CN117303633A - 一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统及方法，回收系统包括超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置，利用膜法分离卤水中钙、镁、硫酸根、碳酸根等二价离子，再利用吸附、膜法和蒸发浓缩，减少蒸发规模，在低能耗、低成本条件下高纯提取锂资源；还通过低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置对吸附不合格液进行处理，实现盐湖卤水中钾钠资源回收；因此，本申请可实现碳酸锂、碳酸钠、氯化钠、氯化钾多种资源回收利用，锂与钠钾为并列资源回收路线，互不影响，提锂工艺路线短，时效快，整体多膜少蒸发设备，运行成本低，投资回报率高。

Description

一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统及方法

技术领域

本申请涉及盐湖卤水资源回收技术领域，尤其涉及一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统及方法。

背景技术

盐湖卤水是指存在于盐湖中的含有高浓度盐类和矿物质的水体，它是由天然地下水经过长期蓄积和蒸发形成的。盐湖卤水是一种天然资源，具有广泛的应用领域。盐湖卤水中含有大量的锂资源，相比硬岩矿提锂，盐湖卤水锂资源的开发以工艺简单、成本低、产品纯度高、市场竞争力强等优点，逐渐成为国内外开发生产锂的主要途径。

盐湖卤水中除锂外还含有大量的钠、钾、硼、镁等元素，因此在提锂过程中需要对杂质离子加以分离净化，其中当属镁锂的分离最为困难。相比于国外，我国大部分盐湖(如青海盐湖)卤水镁锂比高、钠锂比高、分离难度大，导致提锂过程中锂损失率高、开发成本高、综合开采利用程度低。

由于成份、镁锂比、钠锂比等参数不同，盐湖提锂通常采用沉淀法、煅烧法、吸附法、萃取法以及太阳池+碳化法等多种工艺，且针对不同类型的盐湖，通常是一湖一工艺。

溶剂萃取法的原理是在含有溶质的溶液中加入与溶液不相溶但对溶质有较大溶解度的第二种液体，利用溶质在两相中的溶解度差异，促使部分溶质通过界面迁入第二相，达到转相浓缩的目的。溶剂萃取法适用于处理高镁锂比的卤水，其工艺流程长，萃取剂为有机质，环保压力大。

沉淀法是利用太阳能将含锂卤水在蒸发池中自然蒸发、浓缩、制盐，然后通过脱硼，除钙、镁等分离工序使锂存在于老卤中，当锂含量达到适当浓度后，以碳酸盐为沉淀剂，使锂以碳酸锂的形式析出。沉淀法工艺成熟且可靠性高，但不适用含大量碱土金属的卤水及锂浓度低的卤水，效率不高。

煅烧浸取法是将提硼后的卤水蒸发，得到老卤，然后在老卤中加入沉淀剂，使镁、锂以沉淀的形式出来，最后沉淀煅烧分解，通过碳酸化作用，使锂溶于溶液镁仍留在沉淀中，从而实现镁锂分离。煅烧浸取法可综合利用镁锂资源，但工艺流程复杂，环境污染严重，能耗较高，成本较高，投资较大。

吸附法是利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗脱，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。故其关键是寻求吸附选择性好、循环利用率高和成本相对较低的吸附剂，对于锂含量较低的卤水，吸附法是较好的方法。吸附法工艺简单，特别适用于卤水中锂的分离，但其工艺对吸附剂的要求较高，吸附剂的成本高，铝基存在淡水消耗高的问题，钛系吸附剂酸碱耗量大。

选择性半透膜法分为纳滤膜法和电渗析法。纳滤膜法是介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离，可以有效地分离一价和多价离子。电渗析法经过一级或多级电渗析器，利用一价阳离子选择性离子交换膜和一价阴离子选择性交换膜进行循环浓缩锂，加入纯碱沉淀出碳酸锂。该方法适用于相对高镁高锂的卤水中解决锂与镁和其他离子的分离，但锂含量要达到2克/升以上，否则电耗太大。

因此，上述各种提锂工艺普遍存在一些缺陷：萃取法工艺流程长、易造成设备腐蚀，且萃取剂通常具有水溶性、易燃、易挥发等理化性质。沉淀法工艺流程长、物料消耗大且操作繁杂，仅适用于低镁锂比盐湖。煅烧法流程复杂、设备易腐蚀、能量消耗高。吸附法因吸附剂多为粉末导致流动性、吸附性很差，容易造成吸附性能的下降。选择性半透膜法作为新兴分离技术，具备超滤、纳滤即反渗透多项技术，能够有效分离一、二价阴阳离子，以实现对锂离子的回收提纯。然而现有基于膜分离的锂提纯技术仍然存在着提纯效率差、纯度低等问题，并且基于膜分离的锂提纯技术成本普遍较高。

除此之外，盐湖卤水通常富含氯化钠、氯化镁、氯化钾等盐类以及硫酸盐、碳酸盐等矿物质，这些盐类和矿物质的浓度比一般海水还要高，因此，自盐湖卤水中回收锂、钾、钠等元素，并将其应用在工业生产中有重大意义。因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题，对盐湖卤水中的资源进行综合回收。

发明内容

本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统及方法，用以解决现有盐湖卤水资源回收率不高且回收处理成本高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一个方面，本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，包括依次相连的超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置；

所述超滤装置的进水端与输送盐湖卤水的管道相连，所述超滤装置的产水端与所述纳滤装置相连，所述纳滤装置与所述吸附装置相连，所述吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连，所述砂滤超滤组合处理装置的产水端与合格液反渗透装置的进水端相连，所述合格液反渗透装置的浓水出口端与所述除硼树脂相连，所述除硼树脂的产水端与所述氯化锂MVR装置的进水端相连，所述氯化锂MVR装置的出水端与所述沉锂装置的进液口相连，所述沉锂装置上设置碳酸钠加入口，所述沉锂装置中的碳酸钠与氯化锂溶液反应生成碳酸锂沉淀，所述沉锂装置的排料口与所述分离回收装置相连，所述分离回收装置用以实现固液分离并回收碳酸锂沉淀；

还包括与所述吸附装置的不合格液排出口依次相连的低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置。

上述技术方案中，可选的，所述低温蒸发装置包括一级太阳能低温蒸发模块和二级太阳能低温蒸发模块，所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端与所述吸附装置的不合格液排出口相连；所述氯化钠热熔装置为太阳能热熔装置，所述太阳能热熔装置的进口端与所述二级太阳能低温蒸发模块的出口端相连，所述太阳能热熔装置的出口端与氯化钾冷析装置相连。

上述技术方案中，可选的，所述吸附装置为铝吸附装置，所述铝吸附装置具有进液口、合格液排出口、加水口和不合格液排出口。

可选的，所述纳滤装置包括多级纳滤模块，所述多级纳滤模块至少包括一级纳滤模块和二级纳滤模块；所述一级纳滤模块的进水端与所述超滤装置的产水端相连，所述一级纳滤模块的产水端通过连接管与所述二级纳滤模块的进水端相连，所述连接管上设置加碱口，所述二级纳滤模块的产水端与除碳器相连。

可选的，所述除碳器具有第一进口、排气口和排液口，所述二级纳滤模块的产水端通过连接管道与所述第一进口相连，所述连接管道上设置加酸口，所述排气口用以排出二氧化碳气体，所述排液口与所述铝吸附装置的进液口相连；所述铝吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述铝吸附装置的不合格液排出口与所述低温蒸发装置相连。

可选的，所述除碳器还具有第二进口，所述第二进口与碳酸钠纳滤装置相连；所述碳酸钠纳滤装置的进口端通过连接管道与所述二级纳滤模块的浓水出口端相连，所述连接管道上设置加水口；所述碳酸钠纳滤装置的产水口与所述第二进口相连，所述碳酸钠纳滤装置的浓水出口端与碳酸钠回收装置相连，所述碳酸钠回收装置的出料口与所述沉锂装置上的碳酸钠加入口相连。

