CN205850402U - 一种硫酸锂浓缩液的生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种硫酸锂浓缩液的生产装置，包括膜浓缩装置和精密过滤装置，膜浓缩装置包括第一错流过滤器和液体泵，第一错流过滤器包括第一外壳和将第一外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔的浓缩膜，第一外壳上设有均与所述浓缩腔连通的料液入口、第一浓缩液出口以及与所述滤液腔连通的透过液出口；所述精密过滤装置包括第二错流过滤器，所述第二错流过滤器包括第二外壳和将第二外壳内腔分为滤前腔和滤后腔的过滤膜，第二外壳上设有与所述滤前腔连通的浓缩液入口和与所述滤后腔连通的第二浓缩液出口，浓缩液入口通过管道与第一浓缩液出口连通。本实用新型具有收率高、纯度高、能源消耗小、成本低、处理难度小、效率高和无污染等优点。

Description

一种硫酸锂浓缩液的生产装置

技术领域

本实用新型涉及锂盐生产技术领域，具体涉及一种硫酸锂浓缩液的生产装置。

背景技术

锂是一种重要的战略性资源物质，是现代高科技产品不可或缺的重要原料。我国探明的锂资源总储量居世界第二位，但锂产量只占全球总产量的5％左右，是锂产品的净进口国。

碳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。碳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，国外主要采用盐湖卤水提取工艺生产碳酸锂，我国则主要采用固体矿石提取工艺。虽然我国也在积极开采盐湖锂资源，但由于技术、资源等因素的限制，开发速度相对缓慢。

矿石提取锂主要是采用锂辉石、锂云母等固体锂矿石生产碳酸锂和其他锂产品。从矿石中提取锂资源的历史悠久，技术也较成熟，主要生产工艺有石灰烧结法和硫酸法，其中硫酸法是目前使用的主要方法。

而在目前硫酸法生产碳酸锂生产过程中，在除杂后进行板框过滤和蒸发浓缩，之后再进行沉锂等后续操作，最终制得成品。蒸发浓缩具有以下缺点：

(1)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。

(2)该蒸发浓缩工艺所需设备较多，维护成本和难度较高；

(3)蒸发浓缩浪费水资源的同时还对环境造成污染，不利于企业的可持续健康发展。

(4)浓缩得到的硫酸锂浓缩液浓度较高，同时里面的固体杂质的含量也会随之增高，而影响到产品的纯度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种硫酸锂浓缩液的生产装置，具有收率高、纯度高、能源消耗小、成本低、处理难度小、节约时间、效率高和无污染等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种硫酸锂浓缩液的生产装置，该生产装置包括膜浓缩装置和精密过滤装置；

所述膜浓缩装置包括第一错流过滤器和使硫酸锂浓缩液流动进入第一错流过滤器的液体泵，所述第一错流过滤器包括第一外壳和设置在第一外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜将第一外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述第一外壳上设置有料液入口、第一浓缩液出口和透过液出口，所述料液入口、第一浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口与所述滤液腔连通；

所述精密过滤装置包括第二错流过滤器，所述第二错流过滤器包括第二外壳和设置在第二外壳内部的过滤膜，所述过滤膜将第二外壳内腔分为滤前腔和滤后腔，所述第二外壳上设置有浓缩液入口和第二浓缩液出口，所述浓缩液入口与所述滤前腔连通，所述第二浓缩液出口与所述滤后腔连通，所述浓缩液入口通过管道与所述第一浓缩液出口连通。

采用上述技术方案的有益效果为：采用膜浓缩装置对硫酸锂溶液中的锂离子进行拦截，将多余的水分分离出去，提高硫酸锂溶液中总的锂离子含量，浓缩得到硫酸锂浓缩液，而分离得到的透过液其纯净度较高，可以继续循环应用到生产过程中，并采用精密过滤装置对浓缩得到的硫酸锂浓缩液进行精密过滤，除去硫酸锂浓缩液中的固体杂质和一些大分子溶质类杂质，使硫酸锂浓缩液具有较高的纯度；与现有技术中的生产工艺相比，本实用新型采用的膜浓缩技术具有能源消耗小、生产成本低、浓缩效率高、处理难度小、环境污染小、产品收率高等优点，并且在浓缩之后进行精密过滤，保证了生产得到的硫酸锂浓缩液具有优良的品质和较高的纯度。本实用新型的浓缩和过滤过程中均采用错流过滤器，溶液平行于浓缩膜的膜面流动，在流经浓缩膜的膜面时产生的剪切力能够将浓缩膜的膜面滞留的溶质带走，因此能够很好地保证浓缩的浓度和过滤精度，同时保证了浓缩膜和过滤膜的过滤通量。

