，进液管225和排液管226分别与排料管道13连接，隔热板223安装在蒸发罐体221外表面；
如图1和4所示，冷凝机构3包括冷凝罐31、冷凝管32、储气罐33、分液漏斗34、排料口35、第二回流管36和进气管37，冷凝管32、储气罐33、分液漏斗34、排料口35和第二回流管36均安装在冷凝罐31内部，冷凝罐31与第一浓缩罐11之间通过进气管37连接，储气罐33竖直和水平两端均连接管道，储气罐33一端通过管道与进气管37连接，储气罐33顶端通过管道与冷凝管32下表面连接，储气罐33底端与分液漏斗34连接，分液漏斗34上设有阀门，分液漏斗34底端通过第二回流管36与储气罐33水平一端连接，第二回流管36上安装有排料口35。
本发明一种双极膜的硫酸锂浓缩装置工作过程如下所示：
第一步、将第一浓缩罐11底端通过支撑架14固定，进料口12和排料管道13均与第一浓缩罐11连通，过滤板15、导流管16和密封板17均安装在第一浓缩罐11内部，过滤板15、导流管16和密封板17从上往下依次安装；
第二步、将U型管222和加热管224均安装在蒸发罐体221内部，加热管224包覆安装在U型管222表面，U型管222两端开口处分别与进液管225和排液管226连接，进液管225和排液管226分别与排料管道13连接，隔热板223安装在蒸发罐体221外表面；
第三步、将硫酸锂溶液通过进料口12加入第一浓缩罐11中，第一浓缩罐11加热对硫酸锂溶液进行蒸发浓缩，蒸发后蒸汽通过进气管37进入冷凝罐31中，蒸汽通过管道进入储气罐33中，之后从管道进入冷凝管32中，之后冷凝回流至分液漏斗34中，之后从排料口35排出进入收集罐4中，第一浓缩罐11中浓缩后的硫酸锂溶液通过排料管道13和进液管225进入U型管222中，加热管224开始加热，对硫酸锂溶液进行热处理，之后从排液管226和排料管道13进入第二浓缩罐21，浓缩后通过泵机回流至第一浓缩罐11中，通过多次浓缩、蒸发热处理能够提高浓缩效率，而且设置了冷凝机构，便于对不同蒸发出的溶剂进行回收，提高收益。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，其特征在于，包括第一浓缩机构(1)、第二浓缩机构(2)、冷凝机构(3)和收集罐(4)；
第一浓缩机构(1)包括第一浓缩罐(11)、进料口(12)、排料管道(13)、支撑架(14)、过滤板(15)、导流管(16)和密封板(17)，进料口(12)设置在第一浓缩罐(11)顶端表面，排料管道(13)安装在第一浓缩罐(11)底端中心位置，第一浓缩罐(11)底端通过支撑架(14)固定，进料口(12)和排料管道(13)均与第一浓缩罐(11)连通，过滤板(15)、导流管(16)和密封板(17)均安装在第一浓缩罐(11)内部，过滤板(15)、导流管(16)和密封板(17)从上往下依次安装，导流管(16)顶端与过滤板(15)底端下表面中心位置连通，导流管(16)底端与密封板(17)顶端中心位置连接，密封板(17)固定安装在第一浓缩罐(11)内部上方；
第二浓缩机构(2)包括第二浓缩罐(21)、蒸发罐(22)和第一回流管(23)，第二浓缩罐(21)与第一浓缩罐(11)之间通过排料管道(13)连接，排料管道(13)一端与第一浓缩罐(11)底端连通，排料管道(13)另一端与第二浓缩罐(21)底端连通，第一浓缩罐(11)与第二浓缩罐(21)侧表面之间连接第一回流管(23)；
冷凝机构(3)包括冷凝罐(31)、冷凝管(32)、储气罐(33)、分液漏斗(34)、排料口(35)、第二回流管(36)和进气管(37)，冷凝罐(31)与第一浓缩罐(11)之间通过进气管(37)连接，储气罐(33)竖直和水平两端均连接管道，储气罐(33)一端通过管道与进气管(37)连接，储气罐(33)顶端通过管道与冷凝管(32)下表面连接，储气罐(33)底端与分液漏斗(34)连接，分液漏斗(34)上设有阀门，分液漏斗(34)底端通过第二回流管(36)与储气罐(33)水平一端连接，第二回流管(36)上安装有排料口(35)。
2.根据权利要求1所述的一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，其特征在于，第二浓缩机构(2)、第一浓缩机构(1)、冷凝机构(3)和收集罐(4)从左往右依次安装，第一浓缩机构(1)底端与第二浓缩机构(2)底端连通，第二浓缩机构(2)顶端与第一浓缩机构(1)侧表面连通，第一浓缩机构(1)顶端与冷凝机构(3)一端连通，冷凝机构(3)另一端与收集罐(4)顶端连接。
3.根据权利要求1所述的一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，其特征在于，蒸发罐(22)包括蒸发罐体(221)、U型管(222)、隔热板(223)、加热管(224)、进液管(225)和排液管(226)，U型管(222)和加热管(224)均安装在蒸发罐体(221)内部，加热管(224)包覆安装在U型管(222)表面，U型管(222)两端开口处分别与进液管(225)和排液管(226)连接，进液管(225)和排液管(226)分别与排料管道(13)连接，隔热板(223)安装在蒸发罐体(221)外表面。
4.根据权利要求1所述的一种双极膜的硫酸锂浓缩装置，其特征在于，冷凝管(32)、储气罐(33)、分液漏斗(34)、排料口(35)和第二回流管(36)均安装在冷凝罐(31)内部。
5.根据权利要求1所述的一种双极膜的硫酸锂浓缩装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将第一浓缩罐(11)底端通过支撑架(14)固定，进料口(12)和排料管道(13)均与第一浓缩罐(11)连通，过滤板(15)、导流管(16)和密封板(17)均安装在第一浓缩罐(11)内部，过滤板(15)、导流管(16)和密封板(17)从上往下依次安装；
第二步、将U型管(222)和加热管(224)均安装在蒸发罐体(221)内部，加热管(224)包覆安装在U型管(222)表面，U型管(222)两端开口处分别与进液管(225)和排液管(226)连接，进液管(225)和排液管(226)分别与排料管道(13)连接，隔热板(223)安装在蒸发罐体(221)外表面；
第三步、将硫酸锂溶液通过进料口(12)加入第一浓缩罐(11)中，第一浓缩罐(11)加热对硫酸锂溶液进行蒸发浓缩，蒸发后蒸汽通过进气管(37)进入冷凝罐(31)中，蒸汽通过管道进入储气罐(33)中，之后从管道进入冷凝管(32)中，之后冷凝回流至分液漏斗(34)中，之后从排料口(35)排出进入收集罐(4)中，第一浓缩罐(11)中浓缩后的硫酸锂溶液通过排料管道(13)和进液管(225)进入U型管(222)中，加热管(224)开始加热，对硫酸锂溶液进行热处理，之后从排液管(226)和排料管道(13)进入第二浓缩罐(21)，浓缩后通过泵机回流至第一浓缩罐(11)中。
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