可选的，所述碳酸钠回收装置包括碳酸钠MVR装置和除硼装置。

上述技术方案中，可选的，还包括尾卤纳滤装置和双极膜电渗析装置，所述尾卤纳滤装置和所述一级太阳能低温蒸发模块分别与所述吸附装置的不合格液排出口相连，所述尾卤纳滤装置的产水端与所述双极膜电渗析装置的进口端相连，所述尾卤纳滤装置的浓水出口端与所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连；所述双极膜电渗析装置的纯水出口端与所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连，所述双极膜电渗析装置的阳极形成液碱，所述双极膜电渗析装置的阴极形成盐酸。

上述技术方案中，可选的，所述吸附装置为钛吸附装置，所述钛吸附装置具有进水口、酸水加入口、合格液排出口和不合格液排出口。

可选的，所述纳滤装置包括一级纳滤模块，所述一级纳滤模块的进水端与所述超滤装置的产水端相连，所述一级纳滤模块的浓水出口端与所述钛吸附装置的进水口相连，所述钛吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述钛吸附装置的不合格液排出口与尾卤排出管道相连，不合格液通过尾卤排出管道排至盐湖。

可选的，所述钛吸附装置还具有沉锂母液加入口，所述沉锂母液加入口与所述沉锂装置的母液排出口相连，且所述沉锂母液加入口与所述除硼树脂的再生液排出口相连。

上述技术方案中，可选的，所述合格液反渗透装置的产水端与产水反渗透装置的进口端相连，所述产水反渗透装置的浓水出口端与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述产水反渗透装置的产水端与用户用水端相连。

上述技术方案中，可选的，所述砂滤超滤组合处理装置包括砂床及连接在砂床出水侧的超滤膜组件。

上述技术方案中，可选的，所述氯化锂MVR装置包括蒸发器、压缩机、热交换器、冷凝器、分离器及再循环泵，所述蒸发器用以将氯化锂溶液加热并使其产生蒸汽，所述压缩机用以将蒸汽压缩为高温高压的蒸汽，所述热交换器用以将高温高压的蒸汽与氯化锂溶液进行热交换，所述冷凝器用以将高温高压的蒸汽冷却，所述分离器用以分离凝结后的水和氯化锂溶液，所述再循环泵用以将所述分离器中的氯化锂溶液循环送回蒸发器，实现对氯化锂溶液的浓缩，得到氯化锂浓缩液；所述氯化锂浓缩液进入所述沉锂装置，所述沉锂装置具有反应室，氯化锂与碳酸钠在所述反应室中发生反应并生成碳酸锂沉淀，所述反应室中的含水碳酸锂沉淀进入所述分离回收装置中实现固液分离并回收碳酸锂沉淀；所述分离回收装置包括碳酸锂离心机。

第二个方面，本申请还提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，其采用上述的一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，该锂钾钠资源综合回收方法包括如下步骤：

S1：将盐湖卤水输入超滤装置，经所述超滤装置去除盐湖卤水中的悬浮物和胶体；

S2：经所述超滤装置处理后的盐湖卤水进入一级纳滤模块，所述一级纳滤模块用以去除盐湖卤水中的硫酸根和碳酸根；

S3：自所述一级纳滤模块的浓水出口端排出的液体进入钛吸附装置，所述钛吸附装置用以吸附液体中的锂；

S4：经所述钛吸附装置排出的吸附合格液进入所述砂滤超滤组合处理装置，所述砂滤超滤组合处理装置用以去除液体悬浮物和胶体，降低浊度；

S5：经所述砂滤超滤组合处理装置处理后的液体进入所述合格液反渗透装置，自所述合格液反渗透装置的浓水出口端排出的液体进入除硼树脂除硼；

S6：自除硼树脂的产水端流出的液体进入所述氯化锂MVR装置，所述氯化锂MVR装置对进入其内的液体进行浓缩；

S7：经所述氯化锂MVR装置浓缩得到的氯化锂浓缩液进入沉锂装置中与碳酸钠溶液反应，溶液中生成碳酸锂沉淀，通过所述分离回收装置将生成的碳酸锂沉淀自溶液中分离回收。

第三个方面，本申请还提供另一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，其采用上述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，该锂钾钠资源综合回收方法包括如下步骤：

S1：将盐湖卤水输入超滤装置，经所述超滤装置去除盐湖卤水中的悬浮物和胶体；

S2：经所述超滤装置处理后的盐湖卤水进入一级纳滤模块，所述一级纳滤模块用以去除盐湖卤水中的硫酸根和碳酸根；

S3：自所述一级纳滤模块的产水端排出的液体进入二级纳滤模块，以除去碳酸根；

S4：自所述二级纳滤模块的产水端排出的液体进入除碳器，除去碳酸氢根；

S5：自所述除碳器排出的液体进入铝吸附装置，所述铝吸附装置用以吸附液体中的锂；

S6：经所述铝吸附装置排出的吸附合格液进入所述砂滤超滤组合处理装置，所述砂滤超滤组合处理装置用以去除液体悬浮物和胶体，降低浊度；所述铝吸附装置排出的一部分不合格液经所述低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；自所述铝吸附装置排出的另一部分不合格液排入尾卤纳滤装置中，将自所述尾卤纳滤装置的产水端排出的水排入双极膜电渗析装置，在双极膜电渗析装置的阳极处回收液碱，在双极膜电渗析装置的阴极处回收盐酸；自所述尾卤纳滤装置的浓水出口端排出的水经所述低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；

S7：经所述砂滤超滤组合处理装置处理后的液体进入所述合格液反渗透装置，自所述合格液反渗透装置的浓水出口端排出的液体进入除硼树脂除硼；

S8：自除硼树脂的产水端流出的液体进入所述氯化锂MVR装置，所述氯化锂MVR装置对进入其内的液体进行浓缩；

S9：经所述氯化锂MVR装置浓缩得到的氯化锂浓缩液进入沉锂装置中与碳酸钠溶液反应，溶液中生成碳酸锂沉淀，通过所述分离回收装置将生成的碳酸锂沉淀自溶液中分离回收。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，包括依次相连的超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置，其通过上述装置对盐湖卤水进行功能性处理，通过超滤、纳滤、砂滤超滤组合处理装置及反渗透装置实现膜法处理，通过吸附装置和除硼树脂实现吸附处理，即本申请采用了原卤膜法耦合吸附提锂工艺，利用膜法分离钙、镁、硫酸根、碳酸根等二价离子与锂等一价离子，再利用吸附、膜法和蒸发浓缩，减少蒸发规模，起到低能耗、低成本条件下高纯锂资源提取的目的；除此之外，采取膜法和吸附结合的方法，能够彻底去除杂质，提高锂的纯度，降低吸附剂消耗量，吸附脱附效率高；进一步的，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统还包括由低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置构成的氯化物生产单元，将吸附装置排出的不合格液排入低温蒸发装置和氯化钠热熔装置中制得氯化钠，再将氯化钠热熔装置的液体排入氯化钾冷析装置中冷却，基于氯化钠和氯化钾析出温度差异，实现盐湖卤水中钠资源和钾资源的回收；因此，利用本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统可以提升盐湖卤水资源回收率，综合回收锂钾钠，且通过原卤膜法耦合吸附提锂工艺降低能耗、降低运行和投资费用，降低处理成本。

2、本申请提供的一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统包括两条提锂路线、一条氯化钾和氯化钠制备路线(钾钠回收路线)、一条碳酸钠制备路线，以及一条盐酸液碱制备路线，上述各条处理路线是并列的，每条路线都可以单独的建设投用，互不影响；尤其的，锂资源十分珍贵，本申请中提锂路线和钾钠回收路线并列，在具体建设投用时，可根据实际情况优先建设提锂路线。

3、针对锂含量和矿化度都不是太高，且硫酸钠、氯化钠含量偏高的原卤，传统工艺是直接利用太阳能将含锂卤水浓缩，这存在水量大、效率低的问题，以及易结垢的碳酸镁浓缩后处理难度更大的问题；而本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统可以对这种锂含量和矿化度都不是太高，且硫酸钠、氯化钠含量偏高的原卤进行高纯度提锂，利用膜法去除钙、镁、硫酸根、碳酸根等易结垢因素，再利用吸附、膜法和蒸发浓缩，不仅减少蒸发规模、降低能耗，还能彻底去除杂质实现高纯度提锂。

