CN203612977U - 一种适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置。装置包括反应罐，反应罐设有卤水入口、卤水出口和出料口，反应罐内设有热交换器，反应罐设有真空泵接口，真空泵接口与真空泵相连，反应罐卤水入口通过管道和卤水预热器相连，卤水出口通过管道和尾卤暂存池相连。本实用新型的装置，可以使卤水更为快速地在较低温度下浓缩，之后在高温下结晶，有效避免了高温浓缩造成碳酸锂提前结晶析出，有利于获得纯度更高的碳酸锂晶体，大大减少了后续纯化处理的难度。本装置是一种纯物理的结晶装置，不会在卤水中引入外源化合物，是一种极为环保的生产装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高效节能的碳酸锂结晶装置，特别涉及一种从盐湖卤水中提取碳酸锂晶体的工业化半自动装置。
背景技术
盐湖中含有多种矿物盐，是矿物盐的一个重要来源，但是盐湖中的矿物盐含量普遍较低，大规模开采利用难度较大。盐湖卤水中的锂盐一般以Li2CO3晶体的形式被开采出来。目前，国内外提取碳酸锂的主要方法有吸附法、溶剂萃取法和碳酸盐沉淀法。这些方法都需要引入化学试剂，会破坏高原脆弱的生态系统。因而，盐湖的主要开采方法是晒盐法。在晒盐法开采矿物盐的过程中，结晶操作直接影响着开采效率。一般而言，盐湖卤水要经历制卤、浓缩、结晶等多个过程，生产周期达10个月之久，生产效率慢。
晒盐法主要是通过太阳池自然蒸发，集中利用太阳能光照提高卤水温度，加速矿物盐析出，但此法严重依赖自然天气，受日照强度、风雨等因素的影响，对于产量的提高具有一定的局限性，还是没有从根本上改变“靠天吃饭”的状况。同时，晒盐法会人为增加盐湖的蒸发量，导致盐湖水位下降，对盐湖地区的生态有一定的破坏。
现有技术中缺乏一种可以高效、环保地从盐湖卤水中提取锂盐的工业化半自动结晶装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种从盐湖卤水中提取锂盐的工业化半自动结晶装置。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，包括反应罐，反应罐设有卤水入口、卤水出口和出料口，反应罐内设有热交换器，反应罐设有真空泵接口，真空泵接口与真空泵相连，反应罐卤水入口通过管道和卤水预热器相连，卤水出口通过管道和尾卤暂存池相连。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有结晶辅助片。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有晶种添加器。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有喷射清洗器。
作为本实用新型的进一步改进，真空泵与冷凝器相连，冷凝器连接至蒸馏水储罐。
作为本实用新型的进一步改进，蒸馏水储罐通过管道连接至喷射清洗器。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐上设有透明的观察窗。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有温度传感器。
作为本实用新型的进一步改进，卤水预热器和尾卤暂存池分别和热泵的放热端和吸热端相连接。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐上设有液位观察仪。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的装置，可以使卤水更为快速地在低温下浓缩，之后在高温下结晶，有效避免了高温浓缩造成碳酸锂提前结晶析出，有利于获得纯度更高的碳酸锂晶体，大大减少了后续纯化处理的难度。本装置是一种纯物理的结晶装置，不会在卤水中引入外源化合物，是一种极为环保的生产装置。
本实用新型装置，可以将浓缩时的水蒸汽冷凝成为蒸馏水，有效回收了其中的水，有助于维持盐湖地区的生态。
结晶辅助片的设置，增加了结晶面积，有助于加速碳酸锂在其上结晶，同时方便收集碳酸锂晶体，有助于提高生产效率。
旋转式晶种添加器的设置，可以方便地根据需要均匀地补充外源晶种，有助于加速碳酸锂结晶，提高生产效率。
喷射式清洗器，可以将反应罐内的结晶颗粒冲洗下来，方便对反应罐进行清洗，避免了晶体沉积对生产的影响。此外，在清洗的同时，可以将碳酸锂晶体中的易溶性杂质进行初步的清除，有助于获得纯度更高的碳酸锂晶体。
观察窗的设置，可以方便地观察罐内的情况，利于操作；液位观察仪的设置，可以方便地观测罐内液面高度，控制生产进程；温度传感器的设置，有助于精确控制罐内的温度，实现自动化生产。
