CN112919506B - 盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置及方法。上述装置包括：连续缓冲均化单元，具有盐湖富锂卤水进口和缓冲均化卤水出口；连续除镁单元，具有缓冲均化卤水进口和除镁卤水出口，缓冲均化卤水进口与缓冲均化卤水出口相连，连续除镁单元用于去除缓冲均化卤水出口排出的缓冲均化卤水中的镁离子杂质，以得到除镁卤水；多效降膜蒸发器，具有除镁卤水进口和浓缩卤水出口，除镁卤水进口与除镁卤水出口相连；单效蒸发结晶器，具有浓缩卤水进口和氯化锂结晶出口，浓缩卤水进口和浓缩卤水出口相连；连续干燥单元，与氯化锂结晶出口相连，用于对氯化锂结晶进行干燥。上述装置能够以更短的流程有效地分离盐湖富锂卤水中的氯化锂。

Description

盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置及方法

技术领域

本发明涉及锂盐生产技术领域，具体而言，涉及一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置及方法。

背景技术

盐湖富锂卤水是目前提锂主要原料之一，占世界锂资源储量的66％，另一种是花岗伟晶岩型锂矿。全球含锂盐湖分碳酸盐型、硫酸盐型(硫酸钠亚型、硫酸镁亚型)及氯化物型3种类型，分布极其不均匀，主要位于南美安第斯高原(阿根廷、玻利维亚、智利)、中国的青藏高原和北美的内华达州。盐湖富锂卤水是现在及未来锂电新能源产业所需基础锂盐的主要来源，也是每个盐湖提锂企业的主要过程原料，衔接了原始卤水、钾肥生产以及碳酸锂生产，经数年发展，盐湖地区富锂卤水生产已成熟，基本可实现规模稳定生产。

盐湖富锂卤水提(沉)锂国内生产企业现主要集中在青藏高原，其中更以柴达木盆地为主，基本一(盐)湖一(生产)工艺。目前，因盐湖地区大多位于戈壁腹地，招工困难，人员素质整体较低，且企业产品单一(仅为碳酸锂)，如能利用富锂卤水中氯化锂溶液直接制备氯化锂，并实现连续生产，即可增加盐湖提锂企业产品种类和抗风险能力，还可通过连续工艺进一步稳定产品质量，提高企业经济效益。然而，目前盐湖富锂卤水的生产产品主要为碳酸锂，未有直接生产氯化锂工艺。

现有的由盐湖富锂卤水生产氯化锂的报道也较少：中国专利申请CN108358221A中公开了一种用硫酸镁亚型盐湖卤水制取氯化锂的工艺、中国专利申请CN108264067A中公开了一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备、中国专利申请CN108264066A中公开了一种盐湖卤水生产高纯度氯化锂的新工艺等。然而，以上工艺均存在缺陷，比如会引入了额外辅助化学材料“低碳醇”，或者纯度较低等。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置及方法，以解决现有技术中盐湖富锂卤水生产氯化锂存在的需要辅助低碳醇化学试剂，或者纯度较低等问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其包括：连续缓冲均化单元，具有盐湖富锂卤水进口和缓冲均化卤水出口；连续除镁单元，具有缓冲均化卤水进口和除镁卤水出口，缓冲均化卤水进口与缓冲均化卤水出口相连，且连续除镁单元用于去除缓冲均化卤水出口排出的缓冲均化卤水中的镁离子杂质，以得到除镁卤水；多效降膜蒸发器，具有除镁卤水进口和浓缩卤水出口，除镁卤水进口与除镁卤水出口相连；单效蒸发结晶器，具有浓缩卤水进口和氯化锂结晶出口，浓缩卤水进口和浓缩卤水出口相连；以及连续干燥单元，与氯化锂结晶出口相连，用于对氯化锂结晶出口排出的氯化锂结晶进行干燥。

进一步地，连续除镁单元包括：氢氧化钠溶液储罐及输送装置，用于供应氢氧化钠溶液；沉淀反应装置，具有缓冲均化卤水进口、沉淀剂进口和沉淀浆料出口，沉淀剂进口与氢氧化钠溶液储罐及输送装置相连，沉淀反应装置用于使缓冲均化卤水和氢氧化钠溶液进行镁离子杂质的沉淀反应；连续沉降槽，具有沉淀浆料进口、溢流液出口和底流出口，沉淀浆料进口与沉淀浆料出口相连；一级连续过滤装置，具有底流进口和一级过滤液出口，底流进口与底流出口相连；二级连续过滤装置，具有一级过滤液进口、溢流液进口和除镁卤水出口，一级过滤液进口与一级过滤液出口相连，溢流液进口与溢流液出口相连。

进一步地，一级连续过滤装置采用真空带式过滤机或立式压滤机；二级连续过滤装置采用精密过滤器。

进一步地，沉淀反应装置包括串联设置的多个沉镁槽，沉镁槽中设置有折流板，且沉镁槽设置有雾化装置，雾化装置与氢氧化钠溶液储罐及输送装置相连，雾化装置用于将氢氧化钠溶液以雾化的形式加入。