4、传统吸附法存在钛系吸附剂酸碱耗量大、吸附剂成本高，铝系吸附剂容量小、淡水消耗量大等问题，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统，将钛吸附装置和铝吸附装置分别与膜分离技术(如超滤装置、纳滤装置、砂滤超滤组合处理装置及反渗透装置)联合使用，实现膜分离耦合吸附工艺，针对性的解决了上述问题，降低吸附剂消耗量，降低淡水资源用量，整体降低运行和投资费用。

5、本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统中，膜分离设备偏多，蒸发设备及高温设备均较少，设备出故障的几率降低，维护量和难度也相应降低。

6、本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统中的超滤装置优选浸没式超滤，相比传统的多介质+外压式超滤，本申请使用的浸没式超滤耐极高的悬浮物，抗来水高浊度冲击，抗冲击能力特强，操作管理简便，出水水质好，回收率可高达95％，运行成本低，投资成本相当。

7、基于本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统，本申请还提供了相应的盐湖提锂方法，提锂路线短、时效高，相比传统的提锂方法可节约20％的左右电能，运行总费用降低10-15％，在投资成本相当的条件下，使用本申请提供的提锂方法可获取更高的投资回报率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1是一种实施例中本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统的处理流程示意图；

图2是在图1的基础上去除钾钠资源回收路线和盐酸液碱回收路线后剩余提锂相关路线的处理流程示意图；

图3是本申请中使用钛吸附装置进行提锂的第一条提锂路线的处理流程示意图；

图4是本申请中使用铝吸附装置进行提锂的第二条提锂路线的部分处理流程示意图，仅展示二级纳滤模块与砂滤+超滤之间的处理过程；

图5是本申请提供的碳酸钠回收路线的处理流程示意图，仅展示二级纳滤模块之后的处理过程。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

实施例一

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，该锂钾钠资源综合回收系统可以对锂含量和矿化度不高的低品位锂矿进行综合资源回收。本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统的工艺处理路线考虑了一二价离子分离，去除碱度、硼，同时保障了碳酸钠、氯化钠、氯化钾、碳酸锂的资源回收利用。整体来讲，本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统采用原卤膜法耦合吸附提锂工艺路线，主要包括原卤过滤、膜法分离、吸附工段、膜纯化浓缩工段、双极膜电解工段、氯化锂蒸发结晶工段、沉锂工段和双极膜制酸碱工段等。

本申请提供的一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统主要包括超滤装置、纳滤装置、吸附装置(钛吸附装置、铝吸附装置)、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置，这些装置实现盐湖提锂；进一步的还包括低温蒸发装置、氯化钠热熔装置、氯化钾冷析装置，这些装置实现盐湖卤水中钾钠资源回收；进一步的还包括尾卤纳滤装置和双极膜电渗析装置，这两个装置实现提锂吸附尾卤的再处理利用，可以制备盐酸和液碱。上述的各个功能装置在整个工艺处理路线中相互配合，根据工艺需求按次序关联使用，实现了盐湖卤水资源综合回收的目的。

下面对本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统的结构原理及系统架构中各个装置的功能结构进行详细说明。

一、超滤装置

本申请中，盐湖卤水可以直接送入超滤装置的膜池中，也可根据具体工艺条件将盐湖卤水进行初步过滤后再将其排入膜池中。

本申请中采用浸没式平板超滤来降低盐湖卤水中的悬浮物含量，达到后续设备的进水要求。本申请中的超滤装置是将浸没式平板超滤直接浸入到膜池中，采用泵或虹吸的方式实现负压将水及溶解性小分子从膜中抽吸出来，以去除水中悬浮物、胶体颗粒及大分子有机物，提升水体澄清度。

本申请中，超滤装置可以包括膜池、浸没在膜池中的浸没式超滤，以及设置在膜池外的抽吸泵、清洗泵和反洗风机等。膜池中的浸没式超滤可以是浸没式平板超滤，包括一个或多个浸没式超滤膜组件。

浸没式超滤膜组件包括固定在水平或垂直框架上的中空纤维膜、设在框架顶部和底部的透过液集水管。每个集水管包含有一层密封膜丝的专用树脂，从而使膜的内腔与管道相连，以收集产品水。几个或几十个膜组件通过连接形成一个完整的膜箱。若干个膜箱并联浸没在膜池中组成一个膜列，若干个膜列并联组成不同处理规模的膜处理系统，运行时采用周期性反冲洗和平缓温和的空气擦洗等操作方式可以降低膜污染速率。与传统的压力膜过滤不同，浸没式超滤膜是在较低负压状态下运行的，其原理是利用虹吸或泵抽吸的方式将水由外向内进行负压抽滤，以实现低跨膜压差以及适度膜通量的平稳运行。浸没式超滤膜组件的整体能耗成本低于压力式膜过滤，其特点主要有以下几方面：1)能够有效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化；2)膜组件设计标准化、模块化，适应不同的处理水量，供水规模灵活；3)有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，将浸没式超滤膜组件与生化工艺相结合形成的膜生物反应器(MBR)工艺，其脱氮、除磷功能优于传统的生物处理工艺。

相比压力式超滤，本申请中采用浸没式平板超滤装置可以耐受高悬浮物含量，进水不需要过滤就可以直接进入高强度膜，得到高品质的产水，而传统的压力式超滤通常必须经过砂滤才能进入超滤。因此，使用浸没式平板超滤装置不再需要砂滤池或多介质过滤器，大大简化了流程；同时采用负压抽吸，运行压力低，节省能耗，并且无超压运行风险；除此之外，还采用敞开式膜池，可以直接观察膜丝情况，运行管理方便。

在一种具体的安装应用实例中，浸没式平板超滤装置的工作压力为-0.02MPa～-0.08MPa，过滤周期为30～50min，反洗总历时为90秒，设计通量不大于20L/m².h，水反洗强度：25～50L/m².h，自用水率≤5％，产水浊度<1NTU。

二、纳滤装置

本申请使用纳滤装置去除盐湖卤水中的硫酸根和碳酸根等。本申请中的纳滤装置包括多级纳滤模块，各级纳滤模块依次相连。

在一种具体的实施例中，多级纳滤模块包括一级纳滤模块和二级纳滤模块；当然，还可根据需要预留三级纳滤模块。各级纳滤模块的结构大体相同，包括耐腐蚀外壳、外壳中设置纳滤膜组件，外壳上形成进水口和浓水排出口和产水口。为了实现清洗和稳定性监测，各级纳滤模块上配备了清洗系统和控制系统，清洗系统用于定期或按需清洗纳滤膜组件，以去除膜表面的污垢和堵塞物，以确保装置的正常运行和维持较长的使用寿命。清洗系统可以包括物理清洗(如反冲洗)和化学清洗(如酸碱清洗)等方法。控制系统用于监测和调控装置的运行状态，控制系统可以监测进出水压力、温度等参数，并根据设定的参数进行自动控制，以保证纳滤装置的稳定性。

可在一级纳滤模块和二级纳滤模块处将本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统的处理路线分为五条并列的处理路线：A、上述一级纳滤模块的浓水用以后续沉锂，为第一条提锂路线；B、一级纳滤模块的产水端与二级纳滤模块相连，二级纳滤模块的浓水参与后续碳酸钠回收，为碳酸钠回收路线，或称为沉锂反应剂制备路线；C、二级纳滤模块的产水进一步吸附制得吸附合格液，用以后续沉锂，为第二条提锂路线；D、吸附装置的不合格液排入低温蒸发装置、氯化钠热熔装置、氯化钾冷析装置，用于钾钠资源回收，为钾钠资源回收路线；E、吸附装置的不合格液排入尾卤纳滤装置和双极膜电渗析装置，为液碱盐酸制备路线。

处理路线A的系统架构为：超滤装置的进水端与输送盐湖卤水的管道相连，超滤装置的产水端与一级纳滤模块的进口端相连，一级纳滤模块的浓水出口端与钛吸附装置相连，钛吸附装置的合格液排出口与砂滤超滤组合处理装置的进口端相连，砂滤超滤组合处理装置的产水端与合格液反渗透装置的进水端相连，合格液反渗透装置的浓水出口端与除硼树脂相连，除硼树脂的产水端与氯化锂MVR装置的进水端相连，氯化锂MVR装置的出水端与沉锂装置的进液口相连，沉锂装置上设置碳酸钠加入口，沉锂装置中的碳酸钠与氯化锂溶液反应生成碳酸锂沉淀，沉锂装置的排料口与分离回收装置相连，分离回收装置(碳酸锂离心机)实现固液分离并回收碳酸锂沉淀。