作为优选，所述浓缩膜为RO膜或者NF膜，所述过滤膜为UF膜或者MF膜。

采用上述技术方案的有益效果为：利用RO膜或者NF膜能够有效的拦截硫酸锂溶液中的锂离子，保证对硫酸锂溶液具有良好的浓缩效果；由于UF膜和MF膜的过滤精度均比较高，利用UF膜或者MF膜作为过滤膜能够对硫酸锂溶液中经浓缩后含量增加的杂质进行有效过滤，提高硫酸锂浓缩液的纯度。

进一步地，所述浓缩膜为DTRO膜。

采用上述技术方案的有益效果为：DTRO膜即碟管式反渗透膜，在压力的作用下，基本只有水分子透过DTRO膜，保证了对锂离子的有效拦截，对溶液的浓缩倍数高，并且能有效减少膜的结垢，膜污染较轻，清洗周期长，同时DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命，因此利用DTRO膜更加利于保持第一错流过滤器的浓缩的稳定性。

作为优选，该生产装置还包括料液槽和浓缩液收集箱，所述液体泵通过管道与所述料液槽连通，所述浓缩液收集箱通过管道与所述第二浓缩液出口连通。

采用上述技术方案的有益效果为：液体泵工作使料液槽内的硫酸锂溶液流入第一错流过滤器进行浓缩后，得到硫酸锂浓缩液，硫酸锂浓缩液流入第二错流过滤器进行过滤，过滤后的硫酸锂浓缩液进入浓缩液收集箱进行存储。

作为优选，所述液体泵为低压泵，所述膜浓缩装置还包括保安过滤器和循环泵，所述低压泵、保安过滤器、循环泵和所述料液入口通过管道依次连通，所述第一浓缩液出口还通过管道连通所述循环泵。

采用上述技术方案的有益效果为：低压泵使料液槽内的硫酸锂溶液进入保安过滤器进行过滤，保安过滤器可以防止外部的大颗粒杂质进入而污染硫酸锂溶液；循环泵对硫酸锂溶液进行增压，增压后的硫酸锂溶液从料液副口进入第一错流过滤器的浓缩腔内，水分子透过浓缩膜进入滤液腔，达到对浓缩腔内的硫酸锂溶液进行浓缩的目的，经浓缩得到的硫酸锂浓缩液如果浓度未达到浓度要求时，可以再次经循环泵增压进入到第一第一错流过滤器的浓缩腔内进行浓缩。

作为优选，所述浓缩液出口设置有用于检测硫酸锂浓缩液浓度的液体浓度传感器。

采用上述技术方案的有益效果为：通过液体浓度传感器可以检测硫酸锂浓缩液是否达到了浓缩的浓度要求。

作为优选，在所述第一浓缩液出口与所述浓缩液入口连通的管道上设置有第一阀门，在所述第一浓缩液出口与循环泵连通的管道上设置有第二阀门，当所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开时，所述第一浓缩液出口与所述循环泵连通，当所述第二阀门关闭，所述第一阀门打开时，所述第一浓缩液出口与所述浓缩液入口连通。

采用上述技术方案的有益效果为：当液体浓度传感器检测到从第一浓缩液出口流出的硫酸锂浓缩液的浓度未达到浓缩要求之前，第一阀门始终保持关闭状态，第二阀门打开，从第一浓缩液出口流出的硫酸锂浓缩液继续流向循环泵方向然后再次进入错流过滤器进行浓缩，如此循环往复，直至液体浓度传感器检测到从第一浓缩液出口流出的硫酸锂浓缩液的浓度达到浓缩要求之后，第一阀门打开，第二阀门关闭，从第一浓缩液出口流出的硫酸锂浓缩液即可流入第二错流过滤器内进行精密过滤。