热泵的使用，可以充分将尾卤中的余热回收利用，更有利于节能。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，一种适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，包括反应罐，反应罐设有卤水入口11、卤水出口12和出料口13，反应罐内设有热交换器19，反应罐上设有真空泵接口14，真空泵接口14与真空泵2相连，反应罐卤水入口11通过管道和卤水预热器3相连，卤水出口12通过管道和尾卤暂存池4相连。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有结晶辅助片18。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有晶种添加器15。晶种添加器优选是可旋转的，这样可以更为均匀地向反应罐内添加晶种。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有喷射清洗器16。
作为本实用新型的进一步改进，真空泵5与冷凝器相连，冷凝器连接至蒸馏水储罐5。
作为本实用新型的进一步改进，蒸馏水储罐5通过管道连接至喷射清洗器16。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐上设有透明的观察窗17。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐内设有温度传感器。
作为本实用新型的进一步改进，卤水预热器和尾卤暂存池分别和热泵6的放热端61和吸热端62相连接。
作为本实用新型的进一步改进，反应罐上设有液位观察仪20。
必要的情况下，可在管道内设置水泵7，以促进液体流动。
通过各种传感器和控制电路，本装置可以方便地实现自动化或半自动化生产。
运行时，卤水进入卤水预热器进行加热，之后导入反应罐中，启动真空泵进行减压浓缩，进一步提高卤水中的锂含量，达到设定值后，进行结晶。结晶得到的碳酸锂通过出料口排出，剩余的高温尾卤排入尾卤暂存池中。尾卤中的余热可以通过热泵进行回收，用于预热卤水。
本实用新型的装置，可以使卤水更为快速地在较低温度下浓缩，之后在高温下结晶，有效避免了高温浓缩造成碳酸锂提前结晶析出，有利于获得纯度更高的碳酸锂晶体，大大减少了后续纯化处理的难度。本装置是一种纯物理的结晶装置，不会在卤水中引入外源化合物，是一种极为环保的生产装置。
本实用新型装置，可以将浓缩时的水蒸汽冷凝成为蒸馏水，有效回收了其中的水，有助于维持盐湖地区的生态。
结晶辅助片的设置，增加了结晶面积，有助于加速碳酸锂在其上结晶，同时方便收集碳酸锂晶体，有助于提高生产效率。
旋转式晶种添加器的设置，可以方便地根据需要均匀地补充外源晶种，有助于加速碳酸锂结晶，提高生产效率。
喷射式清洗器，可以将反应罐内的结晶颗粒冲洗下来，方便对反应罐进行清洗，避免了晶体沉积对生产的影响。此外，在清洗的同时，可以将碳酸锂晶体中的易溶性杂质进行初步的清除，有助于获得纯度更高的碳酸锂晶体。
观察窗的设置，可以方便地观察罐内的情况，利于操作；液位观察仪的设置，可以方便地观测罐内液面高度，控制生产进程；温度传感器的设置，有助于精确控制罐内的温度，实现自动化生产。
热泵的使用，可以充分将尾卤中的余热回收利用，更有利于节能。
使用实例1
取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于反应罐中，加热至50℃，抽真空至盐湖水表面气压为42 kPa，持续1小时，然后保温1.5个小时，将上层的尾卤抽到尾卤暂存池内。从蒸馏水储罐中抽取一部分蒸馏水喷射清洗反应罐，然后出料口放出碳酸锂混盐，再用蒸馏水处理，然后进行分离、干燥、称重并检测，得到品位为88%的Li2CO3 527 g。
使用实例2
取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于反应罐中，加热至60℃，抽真空至盐湖水表面气压为45 kPa，持续1小时，然后保温1.5个小时，将上层的尾卤抽到尾卤暂存池内。从蒸馏水储罐中抽取一部分蒸馏水喷射清洗反应罐，然后出料口放出碳酸锂混盐，再用蒸馏水处理，然后进行分离、干燥、称重并检测，得到品位为87%的Li2CO3 574 g。
使用实例3