处理路线B的系统架构为：一级纳滤模块的产水端与二级纳滤模块的进水端相连，二级纳滤模块的浓水出口端与碳酸钠纳滤装置的进口端相连，碳酸钠纳滤装置的浓水出口端与碳酸钠回收装置相连，碳酸钠回收装置的出料口与沉锂装置上的碳酸钠加入口相连。

其中，碳酸钠回收装置包括碳酸钠MVR装置和除硼装置；用以连接一级纳滤模块的产水端与二级纳滤模块的进水端的管道上设置加碱口；用以连接二级纳滤模块的浓水出口端与碳酸钠纳滤装置的进口端的管道上设置有加水口。

处理路线C的系统架构为：二级纳滤模块的产水端与除碳器的第一进口相连，碳酸钠纳滤装置的产水口与除碳器的第二进口相连，除碳器的排液口与铝吸附装置的进液口相连，铝吸附装置的合格液排出口与砂滤超滤组合处理装置的进口端相连。

其中，用以连接二级纳滤模块的产水端与除碳器的第一进口的管道上设置有加酸口，去除碳酸氢根，在除碳器中转化为CO₂排出；除碳器上设置有用以排出二氧化碳气体的排气口；铝吸附装置上设置有加水口和不合格液排出口。

上述处理路线D和处理路线E可以在处理路线C的基础上进行搭建，实践中，可以根据具体需要，选择性搭建目标建设投用的路线。

处理路线D的系统架构为：除碳器的排料口与铝吸附装置的进口端相连，铝吸附装置的尾卤排出口依次连接低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置，实现氯化钾和氯化钠的制备。

其中：低温蒸发装置包括一级太阳能低温蒸发模块和二级太阳能低温蒸发模块，一级太阳能低温蒸发模块的进口端与尾卤排出口相连；氯化钠热熔装置为太阳能热熔装置，太阳能热熔装置的进口端与二级太阳能低温蒸发模块的出口端相连，太阳能热熔装置的出口端与氯化钾冷析装置相连。

处理路线E的系统架构为：铝吸附装置的尾卤排出口与尾卤纳滤装置相连，尾卤纳滤装置的产水端与双极膜电渗析装置的进口端相连，尾卤纳滤装置的浓水出口端与一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连；双极膜电渗析装置的浓水出口端与一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连，双极膜电渗析装置的阳极制备得到液碱，双极膜电渗析装置的阴极制备得到盐酸。

在具体的安装使用实例中，纳滤装置使用纳米级孔径的膜进行过滤，其孔径通常在0.001至0.01微米之间。相比于超滤膜，纳滤膜的孔径更小，可以更有效地去除溶解物、大部分无机盐和有机物。根据实际需要，可以通过选择不同的纳滤膜材料、操作压力和操作条件，进而实现不同的分离效果和透过率。

下面对纳滤装置的作用原理进行说明：

纳滤膜具有离子选择性，对于单价离子的去除率较低，对多价离子的去率较高，这是由于纳滤膜大多为荷电膜，对于不同价态的阴离子存在道南(Donnan)平衡效应所造成的。水中正电荷离子可以在浓度差作用下透过膜，但负电荷离子却受到带负电的膜的阻滞，无法(或很少)透过膜达到淡水侧，由于电中性原理，又限制了正电荷离子向淡水侧扩散，这就达到了脱盐的目的。纳滤膜对盐的渗透性主要由离子的价态决定，一价离子可以大量的渗过膜(但并非无阻挡)，而多价离子(例如硫酸盐和碳酸盐)的去除率则更高。因此，本申请中采用纳滤装置对一价盐和二价盐浓水进行有效分离。

采用抗污染物料分离纳滤膜，硫酸根离子的截留率可达到98％以上，通过高效截留浓盐水中的硫酸根离子，经过纳滤系统处理后，浓盐水被有效分离成两部分：几乎全部是NaCl成分的纳滤产水，和以Na₂SO₄为主要成分的纳滤浓水，从而实现了浓盐水的初步盐分离目标。

由于无机盐能透过纳滤膜，使其渗透压远比反渗透膜低，因此在通量一定时，纳滤膜过程所需的外加压力比反渗透低得多；而在同等压力下，纳滤的通量比反渗透大得多。纳滤能使浓缩与脱盐同步进行。所以用纳滤代替反渗透时，浓缩过程可有效、快速地进行，并达到较大的浓缩倍数。

利用特种纳滤膜的分盐优势和对分子量在200以上的有机物高效截留，既可以实现对二价盐水进行浓缩减量，降低后续纳滤浓水分质结晶的处理量，通过蒸发结晶和冷冻结晶，得到硫酸钠产品，同时通过纳滤分离，因渗透水中TOC(Total Organic Carbon，总有机碳含量)和二价离子含量低，减轻了纳滤产水再经反渗透浓缩处理时被有机物污染的压力，并保证通过后续氯化钠蒸发结晶过程，有效控制产品中的TOC杂质残留含量，得到纯度很高的氯化钠产品。

三、钛吸附装置

无机离子吸附剂对锂离子的选择性强并有特定的记忆效应，可有效从稀溶液中选择性提锂。无机离子交换吸附剂可分为铝基、锰基、钛基吸附剂。本申请选用铝基和钛基吸附剂。

自一级纳滤模块浓水出口端排出的液体属于中性碱性卤水，本申请选用钛吸附装置对一级纳滤模块排出的浓水进行吸附处理。

具体的，使用钛吸附装置中的钛吸附剂来吸附锂，主要通过吸附剂的选择性吸附功能从盐湖卤水中吸附锂离子。钛吸附剂通常采用钛纤维、钛颗粒或钛纳米材料制成的填料，增加其表面积和孔隙结构来提高吸附性能，锂可被吸附剂捕获并存储，之后通过脱附将吸附剂上的锂脱附收集即为合格液，比如在洗脱剂的作用下进行脱附进而获得富锂溶液，实现锂的分离提纯；而吸附后的不合格液体(或称尾卤)直接排往盐湖。

本申请使用钛吸附装置具有吸附容量大，适用范围广，选择性高，溶损率低的优势。

本申请中，钛吸附装置具有进水口、酸水加入口、沉锂母液加入口、合格液排出口和不合格液排出口。由于沉锂装置母液和除硼树脂再生液中均含有一定锂，本着最高资源回收率的原则，将其回流至钛吸附装置处理。因此，沉锂母液加入口与沉锂装置的母液排出口相连，且沉锂母液加入口与除硼树脂的再生液排出口相连。

四、砂滤超滤组合处理装置

本申请中的砂滤超滤组合处理装置可以理解为“砂滤+超滤”。砂滤是一种通过多层砂床进行过滤的技术；水经过砂床时，悬浮物、泥沙和大颗粒物质会被过滤掉，从而获得较为清澈的水；砂滤常用于初级过滤阶段，用于去除较大的固体颗粒，减少水中的浑浊度和悬浮物含量。超滤是一种利用微孔膜进行分离的膜过滤技术。超滤膜的孔径通常在0.01至0.1微米之间，可以有效地去除悬浮物、胶体、细菌、病毒和大部分高分子有机物，可以实现更高水质的要求。

本申请采用砂滤超滤组合处理装置可以得到更好的水处理效果，首先，砂滤可以作为预处理步骤，去除水中的较大颗粒物质和浮游悬浊物，从而减轻超滤膜的负担，延长其使用寿命；其次，超滤设置在砂滤的出水侧，作为精细过滤步骤，去除砂滤无法完全去除的更小颗粒、胶体等物质。

