CN203382518U - 差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统 - Google Patents

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余昊
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Abstract

本实用新型公开了差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统。具有用于冷冻卤水的至少一个冷端和加热卤水的至少一个热端，冷端和热端设有独立的卤水入口和卤水出口，冷端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的吸热端，热端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的放热端。本实用新型系统，利用NaCl、KCl等盐易在低温时结晶，而碳酸锂盐易在高温时结晶的不同特性，充分利用热泵的热能杠杆特性，从冷端吸热，在热端放热，在对冷端进行降温的同时，对热端进行加热，大大提高了能源利用效率，环保、节能。其既可以在低温端得到大量的NaCl、KCl盐，又可以提纯卤水品位，在高温端得到更多更纯的碳酸锂，提高碳酸锂的提取效率。

Description

差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统
技术领域
本实用新型涉及一种从盐湖卤水中提取矿物盐的方法及系统，特别涉及一种高效差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统。
背景技术
锂是一种重要的金属元素，应用在新材料领域，可以大幅提高材料的性能，有助于获得轻质、高强度的新型材料。同时，锂也被广泛应用在润滑剂、新能源等领域。随便技术的发展，人们越来越认识到锂的重要性，锂已经日益成为一种战略资源。
锂主要开采自固体锂矿和盐湖卤水。因为固体锂矿的储量少，开采过程中对环境破坏比较严重，且开采成本高，不具有市场竞争力，已经逐渐被弃用。盐湖主要分布在偏远的高原地带，交通不便，能源缺乏，很大程度上限制了锂盐的提取工艺。恶劣的自然环境是从盐湖卤水中提取碳酸锂所需要面临的最大问题。
碳酸锂型盐湖卤水中的成分一般比较复杂，会同时存在碳酸锂、碳酸钠、NaCl、KCl等多种金属盐。现有技术中，一般通过晒盐法将卤水浓缩、结晶得到粗盐，之后对粗盐进行进一步的分离纯化。这种方法虽然最为环保，但是同样效率低下，得到的矿物盐中，碳酸锂、碳酸钠、NaCl、KCl等矿物盐都混合在一起，品味过低，有待进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种从盐湖中高效提取碳酸锂，副产NaCl、KCl的系统。
本实用新型所采取的技术方案是：
差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统，具有用于冷冻卤水的至少一个冷端和加热卤水的至少一个热端，冷端和热端设有独立的卤水入口和卤水出口，冷端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的吸热端，热端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的放热端。
作为本实用新型的进一步改进，冷端和热端的卤水入口和冷端和热端的卤水出口之间设有独立的热交换器。
作为本实用新型的进一步改进，冷端和热端内独立设有用于结晶的翅片。
作为本实用新型的进一步改进，位于冷端内的热泵吸热端和位于热端内的热泵放热端独立覆盖有翅片。
作为本实用新型的进一步改进，翅片表面设有凹槽。
作为本实用新型的进一步改进，热泵的吸热端和放热端独立设有盘管。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型系统，可以充分利用高原地区太阳能丰富，有利于太阳能发电的特点，利用太阳能发电驱动水源或气源热泵，从冷端输送多倍热能到热端，进而促进NaCl、KCl在冷端结晶析出，碳酸锂在热端析出。整个系统能源利用率高，同时可以获得高品味的碳酸锂盐和NaCl、KCl盐，后续处理的难度小，具有清洁、环保的优点。
本实用新型系统，利用NaCl、KCl等盐易在低温时结晶，而碳酸锂盐易在高温时结晶的不同特性，充分利用热泵的热能杠杆特性，从冷端吸热，在热端放热，在对冷端进行降温的同时，对热端进行加热，大大提高了能源利用效率，环保、节能。其既可以在低温端得到大量的NaCl、KCl盐，又可以提纯卤水品位，在高温端得到更多更纯的碳酸锂，提高碳酸锂的提取效率。
当本实用新型正向运行时，卤水首先进入热端，析出碳酸锂之后的高温尾卤中含有大量的NaCl、KCl，高温尾卤进入冷端，放热冷却之后析出NaCl和KCl。
附图说明
图1是本实用新型系统的一种结构示意图；
图2是本实用新型系统的另一种结构示意图；
图3是本实用新型系统的翅片结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本实用新型系统。
参照图1，差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统，具有用于冷冻卤水的至少一个冷端1和加热卤水的至少一个热端2，冷端1设有独立的卤水入口41和卤水出口51，热端2设有独立的卤水入口42和卤水出口52，冷端1内和/或其卤水入口41前端设有至少一个热泵3的吸热端，热端2内和/或其卤水入口42前端设有至少一个热泵3的放热端。
参照图2，系统的冷端1与热端2之间设有热泵3，从热端2卤水出口52排出的高温尾卤经管道从冷端1的卤水入口41进入冷端1，热泵3从进入冷端1的卤水吸热，在热端2放热；可以很好对热端进行加热，同时回收高温尾卤中的余热。