作为优选，在所述料液槽与低压泵连通的管道上设置有液体流量传感器，在所述保安过滤器与循环泵之间的管道上设置有第三阀门，当所述第二阀门打开，所述第三阀门关闭时，所述循环泵与所述第一浓缩液出口连通，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电磁阀。

采用上述技术方案的有益效果为：这样在料液槽排空后，仅对未达到浓缩要求的硫酸锂浓缩液进行循环浓缩，此时即可关闭第三阀门，并关闭低压泵，减少能源的浪费，同时也避免硫酸锂浓缩液向料液槽方向倒流第一阀门、第二阀门和第三阀门均采用电磁阀，可以实现对各个阀门的打开和关闭动作的自动控制。

作为优选，在所述第一浓缩液出口和浓缩液入口连通的管道上设置有减压泵。

采用上述技术方案的有益效果为：减压泵起到降低进入第二错流过滤器内的硫酸锂浓缩液的压力，保证过滤的精度，同时也可以起到保护过滤膜的作用，避免过大的压力对过滤膜造成损坏，延长过滤膜的使用寿命。

作为优选，所述膜浓缩装置还包括透过液收集箱，所述透过液收集箱通过管道与所述透过液出口连通，所述透过液收集箱与透过液出口连通的管道上设置有第四阀门，所述第一外壳上设置有与所述滤液腔连通的清洗接口，所述清洗接口外接清洗管，所述清洗管上设置有清洗阀门，所述清洗接口和第四阀门均为电磁阀。

采用上述技术方案的有益效果为：通过清洗接口连接清洗装置，可以定期对浓缩膜进行清洗，进一步保证了浓缩膜的过滤通量；清洗阀门和第四阀门采用电磁阀可以实现自动控制打开和关闭的动作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、料液槽，2、液体流量传感器，3、低压泵，4、保安过滤器，5、第三阀门，6、循环泵，7、第一错流过滤器，8、透过液收集箱，9、第四阀门，10、液体浓度传感器，11、第一阀门，12、第二阀门，13、减压泵，14、第二错流过滤器，15、浓缩液收集箱，100、膜浓缩装置，200、精密过滤装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1所示，一种硫酸锂浓缩液的生产装置，该生产装置包括依次连接的料液槽1、膜浓缩装置100、精密过滤装置200和浓缩液收集箱15。

所述精密过滤装置200包括第二错流过滤器14和减压泵13。所述第二错流过滤器14包括第二外壳和设置在第二外壳内部的过滤膜，所述过滤膜为UF膜(即超滤膜)或者MF膜(即微滤膜)，在压力的作用下，水和硫酸锂溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等(主要是硫酸钙等杂质)由于筛分作用被截留，从而使硫酸锂浓缩液得到净化。在本实施例中，所述过滤膜优选采用UF膜。

所述过滤膜将第二外壳内腔分为滤前腔和滤液腔，所述第二外壳上还设置有浓缩液入口和第二浓缩液出口，所述浓缩液入口与所述滤前腔连通，所述第二浓缩液出口与所述滤后腔连通，所述第二浓缩液出口与所述浓缩液收集箱15通过管道连接。

所述膜浓缩装置100包括液体泵、保安过滤器4、第三阀门5、循环泵6、第一错流过滤器7、第四阀门9、透过液收集箱8、液体浓度传感器10、第一阀门11和第二阀门12，所述液体泵为低压泵3。所述料液槽1、低压泵3、保安过滤器4、第三阀门5和循环泵6的进口通过管道依次连接，在所述料液槽1与低压泵3连通的管道上设置有液体流量传感器2。

所述第一错流过滤器7包括第一外壳和设置在第一外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜为RO膜(即反渗透膜)，在压力的作用下，基本只有水分子透过浓缩膜，保证了对锂离子的有效拦截。所述浓缩膜也可以采用NF膜(即纳滤膜)，其浓缩倍数相对采用RO膜更低，适用于浓缩浓度要求低的硫酸锂溶液的生产。在本实施例中，所述浓缩膜优选采用DTRO膜。DTRO膜即碟管式反渗透膜，适合于处理过滤高浓度的液体，能有效减少膜的结垢，膜污染较轻，清洗周期长，同时DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命，因此利用DTRO膜更加利于保持第一错流过滤器7过滤浓缩的稳定性。