五、合格液反渗透装置

本申请中的合格液反渗透装置即为用以处理吸附合格液的反渗透装置，其结构原理可以简述如下：反渗透装置主要包括进水系统、高压泵、反渗透膜组件、浓水排放管道、纯水收集管道及相应的控制系统，其中：进水系统包括进水管道、进水阀门和预处理设备，用于引入待处理的水源，预处理设备一般包括颗粒物过滤器、活性炭过滤器等，用于去除水中的悬浮颗粒、氯和有机化合物等。高压泵连在进水系统后面，用于提供足够的水压以克服反渗透膜的渗透阻力；高压泵增加了水流通过膜的压力，促使水分子通过膜孔隙，而溶质和颗粒物则被截留。反渗透膜组件是整个装置的核心部分，由多层薄膜组成；膜层通常采用半透膜(半渗透膜)，具有微孔或纳米级孔隙，可以截留大多数离子、溶质和颗粒物，只允许水分子通过；当水经过膜时，其中的溶质和颗粒物被留在膜表面或排出装置。在反渗透过程中，一部分未通过膜的水(浓水)会自浓水排放管道排放出去，以稀释进水中浓缩的溶质。截留在膜组件上的纯净水(净水)通过膜孔隙流出，并被收集到纯水收集管道中。控制系统用以监测进出水压力、膜组件状态等参数，并根据需要进行自动控制，以确保装置的正常运行。

本申请中的合格液反渗透装置的产水端与产水反渗透装置的进口端相连，由于产水反渗透装置的浓水出口端还含有一定的锂，因此将产水反渗透装置的浓水出口端与砂滤超滤组合处理装置的进口端相连，对产水反渗透装置排出的浓水中的锂进行回收，提升锂回收率；经产水反渗透装置处理后的水可作为纯水自用，因此可将产水反渗透装置的产水端与用户用水端相连。因此，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统不仅可以实现高纯锂资源提取，还可产生纯水自用，资源回收利用率极高。

六、除硼树脂

除硼树脂是一种用于去除水中硼元素的吸附材料，可以帮助净化水源，降低水中硼的含量。

除硼树脂通常采用有机功能化树脂作为基材，经过特殊处理后，其表面具有特定的吸附性能，可以选择性地吸附水中的硼离子。这种树脂材料具有较大的表面积和孔径，提供了充分的接触机会和吸附容量，以有效去除水中的硼。

除硼树脂的工作原理主要是通过树脂表面的吸附作用将水中的硼离子捕捉并固定在树脂上。当水通过除硼树脂装置时，硼离子会与树脂表面上的活性位点发生吸附反应，从而将硼离子从水中去除。一旦树脂饱和，需要进行再生操作以恢复其吸附性能。通常，除硼树脂的再生方法包括酸洗、碱洗或其他特殊的再生工艺。

七、氯化锂MVR装置

氯化锂MVR(Mechanical Vapor Recompression)装置是一种利用机械压缩蒸汽再生技术来回收和提纯氯化锂溶液的设备。

氯化锂MVR装置通过以下步骤实现氯化锂溶液的再生：使用蒸发器将氯化锂溶液加热，使水分蒸发并产生蒸汽；使用压缩机将蒸汽压缩，提高温度和压力；使用热交换器将高温高压蒸汽与氯化锂溶液进行热交换，使其升温并蒸发部分水分；使用冷凝器将高温高压蒸汽冷却，使其凝结成热量更高的蒸汽；使用分离器分离凝结后的水和氯化锂溶液；使用再循环泵将分离器中的氯化锂溶液再循环送回蒸发器，进行下一轮循环。

通过不断循环上述步骤，氯化锂MVR装置实现了对氯化锂溶液中水分的去除和氯化锂的浓缩。相比传统的热蒸发方法，MVR技术利用压缩蒸汽的高温和高压，实现了能量的循环利用，降低了能耗和运行成本；提高氯化锂溶液的质量和稳定性，并实现氯化锂的回收利用，减少废液排放。

八、沉锂装置

本申请中，当氯化锂和碳酸钠进入沉锂装置后，在沉锂装置中发生反应，生成碳酸锂沉淀，排出的沉锂母液是指含有锂离子的溶液，这种溶液主要包含氯化锂、碳酸钠和其他杂质。在沉锂装置中，氯化锂和碳酸钠通过反应生成碳酸锂沉淀和氯化钠。反应方程式如下：

2LiCl+Na₂CO₃→Li₂CO₃+2NaCl

经过反应后，含水碳酸锂沉淀进入分离回收装置中脱除水分。自沉锂装置排出的沉锂母液中还可能存在一些未反应完全的氯化锂、碳酸钠以及其他杂质物质，例如金属离子、杂质盐等。根据需要，可对沉锂母液进一步处理，以提取和纯化其中的碳酸锂，以便用于锂化合物的制备或其他工业应用。常见的处理方法包括滤液、浸出、结晶、离子交换等工艺，通过这些步骤，可以分离和纯化沉锂母液中的碳酸锂，得到高纯度的锂化合物产品。

本申请中，将沉锂母液排入钛吸附装置中进一步处理提纯，提升提纯率和资源回收率。

九、分离回收装置

本申请中的分离回收装置包括碳酸锂离心机，其主要结构原理包括离心机本体、进料系统、离心分离系统、液相排放系统、固相收集系统及相应的控制系统。其中：离心机本体包括外壳、离心机转子、电机等，通常采用防腐蚀材料(如不锈钢)制造，以适应碳酸锂溶液的特殊性质。

进料系统包括进料管道和进料泵，自沉锂装置排出的含水碳酸锂沉淀通过进料管道输入离心机，并由进料泵提供压力和流动速度。碳酸锂离心机的核心部分是离心分离系统，包括离心机转子和离心力场，高速旋转的离心转子产生强大的离心力，将含水碳酸锂沉淀中的固体颗粒(碳酸锂沉淀)分离出来，离心转子内部一般设置有离心板或离心筐，用于收集分离出来的固体颗粒。离心分离后，液相(富含碳酸锂的溶液)需要排出，离心机通过液相排放系统将液相从离心转子中排出，可以排至本申请中的钛吸附装置中进行再处理。固相(包含杂质的碳酸锂固体颗粒)需要收集和处理，一般通过离心转子内的离心板或离心筐将固相进行收集，后续可以通过干燥、过滤等步骤进一步处理固相。控制系统用于监测离心机的运行状态、转速、温度等参数，并根据设定条件进行自动控制，以确保装置的安全和稳定运行。

因此，本申请通过使用碳酸锂离心机的离心分离原理有效地将碳酸锂溶液中的固体颗粒分离出来，实现脱水和固液分离。

十、除碳器

本申请中的除碳器可以实现气液分离除碳，二级纳滤模块的产水中加酸排入除碳器，且碳酸钠纳滤的产水可排入除碳器，液体中的碳酸氢根与酸反应生成气体排出，实现了液体脱碳。

十一、铝吸附装置

铝吸附装置包括铝基吸附剂，适用于硫酸盐或氯化物型卤水，应用环境为中性偏酸性。本申请在两级纳滤模块后使用铝系吸附剂，因为此时硫酸被分离在一级纳滤模块的浓水中，二级纳滤模块的产水主要是氯化物；本申请在一级纳滤模块浓水后用钛系吸附剂主要是因为硫酸根浓度高，此外浓水的水量一般比产水小很多，因此铝吸附装置已然可以满足使用要求。

本申请中的铝吸附装置具有进液口、合格液排出口、加水口和不合格液排出口，进液口与除碳器相连，合格液排出口与砂滤超滤组合处理装置相连。

本申请将自除碳器排出的液体排入铝吸附装置中通过铝基吸附剂来吸附锂离子，之后通过脱附将吸附剂上的锂脱附收集即为合格液，比如在洗脱剂的作用下进行脱附进而获得富锂溶液，实现锂的分离提纯；而吸附后的不合格液体(或称尾卤)可排往盐湖，或对尾卤进一步处理：铝吸附装置排出的一部分不合格液经低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；自铝吸附装置排出的另一部分不合格液排入尾卤纳滤装置中，将自尾卤纳滤装置的产水端排出的水排入双极膜电渗析装置，在双极膜电渗析装置的阳极处回收液碱，在双极膜电渗析装置的阴极处回收盐酸；自尾卤纳滤装置的浓水出口端排出的水经低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；实现了不合格液中的钠钾资源回收。