进一步地，装置还包括镁渣接收装置，一级连续过滤装置还具有第一出渣口，二级连续过滤装置还具有第二出渣口，镁渣接收装置分别与第一出渣口和第二出渣口相连。

进一步地，镁渣接收装置还具有镁渣出口，镁渣出口与第一级和/或第二级沉镁槽相连，用于将部分镁渣作为晶种返回至沉淀反应过程。

进一步地，装置还包括：絮凝剂供应装置，与连续沉降槽相连，用于向连续沉降槽中提供絮凝剂；助滤剂供应装置，与连续沉降槽的底部相连，用于向连续沉降槽中提供助滤剂。

进一步地，多效降膜蒸发器采用三效或四效降膜蒸发器。

进一步地，多效降膜蒸发器中，第一、二效降膜蒸发器采用TA10材质，其余采用TA2材质；单效蒸发结晶器中，蒸发器采用TA10材质，结晶器采用TA2材质。

进一步地，装置还包括自动控制单元，自动控制单元分别与连续缓冲均化单元、连续除镁单元、多效降膜蒸发器、单效蒸发结晶器、连续干燥单元连接，用于对其各自进行自动化控制。

根据本发明的另一方面，还提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，盐湖富锂卤水中Li⁺浓度为15～25g/l，Mg²⁺浓度为4～6g/l，Cl^-浓度为100～130g/l，且还含有杂质元素Na、K、B中的一种或多种，上述方法包括以下步骤：S1，对盐湖富锂卤水进行连续缓冲均化，得到缓冲均化卤水；S2，将缓冲均化卤水进行连续除镁，得到除镁卤水；S3，对除镁卤水进行多效降膜蒸发处理，得到浓缩卤水；S4，将浓缩卤水进行单效蒸发结晶处理，得到氯化锂结晶；以及S5，对氯化锂结晶进行连续干燥处理，得到氯化锂产品。

进一步地，步骤S2包括：S21，将缓冲均化卤水与氢氧化钠溶液混合并进行镁离子杂质的沉淀反应，得到沉淀浆料；S22，将沉淀浆料通入连续沉降槽中进行连续沉降处理，得到溢流液和底流；S23，将底流进行一级连续过滤处理，得到一级过滤液；S24，将一级过滤液和溢流液一起进行二级连续过滤处理，得到除镁卤水。

进一步地，沉淀反应在串联设置的多个沉镁槽中进行，沉镁槽中设置有折流板，且沉镁槽设置有雾化装置；步骤S21中，将氢氧化钠溶液通过雾化装置以雾化的形式加入至沉镁槽中，与缓冲均化卤水接触并反应。

进一步地，氢氧化钠溶液的质量浓度为30～40％，沉淀反应过程中氢氧化钠溶液的过量系数≤1.05，且＞1，沉淀反应的温度为55～65℃；优选地，沉淀反应的pH值为11～13。

进一步地，一级连续过滤处理过程得到了第一部分滤渣，二级连续过滤处理过程得到了第二部分滤渣；方法还包括：第一部分滤渣和第二部分滤渣组成镁渣；将镁渣中的部分作为晶种返回至沉淀反应过程。

进一步地，步骤S22中，连续沉降处理过程包括：向连续沉降槽中加入絮凝剂，以使沉淀浆料进行絮凝；向连续沉降槽的底部加入助滤剂。

进一步地，絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，优选地，相对于沉淀浆料絮凝剂的加入量为100～250mg/kg；优选地，助滤剂为硅藻土；更优选地，助滤剂的加入量为沉淀浆料中镁渣渣量的0.5～1wt％。

进一步地，步骤S23中，一级连续过滤处理过程采用真空带式过滤机或立式压滤机进行；步骤S24中，二级连续过滤处理过程采用精密过滤器进行，优选精密过滤器的过滤精度为3～5μm。

进一步地，步骤S3中，多效降膜蒸发处理采用三效或四效降膜蒸发器；优选地，多效降膜蒸发处理过程的终点氯化锂浓度控制在45～50％，蒸发温度控制在155±10℃。

进一步地，步骤S4中，单效蒸发结晶处理采用单效蒸发结晶器；优选地，单效蒸发结晶处理过程中，控制蒸发终点氯化锂浓度为53％，蒸发温度为165±10℃，控制结晶温度为95～105℃；更优选地，单效蒸发结晶处理过程中，控制结晶器的转速为10～20转/min，控制结晶液面蒸汽压为500～600mmHg的微负压状态。

本发明提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其先利用连续缓冲均化单元对盐湖富锂卤水进行缓冲均化，能够去除部分固体杂质。盐湖卤水中镁含量较高，去除杂质镁和镁锂分离对盐湖生产氯化锂至关重要，本发明通过连续除镁单元能够有效去除镁离子杂质。除镁卤水氯化锂浓度较低，本发明根据氯化锂物料特性，即氯化锂沸点升高随浓度增加提升很快，且除镁卤水中阴阳离子(钠、钾、硼)等得到较大程度去除，并综合考虑蒸发设备的投资、维护、运营成本等，将盐湖富锂卤水氯化锂的蒸发浓缩分为两段，即由除镁卤水至近氯化锂饱和溶液，采用多效降膜蒸发器，该蒸发器蒸发强度大、传热系数高、能耗低、运行稳定，适合盐湖偏远地区，然后再采用单效强制循环蒸发结晶器，最后产出合格氯化锂产品。