参照图3，作为本实用新型的进一步改进，冷端和热端内独立设有翅片，以利于盐在翅片上结晶，同时，也可以方便地将翅片取出以收集其上结晶的盐。当然，沉积在冷热两端的盐结晶，也可以通过底部的排盐口排出。
更进一步的，位于冷端的热泵吸热端和位于热端的热泵放热端独立覆盖有翅片。特别的，吸热端和放热端的外围包覆有翅片，进而通过翅片进行吸热或放热。这样冷热两端的翅片分别为最低温和最高温，既有利于NaCl、KCl在冷端析出，又有利于碳酸锂在热端析出，同时避免了卤水与热泵的吸热端和放热端直接接触，使得矿物盐无法在热泵的吸热端和放热端上结晶形成垢层，保证了热泵长期可靠地运行。
进一步的，翅片表面设有凹槽。凹槽的设置，增加了翅片与卤水之间的接触面积，有利于结晶。同时，在收集附着的结晶后，凹槽内可以保留部分细小的晶种，这些晶种可以作为结晶的晶核，有利于卤水中的盐结晶。翅片倾斜设置在冷端和热端，以增加其与卤水的接触面积，利于矿物盐在其上结晶。
进一步的，为了增加热交换面积，热泵的吸热端和放热端独立设有盘管。
下面，示例性提供本实用新型系统的运作实例。
正向运行：
热盐湖卤水通过热端的卤水入口进入热端，将卤水加热、浓缩，使富锂卤水在翅片上析出碳酸锂结晶，高温尾卤通过卤水出口排出，暂存；热泵从高温尾卤或其他介质吸热，优选从冷端吸热，在热端放热，为热端的卤水加热提供热能；高温尾卤进入冷端进行热交换之后被冷却，进而析出NaCl、KCl。
需要加速碳酸锂结晶时，利用太阳能水热装置将太阳能转化为热能，热泵从太阳能水热装置吸热，将所吸收的热量转移至热端加热卤水。在日照充足的白天，调整冷端的运行模式，实现冷热两端同时对卤水进行加热，充分利用太阳能。
逆向运行：
低温盐湖卤水经预冷后通过冷端的卤水入口进入冷端，热泵的吸热端从冷端吸热，将卤水冷冻，使NaCl、KCl在翅片上析出，减少卤水中的杂质含量，有助于碳酸锂含量的提高。低温尾卤通过卤水出口排出，被进一步加热，进入热端进行浓缩、结晶。
正逆配合运行：
正向运行的系统可与逆向运行的系统相配合，通过热泵从正向运行系统的高温尾卤中吸热，将高温尾卤降温；吸收的热量通过其放热端释放在逆向运行的低温尾卤中，将低温尾卤加热。正向、逆向运行的时间可以根据实际情况进行一定的调整，以获得最佳地的能效，满足系统运行的需要。
本实用新型系统的能效系数可达4～6，大大提高了能源的利用效率。
实施例1：
将Li+浓度为1.0～1.2 g/L的1000L卤水送入热泵机组冷端，冷冻至-35℃，保持低温0.5小时，在冷端结晶器底部结晶析出品位为68%的NaCl、KCl混盐10.5Kg；将从冷端结晶器中流出的卤水送入热泵机组热端，加热至55℃，保温半小时，在热端结晶器底部结晶析出品位为88%的Li2CO3盐4.5Kg。
 实施例2：
将Li+浓度为1.0～1.2 g/L的1000L卤水送入热泵机组冷端，冷冻至-40℃，保持低温0.5小时，在冷端结晶器底部结晶析出品位为70%的NaCl、KCl混盐11.2Kg；将从冷端结晶器中流出的卤水送入热泵机组热端，加热至55℃，保温半小时，在热端结晶器底部结晶析出品位为88%的Li2CO3盐4.5Kg。
 实施例3：
将Li+浓度为1.0～1.2 g/L的1000L卤水送入热泵机组冷端，冷冻至-40℃，保持低温0.5小时，在冷端结晶器底部结晶析出品位为70%的NaCl、KCl混盐11.2Kg；将从冷端结晶器中流出的卤水送入热泵机组热端，加热至60℃，保温0.5小时，在热端结晶器底部结晶析出品位为89%的Li2CO3盐5.4Kg。
 实施例4：
将Li+浓度为1.0～1.2 g/L的1000L卤水送入热泵机组冷端，冷冻至-40℃，保持低温0.5小时，在冷端结晶器底部结晶析出品位为70%的NaCl、KCl混盐11.2Kg；将从冷端结晶器中流出的卤水送入热泵机组热端，加热至65℃，保温0.5小时，在热端结晶器底部结晶析出品位为89%的Li2CO3盐5.6Kg。
 实施例5：
将Li+浓度为1.0～1.2 g/L的1000L卤水送入热泵机组冷端，冷冻至-40℃，保持低温0.5小时，在冷端结晶器底部结晶析出品位为70%的NaCl、KCl混盐11.2Kg；将从冷端结晶器中流出的卤水送入热泵机组热端，加热至70℃，保温0.5小时，在热端结晶器底部结晶析出品位为90%的Li2CO3盐5.8Kg。

Claims (6)

1.差别提取盐湖卤水中碳酸锂和NaCl、KCl的系统，其特征在于：所述系统具有用于冷冻卤水的至少一个冷端和加热卤水的至少一个热端，冷端和热端设有独立的卤水入口和卤水出口，冷端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的吸热端，热端内和/或其卤水入口前端设有至少一个热泵的放热端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：冷端和热端的卤水入口和冷端和热端的卤水出口之间设有独立的热交换器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：冷端和热端内独立设有用于结晶的翅片。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：位于冷端内的热泵吸热端和位于热端内的热泵放热端独立覆盖有翅片。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于：翅片表面设有凹槽。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的系统，其特征在于：热泵的吸热端和放热端独立设有盘管。
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