本申请使用铝吸附装置具有适合工业化生产、选择性好、环境友好的优势。

十二、碳酸钠纳滤装置

碳酸钠纳滤装置与一般的纳滤装置的区别主要体现在滤膜特性和处理效果上，滤膜特性方面，碳酸钠纳滤装置采用的滤膜具有特定的孔径大小，通常为几纳米到几十纳米，可以过滤掉大部分微小颗粒、溶解物和有机物。而一般的纳滤装置可能使用不同种类的滤膜，其孔径范围可以更广。处理效果方面，由于滤膜孔径的差异，碳酸钠纳滤装置更适合用于去除水中的微小颗粒和有机物，以及对溶质进行浓缩处理。因此，碳酸钠纳滤装置的主要功能是通过纳滤技术去除水中的杂质和溶解物，以及实现水的分离和浓缩。

十三、低温蒸发装置

本申请中的低温蒸发装置优选太阳能低温蒸发装置，其可以利用太阳能供给的热量进行水蒸发和分离，其具有两级低温蒸发模块，每级低温蒸发模块包括蒸发器、传热系统、冷凝器，以及收集和分离装置。其中：蒸发器通常由一个平板式或盖式的蒸发器构成，蒸发器内部有滚动或静止的薄膜，用于将待蒸发的吸附不合格液均匀分布在表面，蒸发器利用太阳能使得水蒸发并分离出纯净的水蒸汽。通过传热系统将太阳能转化为蒸发所需的热量，传热系统可以采用吸热剂、管道、散热器等组件，通过太阳能收集器吸收太阳辐射，然后将热量传输给蒸发器，促使水的蒸发。冷凝器用于将蒸发后的水蒸汽冷却并转化为液态水，其可以通过排放冷却介质或采用其他方式进行制冷，使得水蒸汽在冷凝器内部降温并凝结成水滴。本申请使用低温蒸发装置和氯化钠热熔装置配合蒸出氯化钠。

十四、氯化钠热熔装置

氯化钠热熔装置一般包括加热器、熔解槽、温度控制系统和安全设施。具体的，氯化钠热熔装置通常包括一个加热器，用于提供足够的热能将氯化钠加热到熔点。熔解槽用于容纳氯化钠并使其在高温下熔化；熔解槽通常由耐高温材料制成，例如不锈钢或陶瓷材料；槽内设置有加热元件，通过加热让氯化钠达到熔点并保持恒定的熔融状态。熔解槽上通常设有一个排放口，用于将熔化后的氯化钠流出装置，通过控制排放口的开启和关闭，可以根据需要调节熔解速度和熔解量。温度控制系统可确保氯化钠在适宜的温度范围内保持熔化，温度控制系统可以通过温度传感器监测熔解槽内的温度，并根据设定值调节加热器的功率，以维持恒定的熔解温度。配置的安全设施包括但不限于：过温保护系统、压力控制装置，以确保装置的安全运行。

当加热器提供足够的热能使熔解槽中的氯化钠加热到其熔点时，氯化钠将逐渐熔化成液态，在加热器的加热作用下，熔解槽内的氯化钠保持熔融状态，并通过熔解槽底部的排放口流出。在氯化钠热熔装置中，温度控制系统实现对熔解槽内温度的精确控制，以确保在适宜的温度范围内熔解氯化钠。同时，安全设施的设置能够保护装置和操作人员的安全。

本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统利用氯化钠和氯化钾析出温度差异，采用低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制备氯化钠。

十五、氯化钾冷析装置

氯化钾冷析装置用于从溶液中分离和提取氯化钾(KCl)结晶。一般包括溶液槽、冷却系统、结晶槽、脱水和干燥系统、结晶收集和处理装置。其中：氯化钾冷析装置通常包括一个溶液槽，用于容纳含有氯化钾的溶液；溶液槽通常由耐腐蚀材料制成，如不锈钢或塑料；溶液槽内加入含有氯化钾的溶液，冷却系统用以降低溶液的温度，以促使氯化钾结晶形成；冷却系统通常包括冷却器、冷却介质(如冷水或冷气)供应和循环系统，通过将冷却介质在冷却器中与溶液进行热交换，可以快速降低溶液的温度。

冷却后的溶液进入结晶槽，结晶槽内通常设有导向装置或结晶种子，用于促使氯化钾结晶的形成；导向装置可以帮助引导溶液中的氯化钾分子团聚并形成结晶核，从而促进结晶的发生。

当氯化钾结晶达到一定程度后，通过脱水和干燥系统去除残余的溶液和水分，以获得更纯净的氯化钾晶体；这可以通过离心分离、真空干燥或其他适当的方法实现。

成熟的氯化钾晶体在冷析装置中会沉积和积聚，可以通过结晶收集和处理装置进行收集；收集的氯化钾晶体可以进行后续处理、干燥和包装等步骤，以获得最终的氯化钾产品。本申请通过氯化钾冷析装置对盐湖卤水中的钾资源进行回收。

十六、双极膜电渗析装置

双极膜电渗析装置是一种利用电化学原理进行物质分离和浓缩的装置。其通常包括膜电解槽、双极膜、电源、搅拌系统。具体的，膜电解槽包括阳极槽和阴极槽，这两个槽之间通过一个或多个膜组装而成，包括阳极侧膜和阴极侧膜，它们起到分离作用。

双极膜是双极膜电渗析装置的核心部件，由阳极侧膜、阴极侧膜和中间层组成；阳极侧膜具有离子选择性，只允许阳离子通过；阴极侧膜则只允许阴离子通过；中间层起到隔离和稳定电解液的作用。

在双极膜电渗析装置中，电源会将直流电输送到阳极和阴极上，形成固定电势差，推动离子的迁移和分离。装置上设置有进出料口，用于引入待处理的溶液和排出经过电渗析处理后的产物。

为了提高分离效果和增加反应速率，双极膜电渗析装置通常配备搅拌系统，通过搅拌使得溶液在膜表面均匀分布，并促进离子的迁移。

双极膜电渗析装置利用电场力和选择性膜的特性，使得离子在电场力作用下迁移到相应的膜面上，从而实现离子的分离和浓缩。在阳极侧膜，阳离子会被吸引并迁移到膜上；在阴极侧膜，阴离子会被吸引并迁移到膜上。通过这种方式，装置可以将混合溶液中的不同离子分离开来，达到纯化和浓缩的目的。

因此，本申请使用双极膜电渗析装置对提锂吸附尾卤进行分离浓缩处理，在双极膜电渗析装置的中间层通入氯化钠溶液，跨阴极侧膜的氯离子与水解离的氢根生成盐酸，跨阳极侧膜的钠离子与水解离的氢氧根生成液碱。因此，当铝吸附装置尾卤通过纳滤后，纳滤产水中富集大量的钠离子和氯离子，在双极膜电渗析装置中阳极和阴极形成盐酸和液碱，盐酸和液碱可回用于本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，也可外销。

综上，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统通过依次相连的超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置实现了原卤膜法耦合吸附提锂工艺，利用膜法分离钙、镁、硫酸根、碳酸根等二价离子与锂等一价离子，再利用吸附、膜法和蒸发浓缩，减少蒸发规模，起到低能耗、低成本条件下高纯锂资源提取的目的。

除此之外，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统还包括由低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置构成的氯化物生产单元，将吸附装置排出的不合格液排入低温蒸发装置和氯化钠热熔装置中制得氯化钠，再将氯化钠热熔装置的液体排入氯化钾冷析装置中冷却，基于氯化钠和氯化钾析出温度差异，实现盐湖卤水中钠资源和钾资源的回收；因此，利用本申请提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统可以提升盐湖卤水资源回收率，综合回收锂钾钠，且通过原卤膜法耦合吸附提锂工艺降低能耗、降低运行和投资费用，降低处理成本。

进一步的，本申请提供的一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统包括两条提锂路线、一条氯化钾和氯化钠制备路线(钾钠回收路线)、一条碳酸钠制备路线，以及一条盐酸液碱制备路线，上述各条处理路线是并列的，每条路线都可以单独的建设投用，互不影响。

实施例二

采用上述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，本实施例主要体现第一条提锂路线，该综合回收方法的过程原理如下：