总之，利用本发明提供的装置，能够在不外加低碳醇等的基础上，以更短的流程更有效地分离盐湖富锂卤水中的氯化锂，且得到的氯化锂纯度较高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置的结构示意图；以及

图2示出了根据本发明一种实施例的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、连续缓冲均化单元；20、连续除镁单元；21、氢氧化钠溶液储罐及输送装置；22、沉淀反应装置；23、连续沉降槽；24、一级连续过滤装置；25、二级连续过滤装置；30、多效降膜蒸发器；40、单效蒸发结晶器；50、连续干燥单元；60、离心分离单元；70、连续输送装置；80、包装单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

术语解释：

1、液态锂矿：氯化锂(LiCl)当量浓度达到150mg/L以上的含锂卤水，包括盐湖卤水和井卤，液态锂矿的锂含量均折合成氯化锂计。

2、富锂卤水：从液态锂矿加工制取的富含锂的卤水用于提取锂盐化合物。

3、沉锂：加入沉淀剂使溶液中的锂以固体锂盐沉淀析出的过程。

4、基础锂盐：工业级碳酸锂、工业级单水氢氧化锂、工业级氯化锂。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中盐湖富锂卤水生产氯化锂存在需要辅助低碳醇化学试剂，或者纯度较低等问题。

为了解决这一问题，本发明提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，如图1所示，该装置包括连续缓冲均化单元10、连续除镁单元20、多效降膜蒸发器30、单效蒸发结晶器40、连续干燥单元50；连续缓冲均化单元10具有盐湖富锂卤水进口和缓冲均化卤水出口；连续除镁单元20具有缓冲均化卤水进口和除镁卤水出口，缓冲均化卤水进口与缓冲均化卤水出口相连，且连续除镁单元20用于去除缓冲均化卤水出口排出的缓冲均化卤水中的镁离子杂质，以得到除镁卤水；多效降膜蒸发器30具有除镁卤水进口和浓缩卤水出口，除镁卤水进口与除镁卤水出口相连；单效蒸发结晶器40具有浓缩卤水进口和氯化锂结晶出口，浓缩卤水进口和浓缩卤水出口相连；连续干燥单元50与氯化锂结晶出口相连，用于对氯化锂结晶出口排出的氯化锂进行干燥。

上述装置先利用连续缓冲均化单元对盐湖富锂卤水进行缓冲均化，能够去除部分固体杂质。盐湖卤水中镁含量较高，去除杂质镁和进行镁锂分离对盐湖生产氯化锂至关重要，本发明通过连续除镁单元能够有效去除镁离子杂质。除镁卤水氯化锂浓度较低，本发明根据氯化锂物料特性，即氯化锂沸点升高随浓度增加提升很快，且除镁卤水中阴阳离子(钠、钾、硼)等得到较大程度去除，并综合考虑蒸发设备的投资、维护、运营成本等，将盐湖富锂卤水氯化锂的蒸发浓缩分为两段，即由除镁卤水至近氯化锂饱和溶液，采用多效降膜蒸发器，该蒸发器蒸发强度大、传热系数高、能耗低、运行稳定，适合盐湖偏远地区，然后再采用单效强制循环蒸发结晶器，最后产出合格氯化锂产品。

总之，利用本发明提供的装置，能够在不外加低碳醇等的基础上，以更短的流程更有效地分离盐湖富锂卤水中的氯化锂，且得到的氯化锂纯度较高。

为了更有效地除镁，在一种优选的实施例中，如图1所示，连续除镁单元20包括氢氧化钠溶液储罐及输送装置21、沉淀反应装置22、连续沉降槽23、一级连续过滤装置24、二级连续过滤装置25；氢氧化钠溶液储罐及输送装置21用于供应氢氧化钠溶液；沉淀反应装置22具有缓冲均化卤水进口、沉淀剂进口和沉淀浆料出口，沉淀剂进口与氢氧化钠溶液储罐及输送装置21相连，沉淀反应装置22用于使缓冲均化卤水和氢氧化钠溶液进行镁离子杂质的沉淀反应；连续沉降槽23具有沉淀浆料进口、溢流液出口和底流出口，沉淀浆料进口与沉淀浆料出口相连；一级连续过滤装置24具有底流进口和一级过滤液出口，底流进口与底流出口相连；二级连续过滤装置25具有一级过滤液进口、溢流液进口和除镁卤水出口，一级过滤液进口与一级过滤液出口相连，溢流液进口与溢流液出口相连。

在实际操作过程中，氢氧化钠溶液进入沉淀反应装置22与缓冲均化卤水进行反应，产生氢氧化镁渣。沉淀浆料进入连续沉降槽23后可以进行连续沉降，上清液溢流形成溢流液，底流进入一级连续过滤装置24进行一级过滤，一级过滤液和溢流液一起进入二级连续过滤装置25进一步过滤，即可得到除镁卤水。

在一种优选的实施例中，一级连续过滤装置24采用真空带式过滤机或立式压滤机；二级连续过滤装置25采用精密过滤器。真空带式过滤机可以为水平真空带式过滤机，精密过滤器的过滤精度为3～5μm，通过上述两级过滤，能够尽可能更充分地去除氢氧化镁渣。