取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于反应罐中，加热至70℃，抽真空至盐湖水表面气压为49 kPa，持续1小时，然后保温1.5个小时，将上层的尾卤抽到尾卤暂存池内。从蒸馏水储罐中抽取一部分蒸馏水喷射清洗反应罐，然后出料口放出碳酸锂混盐，再用蒸馏水处理，然后进行分离、干燥、称重并检测，得到品位为90%的Li2CO3 631 g。
使用实例4
取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于反应罐中，加热至70℃，抽真空至盐湖水表面气压为51 kPa，持续1小时，然后添加碳酸锂晶种25g，再保温1.5个小时，将上层的尾卤抽到尾卤暂存池内。从蒸馏水储罐中抽取一部分蒸馏水喷射清洗反应罐，然后出料口放出碳酸锂混盐，再用蒸馏水处理，然后进行分离、干燥、称重并检测，得到品位为94%的Li2CO3 729g。整个过程中，卤水加热消耗电能9.5kW·h，抽真空时将卤水维持在70℃消耗电能10.2 kW·h，离心泵消耗电能1.6 kW·h，整个过程共消耗电能21.3 kW·h。
使用实例5
取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于反应罐中，取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）置于预热罐中。将反应罐中卤水加热至70℃，抽真空至盐湖水表面气压为52 kPa，持续1小时，然后添加碳酸锂晶种25g，再在保温1.5个小时，将上层的尾卤抽到尾卤暂存池内。从蒸馏水储罐中抽取一部分蒸馏水喷射清洗反应罐，然后出料口放出碳酸锂混盐，再用蒸馏水处理，然后进行分离、干燥、称重并检测，得到品位为89%的Li2CO3 745g。整个过程中，加热和抽真空消耗电能20.8 kW·h。热泵机组冷端吸收水蒸气和尾卤的预热，使700升的自来水从16.5℃上升到38.1℃，吸收热量17.6 kW·h。热泵运转消耗电能3.5 kW·h，热泵热端对预热罐进行加热的效率为0.7，即热泵可以回收热量9.9 kW·h，一个生产周期实际消耗电能10.9 kW·h。
使用实例6
每次取150升实验盐湖水（Li+浓度为1.5 g/L）进行连续化生产，控制以下参数：卤水的反应温度在70℃；抽真空1小时，真空度为50kPa；添加碳酸锂晶种25g；保温时间1.5个小时。周期性运转5次，平均每个周期可以得到品位为89%的碳酸锂733g，耗电11.4 kW·h。
实验结果表明，利用电能在高温下减压快速蒸发能够大幅度的缩短碳酸锂的结晶时间，提高碳酸锂的结晶效率。
Claims (10)
1.一种适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，包括反应罐，反应罐设有卤水入口、卤水出口和出料口，其特征在于：反应罐内设有热交换器，反应罐设有真空泵接口，真空泵接口与真空泵相连，反应罐卤水入口通过管道和卤水预热器相连，卤水出口通过管道和尾卤暂存池相连。
2.根据权利要求1所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐内设有结晶辅助片。
3.根据权利要求1或2所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐内设有晶种添加器。
4.根据权利要求1或2所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐内设有喷射清洗器。
5.根据权利要求1所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：真空泵与冷凝器相连，冷凝器连接至蒸馏水储罐。
6.根据权利要求5所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：蒸馏水储罐通过管道连接至喷射清洗器。
7.根据权利要求1、2、5或6所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐上设有透明的观察窗。
8.根据权利要求1、2、5或6所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐内设有温度传感器。
9.根据权利要求1、2、5或6所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：卤水预热器和尾卤暂存池分别和热泵的放热端和吸热端相连接。
10.根据权利要求1、2、5或6所述的适用于工业自动化生产的卤水结晶碳酸锂的装置，其特征在于：反应罐上设有液位观察仪。
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