原卤首先进入超滤装置(浸没式超滤)，经超滤装置去除水中悬浮物、胶体等浊度，避免堵塞后续膜单元；浸没式超滤产水进入一级纳滤模块，实现硫酸根和碳酸根等二价离子与锂、氯等一价离子分离，一级纳滤模块的浓水中含有大量二价离子，但流量较小，将一级纳滤模块的浓水排入钛吸附装置，通过钛吸附装置吸附锂后，锂吸附合格液进入砂滤超滤组合处理装置(超滤+砂滤)，剩余卤水(不合格液)返回盐湖；钛吸附装置吸附合格液进入超滤+砂滤去除卤水中悬浮物等浊度；超滤+砂滤出水进入合格液反渗透装置(合格液RO)，使锂在RO浓水侧浓缩富集，合格液RO浓水经除硼树脂去除硼后进入氯化锂MVR装置浓缩，再进入沉锂装置，锂与碳酸钠反应生成碳酸锂沉淀，最后经离心机固液分离，实现碳酸锂固体回收。

本实施例中，沉锂装置母液和除硼树脂再生液中均含有一定锂，本着最高资源回收率的原则，将其回流至钛吸附装置处理。

本实施例中，合格液RO产水经产水反渗透装置(产水RO)处理后产水(纯水)回用于生产过程，产水反渗透浓水回至超滤+砂滤单元中进一步提锂。

实施例三

采用上述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，本申请提供一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，本实施例主要体现第二条提锂路线，该综合回收方法的过程原理如下：

原卤首先进入超滤装置(浸没式超滤)，经超滤装置去除水中悬浮物、胶体等浊度，避免堵塞后续膜单元；浸没式超滤产水进入一级纳滤模块，实现硫酸根和碳酸根等二价离子与锂、氯等一价离子分离；一级纳滤模块产水中除锂外还有大量的HCO₃ ^-、Cl^-等，产水中投加碱，卤水中重碳酸盐碱度(HCO₃ ^-)转化为碳酸根(CO₃ ^2-)，产水加碱反应后进入二级纳滤模块将碳酸根截留在浓水侧，二级纳滤模块产水中加酸，产水中少量HCO₃ ^-转化为二氧化碳，经除碳器去除卤水中二氧化碳；除碳器出水经铝吸附剂装置吸附出其中的锂，铝吸附合格液进入超滤+砂滤去除卤水中悬浮物等浊度；铝吸附不合格液作为尾卤可以排入盐湖或进行再处理，超滤+砂滤出水进入合格液反渗透装置(RO)，使锂在RO浓水侧浓缩富集，合格液RO浓水经除硼树脂去除硼后进入氯化锂MVR装置浓缩，再进入沉锂装置，锂与碳酸钠反应生成碳酸锂沉淀，最后经离心机固液分离，实现碳酸锂固体回收。

实施例四

基于上述实施例三提供的锂钾钠资源综合回收方法，本实施例在实施例三提供的方法的基础上进行碳酸钠回收，可作为沉锂装置中添加的碳酸钠来源。

在实施例三的基础上，将二级纳滤模块的浓水排入碳酸钠纳滤装置，碳酸根被截留在浓水侧分离，碳酸钠纳滤装置的产水与二级纳滤模块的产水合并后进入除碳器，碳酸钠纳滤装置的浓水经除硼后，利用碳酸钠MVR装置回收得到碳酸钠。

实施例五

上述实施例二至实施例三提供的用于提锂的方法可以进行合并，流程图可参见图1，合并后的提锂方法具有两条并列的提锂路线，不仅实现了充分提锂，还能够回收碳酸钠，将其作为沉锂装置中添加的碳酸钠的来源，降低运行投资成本。

实施例六

基于实施例五提供的两条并列的提锂方法，本实施例在实施例五的基础上增加钾钠资源回收方法。

本实施例中，对铝吸附装置排出的不合格液进行再处理，实现盐湖卤水中钾离子、钠离子、氯离子的回收。

具体的，铝吸附装置排出的不合格液中含有大量一价离子，如钾离子、钠离子、氯离子，其中小部分不合格液通过纳滤+双极膜电渗析生产酸和碱回用或外销，大部分不合格液进入氯化物生产单元，利用氯化钠和氯化钾析出温度差异，首先通过一/二级太阳能低温蒸发+太阳能热熔蒸出氯化钠，最后通过冷析析出氯化钾产品。

本实施例中，自吸附装置排出的不合格液中回收钾、钠、氯离子的工序与前述多个实施例提供的提锂路线、碳酸钠回收路线均是并列的，钾、钠、氯离子回收系统的建设投用与提锂系统的建设投用互不影响，提锂系统的建设及投运可单独进行。

本实施例提供的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法能够适用于锂含量和矿化度不高，且硫酸钠、氯化钠含量偏高的盐湖。在一种具体实例中，该方法可以对如下表1展示的水质的盐湖卤水进行提锂。

表1盐湖卤水水质表

离子名称	单位	数值
			mg2+	mg/L	3.7
K+	mg/L	16230
			Ca2+	mg/L	3.3
Na+	mg/L	78000
			Li+	mg/L	200
B-	mg/L	860
			SO4 2-	mg/L	14200
CL-	mg/L	56700
			CO3 2-	mg/L	13500
HCO3 -	mg/L	4500

本申请提供的锂钾钠资源综合回收方法考虑了一二价离子分离，去除碱度、硼，同时保障碳酸钠、氯化钠、氯化钾、碳酸锂的资源回收利用。

下面将本申请提供的提锂方法与传统提锂方法进行对比，见下表2。

表2本申请提供的提锂方法与传统提锂方法在各个方面的优势对比表

综上，本申请提供了一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，包括依次相连的超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置，其通过上述装置对盐湖卤水进行功能性处理，通过超滤、纳滤、砂滤超滤组合处理装置及反渗透装置实现膜法处理，通过钛吸附装置和除硼树脂实现吸附处理，即本申请采用了原卤膜法耦合吸附提锂工艺，利用膜法实现钙、镁、硫酸根、碳酸根等与锂等一二价离子分离，再利用吸附、膜法和蒸发浓缩，减少蒸发规模，在低能耗、低成本条件下高纯提取锂资源。

进一步的，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统还包括由低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置构成的氯化物生产单元，将铝吸附装置排出的不合格液排入低温蒸发装置和氯化钠热熔装置中制得氯化钠，再将氯化钠热熔装置的液体排入氯化钾冷析装置中冷却，基于氯化钠和氯化钾析出温度差异，实现盐湖卤水中钠资源和钾资源的回收。

进一步的，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统还能制备碳酸钠，作为沉锂碳酸钠来源，降低制备投资成本。

进一步的，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统还能回收液碱和盐酸，提升投资回报率。

进一步的，本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统在提锂过程中会制备出纯水自用，减少水资源投入成本。

可见，利用本申请提供的锂钾钠资源综合回收系统可以提升盐湖卤水资源回收率，综合回收锂钾钠资源，且通过原卤膜法耦合吸附提锂工艺降低能耗、降低运行和投资费用，降低处理成本，提升了投资回报率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，包括依次相连的超滤装置、纳滤装置、吸附装置、砂滤超滤组合处理装置、合格液反渗透装置、除硼树脂、氯化锂MVR装置、沉锂装置和分离回收装置；

所述超滤装置的进水端与输送盐湖卤水的管道相连，所述超滤装置的产水端与所述纳滤装置相连，所述纳滤装置与所述吸附装置相连，所述吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连，所述砂滤超滤组合处理装置的产水端与合格液反渗透装置的进水端相连，所述合格液反渗透装置的浓水出口端与所述除硼树脂相连，所述除硼树脂的产水端与所述氯化锂MVR装置的进水端相连，所述氯化锂MVR装置的出水端与所述沉锂装置的进液口相连，所述沉锂装置上设置碳酸钠加入口，所述沉锂装置中的碳酸钠与氯化锂溶液反应生成碳酸锂沉淀，所述沉锂装置的排料口与所述分离回收装置相连，所述分离回收装置用以实现固液分离并回收碳酸锂沉淀；