为使沉淀反应更充分进行，促使镁离子杂质更充分沉淀，在一种优选的实施例中，沉淀反应装置22包括串联设置的多个沉镁槽，沉镁槽中设置有折流板，且沉镁槽设置有雾化装置，雾化装置与氢氧化钠溶液储罐及输送装置21相连，雾化装置用于将氢氧化钠溶液以雾化的形式加入。这样，氢氧化钠溶液即可通过雾化装置均匀加入沉镁槽，与缓冲均化卤水进行充分接触并反应。且多个沉镁槽串联设置，并在其中设置折流板，也能够促使反应持续进行，既有利于进一步提高除镁效果，又便于连续化沉镁反应的进行，实现进料和出料的连续进行。在实际设置时，沉镁槽内设置进液口和沉淀浆料出口，顶部设置溢流口，上一级的溢流口与下一级的进液口相连，连续运行过程中可以使沉淀浆料不断从各沉淀浆料出口排出并与后续的连续沉降槽23的沉淀浆料进口相连，第一级沉镁槽的进液口即为缓冲均化卤水进口。

在一种优选的实施例中，上述装置还包括镁渣接收装置，一级连续过滤装置24还具有第一出渣口，二级连续过滤装置25还具有第二出渣口，镁渣接收装置分别与第一出渣口和第二出渣口相连。更优选地，镁渣接收装置还具有镁渣出口，镁渣出口与第一级和/或第二级沉镁槽相连，用于将部分镁渣作为晶种返回至沉淀反应过程。这样，通过氢氧化镁渣作为晶种返回沉淀反应，能够促使氢氧化镁沉淀在晶种表面长大，形成一定粒径的团聚氢氧化镁，以便于后续的过滤去除。

出于进一步提高除镁效果的目的，在一种优选的实施例中，上述装置还包括絮凝剂供应装置和助滤剂供应装置，絮凝剂供应装置与连续沉降槽23相连，用于向连续沉降槽23中提供絮凝剂；助滤剂供应装置与连续沉降槽23的底部相连，用于向连续沉降槽23中提供助滤剂。这样，利用絮凝剂有利于沉淀浆料中镁渣的絮凝团聚，加速沉降速度。在连续沉降槽23中进一步加入助滤剂，有助于镁渣过滤。优选地，连续沉降槽23包括溢流槽和底流槽，溢流槽设置在底流槽上方且二者连通，底流槽中设置有搅拌装置，絮凝剂供应装置与溢流槽相连，助滤剂供应装置与底流槽相连。在实际运行过程中，将底流槽中的搅拌装置开启，在一定的搅拌速度下将底流送入后续的一级连续过滤装置24中进行一级过滤。上述沉淀浆料可以通过泵连续送入连续沉降槽23中进行沉降处理。此外，为了降低设备投资，同时起到防腐蚀、耐磨的目的，优选上述连续沉降槽23具有非金属内衬。

优选地，上述多效降膜蒸发器30采用三效或四效降膜蒸发器。优选地多效降膜蒸发器30中，第一、二效降膜蒸发器采用TA10材质，其余采用TA2材质；单效蒸发结晶器40(即单效中央循环强制蒸发结晶器)中，蒸发器采用TA10材质，结晶器采用TA2材质。此处需说明的是，多效降膜蒸发器30和单效蒸发结晶器40中蒸发器的材质主要是指加热器(换热器)以及循环管。优选地，上述装置还包括设置在多效降膜蒸发器30的除镁卤水进口和连续除镁单元20的浓缩卤水出口之间的预热器，用于对除镁卤水进行预热。

在一种优选的实施例中，上述装置还包括自动控制单元(DCS系统)，自动控制单元分别与连续缓冲均化单元10、连续除镁单元20、多效降膜蒸发器30、单效蒸发结晶器40、连续干燥单元50电连接，用于对其各自进行自动化控制。这样，即可通过自动控制单元控制各装置的运行，大大降低人力成本，提高生产效率。

优选地，上述连续干燥单元50和单效蒸发结晶器40的连接管路上还设置有顺次连接的离心分离单元60和连续输送装置70，用于对蒸发浓缩后的过饱和溶液中析出的氯化锂结晶固体进行离心分离，然后输送至连续干燥单元50中。进一步优选地，上述离心分离单元60的分离母液出口与多效降膜蒸发器30的除镁卤水进口相连。离心分离单元60的分离母液中，仍然含有氯化锂，并接近饱和状态，将该母液返回蒸发系统，以便于进一步回收其中的氯化锂。在实际操作过程中，多效降膜蒸发器30和单效蒸发结晶器40的冷凝液还可以用于配制氢氧化钠溶液或者进入锅炉。