还包括与所述吸附装置的不合格液排出口依次相连的低温蒸发装置、氯化钠热熔装置和氯化钾冷析装置。

2.根据权利要求1所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述低温蒸发装置包括一级太阳能低温蒸发模块和二级太阳能低温蒸发模块，所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端与所述吸附装置的不合格液排出口相连；

所述氯化钠热熔装置为太阳能热熔装置，所述太阳能热熔装置的进口端与所述二级太阳能低温蒸发模块的出口端相连，所述太阳能热熔装置的出口端与氯化钾冷析装置相连。

3.根据权利要求2所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述吸附装置为铝吸附装置，所述铝吸附装置具有进液口、合格液排出口、加水口和不合格液排出口；

所述纳滤装置包括多级纳滤模块，所述多级纳滤模块至少包括一级纳滤模块和二级纳滤模块；

所述一级纳滤模块的进水端与所述超滤装置的产水端相连，所述一级纳滤模块的产水端通过连接管与所述二级纳滤模块的进水端相连，所述连接管上设置加碱口，所述二级纳滤模块的产水端与除碳器相连；

所述除碳器具有第一进口、排气口和排液口，所述二级纳滤模块的产水端通过连接管道与所述第一进口相连，所述连接管道上设置加酸口，所述排气口用以排出二氧化碳气体，所述排液口与所述铝吸附装置的进液口相连；

所述铝吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述铝吸附装置的不合格液排出口与所述低温蒸发装置相连。

4.根据权利要求3所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述除碳器还具有第二进口，所述第二进口与碳酸钠纳滤装置相连；

所述碳酸钠纳滤装置的进口端通过连接管道与所述二级纳滤模块的浓水出口端相连，所述连接管道上设置加水口；所述碳酸钠纳滤装置的产水口与所述第二进口相连，所述碳酸钠纳滤装置的浓水出口端与碳酸钠回收装置相连，所述碳酸钠回收装置的出料口与所述沉锂装置上的碳酸钠加入口相连；

所述碳酸钠回收装置包括碳酸钠MVR装置和除硼装置。

5.根据权利要求3所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，还包括尾卤纳滤装置和双极膜电渗析装置，所述尾卤纳滤装置和所述一级太阳能低温蒸发模块分别与所述吸附装置的不合格液排出口相连，所述尾卤纳滤装置的产水端与所述双极膜电渗析装置的进口端相连，所述尾卤纳滤装置的浓水出口端与所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连；

所述双极膜电渗析装置的纯水出口端与所述一级太阳能低温蒸发模块的进口端相连，所述双极膜电渗析装置的阳极形成液碱，所述双极膜电渗析装置的阴极形成盐酸。

6.根据权利要求2所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述吸附装置为钛吸附装置，所述钛吸附装置具有进水口、酸水加入口、合格液排出口和不合格液排出口；

所述纳滤装置包括一级纳滤模块，所述一级纳滤模块的进水端与所述超滤装置的产水端相连，所述一级纳滤模块的浓水出口端与所述钛吸附装置的进水口相连，所述钛吸附装置的合格液排出口与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述钛吸附装置的不合格液排出口与尾卤排出管道相连，不合格液通过尾卤排出管道排至盐湖；

所述钛吸附装置还具有沉锂母液加入口，所述沉锂母液加入口与所述沉锂装置的母液排出口相连，且所述沉锂母液加入口与所述除硼树脂的再生液排出口相连。

7.根据权利要求1所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述合格液反渗透装置的产水端与产水反渗透装置的进口端相连，所述产水反渗透装置的浓水出口端与所述砂滤超滤组合处理装置的进口端相连；所述产水反渗透装置的产水端与用户用水端相连；

所述砂滤超滤组合处理装置包括砂床及连接在砂床出水侧的超滤膜组件。

8.根据权利要求1所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，其特征在于，所述氯化锂MVR装置包括蒸发器、压缩机、热交换器、冷凝器、分离器及再循环泵，所述蒸发器用以将氯化锂溶液加热并使其产生蒸汽，所述压缩机用以将蒸汽压缩为高温高压的蒸汽，所述热交换器用以将高温高压的蒸汽与氯化锂溶液进行热交换，所述冷凝器用以将高温高压的蒸汽冷却，所述分离器用以分离凝结后的水和氯化锂溶液，所述再循环泵用以将所述分离器中的氯化锂溶液循环送回蒸发器，实现对氯化锂溶液的浓缩，得到氯化锂浓缩液；

所述氯化锂浓缩液进入所述沉锂装置，所述沉锂装置具有反应室，氯化锂与碳酸钠在所述反应室中发生反应并生成碳酸锂沉淀，所述反应室中的含水碳酸锂沉淀进入所述分离回收装置中实现固液分离并回收碳酸锂沉淀；

所述分离回收装置包括碳酸锂离心机。

9.一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，其特征在于，采用权利要求6所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，包括如下步骤：

S1：将盐湖卤水输入超滤装置，经所述超滤装置去除盐湖卤水中的悬浮物和胶体；

S2：经所述超滤装置处理后的盐湖卤水进入一级纳滤模块，所述一级纳滤模块用以去除盐湖卤水中的硫酸根和碳酸根；

S3：自所述一级纳滤模块的浓水出口端排出的液体进入钛吸附装置，所述钛吸附装置用以吸附液体中的锂；

S4：经所述钛吸附装置排出的吸附合格液进入所述砂滤超滤组合处理装置，所述砂滤超滤组合处理装置用以去除液体悬浮物和胶体，降低浊度；

S5：经所述砂滤超滤组合处理装置处理后的液体进入所述合格液反渗透装置，自所述合格液反渗透装置的浓水出口端排出的液体进入除硼树脂除硼；

S6：自除硼树脂的产水端流出的液体进入所述氯化锂MVR装置，所述氯化锂MVR装置对进入其内的液体进行浓缩；

S7：经所述氯化锂MVR装置浓缩得到的氯化锂浓缩液进入沉锂装置中与碳酸钠溶液反应，溶液中生成碳酸锂沉淀，通过所述分离回收装置将生成的碳酸锂沉淀自溶液中分离回收。

10.一种盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收方法，其特征在于，采用权利要求5所述的盐湖卤水中锂钾钠资源综合回收系统，包括如下步骤：

S1：将盐湖卤水输入超滤装置，经所述超滤装置去除盐湖卤水中的悬浮物和胶体；

S2：经所述超滤装置处理后的盐湖卤水进入一级纳滤模块，所述一级纳滤模块用以去除盐湖卤水中的硫酸根和碳酸根；

S3：自所述一级纳滤模块的产水端排出的液体进入二级纳滤模块，以除去碳酸根；

S4：自所述二级纳滤模块的产水端排出的液体进入除碳器，除去碳酸氢根；

S5：自所述除碳器排出的液体进入铝吸附装置，所述铝吸附装置用以吸附液体中的锂；

S6：经所述铝吸附装置排出的吸附合格液进入所述砂滤超滤组合处理装置，所述砂滤超滤组合处理装置用以去除液体悬浮物和胶体，降低浊度；所述铝吸附装置排出的一部分不合格液经所述低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；自所述铝吸附装置排出的另一部分不合格液排入尾卤纳滤装置中，将自所述尾卤纳滤装置的产水端排出的水排入双极膜电渗析装置，在双极膜电渗析装置的阳极处回收液碱，在双极膜电渗析装置的阴极处回收盐酸；自所述尾卤纳滤装置的浓水出口端排出的水经所述低温蒸发装置和氯化钠热熔装置制得氯化钠，且经氯化钾冷析装置冷析制得氯化钾；

S7：经所述砂滤超滤组合处理装置处理后的液体进入所述合格液反渗透装置，自所述合格液反渗透装置的浓水出口端排出的液体进入除硼树脂除硼；

S8：自除硼树脂的产水端流出的液体进入所述氯化锂MVR装置，所述氯化锂MVR装置对进入其内的液体进行浓缩；

S9：经所述氯化锂MVR装置浓缩得到的氯化锂浓缩液进入沉锂装置中与碳酸钠溶液反应，溶液中生成碳酸锂沉淀，通过所述分离回收装置将生成的碳酸锂沉淀自溶液中分离回收。