优选地，上述自动控制单元还与离心分离单元60和连续输送装置70形成电连接，用于对其进行自动化控制。

更优选地，上述装置还包括包装单元80，其与干燥单元50的出口连接，用于对干燥后的氯化锂结晶进行包装，以便外售和转运。

此外，对于连续缓冲均化单元10，优选如下：具体为密闭缓冲池或缓冲槽，避免对卤水二次污染；进行防渗设置，防止有价元素损失；优选在缓冲池或缓冲槽内设导流堰，盐湖富锂卤水在缓冲池或缓冲槽内储存同时，延长富锂卤水停留时间，起自然沉降微量固体、均化并稳定后段生产目的；缓冲池或缓冲槽底部考虑一定坡度，便于对卤水中微量固体定期清理。具体实施时可根据各个企业原料稳定供给能力及投资情况适当延长储存周期或增加储存量。

根据本发明的另一方面，提供了一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，盐湖富锂卤水中Li⁺浓度为15～25g/l，Mg²⁺浓度为4～6g/l，Cl^-浓度为100～130g/l，还包括杂质元素Na、K、B中的一种或多种如图2所示，上述方法包括以下步骤：S1，对盐湖富锂卤水进行连续缓冲均化，得到缓冲均化卤水；S2，将缓冲均化卤水进行连续除镁，得到除镁卤水；S3，对除镁卤水进行多效降膜蒸发处理，得到浓缩卤水；S4，将浓缩卤水进行单效蒸发结晶处理，得到氯化锂结晶；以及S5，对氯化锂结晶进行连续干燥处理，得到氯化锂产品。

上述方法先对盐湖富锂卤水进行缓冲均化，能够去除部分固体杂质。盐湖卤水中镁含量较高，去除杂质镁和进行镁锂分离对盐湖生产氯化锂至关重要，本发明通过连续除镁方法能够有效去除镁离子杂质。除镁卤水氯化锂浓度较低，本发明根据氯化锂物料特性，即氯化锂沸点升高随浓度增加提升很快，且除镁卤水中阴阳离子(钠、钾、硼)等得到较大程度去除，并综合考虑蒸发设备的投资、维护、运营成本等，将盐湖富锂卤水氯化锂的蒸发浓缩分为两段，即由除镁卤水至近氯化锂饱和溶液，采用多效降膜蒸发器，该蒸发器蒸发强度大、传热系数高、能耗低、运行稳定，适合盐湖偏远地区，然后再采用单效强制循环蒸发结晶器，最后产出合格氯化锂产品。

总之，利用本发明提供的方法，能够在不外加低碳醇等的基础上，以更短的流程更有效地分离盐湖富锂卤水中的氯化锂，且得到的氯化锂纯度较高。

为使沉淀反应更充分进行，促使镁离子杂质更充分沉淀，在一种优选的实施例中，步骤S2包括：S21，将缓冲均化卤水与氢氧化钠溶液混合并进行镁离子杂质的沉淀反应，得到沉淀浆料；S22，将沉淀浆料通入连续沉降槽中进行连续沉降处理，得到溢流液和底流；S23，将底流进行一级连续过滤处理，得到一级过滤液；S24，将一级过滤液和溢流液一起进行二级连续过滤处理，得到除镁卤水。

实际处理过程中，除了锂离子、镁离子、氯离子外，上述盐湖富锂卤水还含有少量Na、K、B等杂质离子，但不影响上述处理过程的效果。

更优选地，沉淀反应在串联设置的多个沉镁槽中进行，沉镁槽中设置有折流板，且沉镁槽设置有雾化装置；步骤S21中，将氢氧化钠溶液通过雾化装置以雾化的形式加入至沉镁槽中，与缓冲均化卤水接触并反应。这样，氢氧化钠溶液即可通过雾化装置以雾状形式喷入沉镁槽，与缓冲均化卤水进行充分接触并反应。且多个沉镁槽串联设置，并在其中设置折流板，也能够促使反应持续进行，既有利于进一步提高除镁效果，又便于连续化沉镁反应的进行，实现进料和出料的连续进行。

在一种优选的实施例中，氢氧化钠溶液的质量浓度为30～40％，沉淀反应过程中氢氧化钠溶液的过量系数＜1.05，沉淀反应的温度为55～65℃；优选地，沉淀反应的pH值为11～13。过量系数是指按照氢氧化钠和镁离子的理论反应所需量，实际添加的氢氧化钠占理论所需值的比例，优选沉淀反应过程中氢氧化钠溶液的过量系数≤1.05，且＞1，优选为1.05。该工艺条件下，镁离子的沉淀反应更充分，除镁效果更好。优选地，在加入氢氧化钠溶液的过程中，控制氢氧化钠加入速度，缓慢加入，根据镁离子的量控制加入速度，让氢氧化镁能够缓慢长大，尽量避免微晶的形成。优选地，实际加入过程中，按照化学反应的摩尔配比，连续加入氢氧化钠溶液，并控制其加入速度的摩尔数与镁离子的单位时间进入摩尔数符合上述过量系数即可。

在一种优选的实施例中，一级连续过滤处理过程得到了第一部分滤渣，二级连续过滤处理过程得到了第二部分滤渣；上述方法还包括：第一部分滤渣和第二部分滤渣组成镁渣；将部分镁渣作为晶种返回至沉淀反应过程。这样，通过氢氧化镁渣作为晶种返回沉淀反应，能够促使氢氧化镁沉淀在晶种表面长大，形成一定粒径的团聚氢氧化镁，以便于后续的过滤去除。

更优选地，步骤S22中，连续沉降处理过程包括：向连续沉降槽中加入絮凝剂，以使沉淀浆料进行絮凝；向连续沉降槽的底部加入助滤剂。这样，利用絮凝剂有利于沉淀浆料中镁渣的絮凝团聚，加速沉降速度。在连续沉降槽23中进一步加入助滤剂，有助于镁渣的过滤。优选地，絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，优选地，相对于沉淀浆料絮凝剂的加入量为100～250mg/kg；优选地，助滤剂为硅藻土；更优选地，助滤剂的加入量为沉淀浆料中镁渣渣量的0.5～1wt％。

在一种优选的实施例中，步骤S23中，一级连续过滤处理过程采用真空带式过滤机或立式压滤机进行；步骤S24中，二级连续过滤处理过程采用精密过滤器进行，优选精密过滤器的过滤精度为3～5μm。这样，两级过滤方式的相互配合能够进一步提高镁的去除效果。

优选地，步骤S3中，多效降膜蒸发处理采用三效或四效降膜蒸发器；优选地，多效降膜蒸发处理过程的终点氯化锂浓度控制在45～50％，蒸发温度控制在155±10℃。这样，重点浓度为进饱和浓度，且蒸发效率更高。更优选地，步骤S4中，单效蒸发结晶处理采用单效蒸发结晶器；优选地，单效蒸发结晶处理过程中，控制蒸发的终点氯化锂浓度为53％，蒸发温度为165±10℃，控制结晶温度为95～105℃。该条件下，能够尽量降低氯化锂的溶解度，使其蒸发结晶析出。更优选地，单效蒸发结晶处理过程中，控制结晶器的转速为10～20转/min，控制结晶液面蒸汽压为500-600mmHg。这样有利于避免形成水合氯化锂，最终得到湿氯化锂产品。湿氯化锂产品经>160℃连续干燥即可得无水氯化锂产品。

在实际运行过程中，优选在对除镁卤水进行多效降膜蒸发处理之前，先对其进行预热，预热温度可为80～90℃，以便进一步提高结晶效率。

优选地，上述方法还包括，通过自动控制系统控制上述步骤S1至S4的进行。这样，可通过远程在线控制实现全自动生产，保证了生产工艺的连续性和稳定性；最大优点改变了传统生产中各个工段需要操作人员频繁干预的现状，提升了行业水平。

优选地，在进行连续干燥之前，上述方法还包括对氯化锂结晶进行离心、连续输送的步骤，离心分离得到的母液可返回至多效降膜蒸发处理过程中。更优选地，在进行连续干燥之后，上述方法还包括对氯化锂产品进行包装的步骤，以便外售和转运。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

某盐湖提锂企业，采用本发明图1所示装置进行半工业化试验，富锂卤水原料成份如下：

元素	Li<sup>+</sup>	Mg<sup>2+</sup>	Cl<sup>-</sup>	Na+
					浓度(g/L)	15～20	8	100	1.9

将上述富锂卤水在连续缓冲均化单元中经过自然沉降和缓冲均化，缓冲均化卤水于连续除镁设备中进行连续除镁处理。具体地，将缓冲均化处理后的富锂卤水连续通入顺次相连的三个连续沉镁槽中，各沉镁槽配有雾化装置，用于将30wt％的氢氧化钠水溶液加入至各沉镁槽中，进行连续除镁。除镁期间温度为55℃，氢氧化钠水溶液的过量系数为1.04，体系pH值为13，得到沉淀浆料。将沉淀浆料连续泵入连续沉降槽中进行连续沉降分离，期间加入200mg/kg的阴离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂，并加入渣量的1％的硅藻土作为助滤剂，得到底流和溢流液；对底流在真空带式过滤机中进行一级连续固液分离，得到一级过滤液和镁渣，再将溢流液和一级过滤液在精密过滤器中进行连续精滤，其过滤精度为3～5μm，得到除镁卤水和镁渣，上述的两部分镁渣部分作为晶种返回步骤连续除镁处理。

除镁卤水连续进入三效降膜蒸发器进行预浓缩，控制终点浓度在50％，蒸发温度在165℃，得到近饱和溶液，然后将近饱和溶液连续送入单效蒸发结晶器，具体采用单效中央循环强制蒸发结晶器，控制蒸发温度175℃，蒸发终点氯化锂53％，然后在95℃下结晶，保证结晶器转速20转/min和结晶液面蒸汽压500mmHg的微负压状态，避免形成水合氯化锂，最终得到湿氯化锂结晶产品。湿氯化锂结晶产品经离心机离心分离得到的氯化锂固体送干燥单元，离心得到的母液返回三效降膜蒸发器。在实际操作过程中，三效降膜蒸发器和单效蒸发结晶器的冷凝液用于配制氢氧化钠溶液或者进入锅炉。

以上整个提锂工艺流程的连续可实现通过DCS系统进行远程控制，不需要人工现场操作，且通过对氯化锂产品质量的随机检测，发现上述得到的氯化锂产品质量稳定、批次合格。具体地，产出的氯化锂可以满足GB/T10575-2007一级品及以上质量标准，且收率大于93％。

实施例2

某盐湖提锂企业，采用本发明图1所示装置进行半工业化试验，富锂卤水原料成份如下：

元素	Li<sup>+</sup>	Mg<sup>2+</sup>	Cl<sup>-</sup>	Na+
					浓度(g/L)	15～20	8	100	1.9

将上述富锂卤水在连续缓冲均化单元中经过自然沉降和缓冲均化，缓冲均化卤水于连续除镁设备中进行连续除镁处理。具体地，将缓冲均化处理后的富锂卤水连续通入顺次相连的三个连续沉镁槽中，各沉镁槽配有雾化装置，用于将30wt％的氢氧化钠水溶液加入至各沉镁槽中，进行连续除镁。除镁期间温度为65℃，氢氧化钠水溶液的过量系数为1.05，体系pH值为11，得到沉淀浆料。将沉淀浆料连续泵入连续沉降槽中进行连续沉降分离，期间加入250mg/kg的阴离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂，并加入渣量的0.5％的硅藻土作为助滤剂，得到底流和溢流液；对底流在真空带式过滤机中进行一级连续固液分离，得到一级过滤液和镁渣，再将溢流液和一级过滤液在精密过滤器中进行连续精滤，其过滤精度为3～5μm，得到除镁卤水和镁渣，上述的两部分镁渣部分作为晶种返回步骤连续除镁处理。

除镁卤水连续进入三效降膜蒸发器进行预浓缩，控制终点浓度在45％，蒸发温度在155℃，得到近饱和溶液，然后将近饱和溶液连续送入单效蒸发结晶器，具体采用单效中央循环强制蒸发结晶器，控制蒸发温度165℃，蒸发终点氯化锂53％，然后在105℃下结晶，保证结晶器转速10转/min和结晶液面蒸汽压600mmHg的微负压状态，避免形成水合氯化锂，最终得到湿氯化锂结晶产品。湿氯化锂结晶产品经离心机离心分离得到的氯化锂固体送干燥单元，离心得到的母液返回三效降膜蒸发器。在实际操作过程中，三效降膜蒸发器和单效蒸发结晶器的冷凝液用于配制氢氧化钠溶液或者进入锅炉。

以上整个提锂工艺流程的连续可实现通过DCS系统进行远程控制，不需要人工现场操作，且通过对氯化锂产品质量的随机检测，发现上述得到的氯化锂产品质量稳定、批次合格。具体地，产出的氯化锂可以满足GB/T10575-2007一级品及以上质量标准，且收率大于94％。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请采用盐湖卤水的提锂系统，该系统包括依次连接的连续除镁设备、连续蒸发结晶设备以及连续干燥设备。这样的一体化提锂系统能够做到连续性生产，从而显著降低劳动强度，并减少因人工操控主观区别导致的产品差异，进而提高了产品的质量稳定性，降低了产品成本，提高了氯化锂产品的批次合格性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其特征在于，所述装置包括：

连续缓冲均化单元（10），具有盐湖富锂卤水进口和缓冲均化卤水出口；

连续除镁单元（20），具有缓冲均化卤水进口和除镁卤水出口，所述缓冲均化卤水进口与所述缓冲均化卤水出口相连，且所述连续除镁单元（20）用于去除所述缓冲均化卤水出口排出的缓冲均化卤水中的镁离子杂质，以得到除镁卤水；

多效降膜蒸发器（30），具有除镁卤水进口和浓缩卤水出口，所述除镁卤水进口与所述除镁卤水出口相连；

单效蒸发结晶器（40），具有浓缩卤水进口和氯化锂结晶出口，所述浓缩卤水进口和所述浓缩卤水出口相连；以及

连续干燥单元（50），与所述氯化锂结晶出口相连，用于对所述氯化锂结晶出口排出的氯化锂结晶进行干燥；

所述连续除镁单元（20）包括：

氢氧化钠溶液储罐及输送装置（21），用于供应氢氧化钠溶液；

沉淀反应装置（22），具有所述缓冲均化卤水进口、沉淀剂进口和沉淀浆料出口，所述沉淀剂进口与所述氢氧化钠溶液储罐及输送装置（21）相连，所述沉淀反应装置（22）用于使所述缓冲均化卤水和所述氢氧化钠溶液进行所述镁离子杂质的沉淀反应；所述沉淀反应装置（22）包括串联设置的多个沉镁槽，所述沉镁槽中设置有折流板，且所述沉镁槽设置有雾化装置，所述雾化装置与所述氢氧化钠溶液储罐及输送装置（21）相连，所述雾化装置用于将所述氢氧化钠溶液以雾化的形式加入；

连续沉降槽（23），具有沉淀浆料进口、溢流液出口和底流出口，所述沉淀浆料进口与所述沉淀浆料出口相连；

一级连续过滤装置（24），具有底流进口和一级过滤液出口，所述底流进口与所述底流出口相连；所述一级连续过滤装置（24）采用真空带式过滤机或立式压滤机；二级连续过滤装置（25）采用精密过滤器；

二级连续过滤装置（25），具有一级过滤液进口、溢流液进口和所述除镁卤水出口，所述一级过滤液进口与所述一级过滤液出口相连，所述溢流液进口与所述溢流液出口相连；

所述装置还包括镁渣接收装置，所述一级连续过滤装置（24）还具有第一出渣口，所述二级连续过滤装置（25）还具有第二出渣口，所述镁渣接收装置分别与所述第一出渣口和所述第二出渣口相连；所述镁渣接收装置还具有镁渣出口，所述镁渣出口与第一级和/或第二级所述沉镁槽相连，用于将部分镁渣作为晶种返回至所述沉淀反应过程；

所述装置还包括絮凝剂供应装置和助滤剂供应装置，所述絮凝剂供应装置与所述连续沉降槽（23）相连，用于向所述连续沉降槽（23）中提供絮凝剂；所述助滤剂供应装置与所述连续沉降槽（23）的底部相连，用于向所述连续沉降槽（23）中提供助滤剂。

2.根据权利要求1所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其特征在于，所述多效降膜蒸发器（30）采用三效或四效降膜蒸发器。

3.根据权利要求2所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其特征在于，所述多效降膜蒸发器（30）中，第一、二效降膜蒸发器采用TA10材质，其余采用TA2材质；所述单效蒸发结晶器（40）中，蒸发器采用TA10材质，结晶器采用TA2材质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置，其特征在于，所述装置还包括自动控制单元，所述自动控制单元分别与所述连续缓冲均化单元（10）、所述连续除镁单元（20）、所述多效降膜蒸发器（30）、所述单效蒸发结晶器（40）、所述连续干燥单元（50）连接，用于对其各自进行自动化控制。

5.一种盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，所述盐湖富锂卤水中Li⁺浓度为15~25g/l， Mg²⁺浓度为4~6g/l，Cl^-浓度为100~130g/l，且还含有杂质元素Na、K、B中的一种或多种，其特征在于，所述方法采用权利要求1至4中任一项所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的装置；所述方法包括以下步骤：

步骤S1，对所述盐湖富锂卤水进行连续缓冲均化，得到缓冲均化卤水；

步骤S2，将所述缓冲均化卤水进行连续除镁，得到除镁卤水；

步骤S3，对所述除镁卤水进行多效降膜蒸发处理，得到浓缩卤水；所述多效降膜蒸发处理过程的终点氯化锂浓度控制在45~50%，蒸发温度控制在155±10℃；

步骤S4，将所述浓缩卤水进行单效蒸发结晶处理，得到氯化锂结晶；所述单效蒸发结晶处理过程中，控制蒸发终点氯化锂浓度为53%，蒸发温度为165±10℃，控制结晶温度为95~105℃；以及

步骤S5，对所述氯化锂结晶进行连续干燥处理，得到氯化锂产品；

所述步骤S2包括：

步骤S21，将所述缓冲均化卤水与氢氧化钠溶液混合并进行镁离子杂质的沉淀反应，得到沉淀浆料；所述沉淀反应在串联设置的多个沉镁槽中进行，所述沉镁槽中设置有折流板，且所述沉镁槽设置有雾化装置；所述步骤S21中，将所述氢氧化钠溶液通过所述雾化装置以雾化的形式加入至所述沉镁槽中，与所述缓冲均化卤水接触并反应；

步骤S22，将所述沉淀浆料通入连续沉降槽中进行连续沉降处理，得到溢流液和底流；所述连续沉降处理过程包括：向所述连续沉降槽中加入絮凝剂，以使所述沉淀浆料进行絮凝；向所述连续沉降槽的底部加入助滤剂；

步骤S23，将所述底流进行一级连续过滤处理，得到一级过滤液；所述一级连续过滤处理过程采用真空带式过滤机或立式压滤机进行；

步骤S24，将所述一级过滤液和所述溢流液一起进行二级连续过滤处理，得到所述除镁卤水；所述二级连续过滤处理过程采用精密过滤器进行；

所述一级连续过滤处理过程得到了第一部分滤渣，所述二级连续过滤处理过程得到了第二部分滤渣；所述方法还包括：所述第一部分滤渣和所述第二部分滤渣组成镁渣；将所述镁渣中的部分作为晶种返回至所述沉淀反应过程。

6.根据权利要求5所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为30~40%，所述沉淀反应过程中所述氢氧化钠溶液的过量系数≤1.05，且＞1，所述沉淀反应的温度为55~65℃。

7.根据权利要求6所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述沉淀反应的pH值为11~13。

8.根据权利要求5所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求8所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，相对于所述沉淀浆料所述絮凝剂的加入量为100~250 mg/kg。

10.根据权利要求5所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述助滤剂为硅藻土。

11.根据权利要求10所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述助滤剂的加入量为所述沉淀浆料中所述镁渣渣量的0.5~1wt%。

12.根据权利要求5所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述精密过滤器的过滤精度为3~5μm。

13.根据权利要求5至7中任一项所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述多效降膜蒸发处理采用三效或四效降膜蒸发器。

14.根据权利要求13所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述单效蒸发结晶处理采用单效蒸发结晶器。

15.根据权利要求14所述的盐湖富锂卤水连续生产氯化锂的方法，其特征在于，所述单效蒸发结晶处理过程中，控制结晶器的转速为10~20转/min，控制结晶液面蒸汽压为500~600mmHg的微负压状态。

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