所述浓缩膜将第一外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述第一外壳上还设置有料液入口、第一浓缩液出口、透过液出口和清洗接口，所述料液入口、第一浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口、清洗接口均与所述滤液腔连通。

所述循环泵6的出口通过管道与所述料液入口连接，所述透过液收集箱8通过管道与所述透过液出口连接，所述第四阀门9设置在所述透过液收集箱8与透过液出口连通的管道上，所述清洗接口外接清洗管，所述清洗管上设置有清洗阀门(清洗管道和清洗阀门未在图中示出，清洗管道和清洗阀门均为现有技术中的部件，二者在本实用新型中的设置，本领域技术人员根据说明书中本部分的描述即可充分理解并重现其结构)。

所述液体浓度传感器10设置在所述第一浓缩液出口处，对第一浓缩液出口处的硫酸锂浓缩液进行浓度检测。所述第一浓缩液出口还设置有一端与其连通的管道，该管道另一端通过三通接头另外连接两根管道，该两根管道中的其中一根上设置所述第一阀门11并连通至所述第二错流过滤器14的浓缩液入口，另一根上设置所述第二阀门12并连通至所述第三阀门5与循环泵6之间的管道。所述减压泵13设置在所述第一阀门11与第二错流过滤器14的浓缩液入口连通的管道上。

作为优选，所述清洗阀门、第四阀门9、第一阀门11、第二阀门12和第三阀门5均为电磁阀。

本实用新型的生产装置配置有控制系统，该控制系统可以接收液体流量传感器2和液体浓度传感器10的信号，并可以对低压泵3、循环泵6、减压泵13、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门5、第四阀门9和清洗阀门进行自动控制。

使用本实用新型的生产装置进行硫酸锂浓缩液的生产时，所述控制系统控制低压泵3工作使料液槽1内的硫酸锂溶液进入保安过滤器4，防止外部的大颗粒杂质进入而污染硫酸锂溶液，此时第三阀门5处于打开状态，同时循环泵6工作对硫酸锂溶液进行增压，增压后的硫酸锂溶液从料液入口进入第一错流过滤器7的浓缩腔内，水分子透过浓缩膜进入滤液腔，达到对浓缩腔内的硫酸锂溶液进行浓缩的目的。

在整个浓缩过程中，控制系统控制第四阀门9保持打开状态，使滤液腔连通透过液收集箱8，浓缩得到的滤过液可以从滤过液出口流入透过液收集箱8进行保存。浓缩得到的硫酸锂浓缩液从第一浓缩液出口流出，当液体浓度传感器10检测到硫酸锂溶液未达到浓度要求时，所述控制系统控制所述第一阀门11关闭，控制所述第二阀门12打开，所述第一浓缩液出口与所述循环泵6连通，未达到浓度要求的硫酸锂浓缩液再次进入第一错流过滤器7内进行浓缩，这样避免未达到浓度要求的硫酸锂浓缩液流向第二错流过滤器14中，此时减压泵13不工作；当液体浓度传感器10检测到硫酸锂浓缩液已达到浓度要求时，所述控制系统控制所述第二阀门12关闭，控制所述第一阀门11打开，所述浓缩液出口与减压泵13以及第二错流过滤器14连通，同时控制系统控制减压泵13开始工作，达到浓度要求的硫酸锂浓缩液即可流向第二错流过滤器14进行过滤，经第二错流过滤器14过滤后的硫酸锂浓缩液从第二浓缩液出口流入浓缩液收集箱15内进行保存。

在料液槽11排空后，液体流量传感器2检测不到液体通过，所述控制系统控制所述第三阀门5关闭，并控制低压泵3停止工作。此时，硫酸锂浓缩液仅进行循环浓缩工作，这样既减少了能源的浪费，同时也避免硫酸锂浓缩液向料液槽1方向倒流。

为了保证浓缩膜的膜通量，延长浓缩膜的使用寿命，需要定期对浓缩膜进行清洗，通过清洗接口外接清洗装置，清洗时，所述控制系统控制所述清洗阀门打开，控制所述第四阀门9关闭，避免清洗液从透过液出口流出。

另外，也可以在第二外壳上设置清洗接口，并设置阀门，连接清洗装置对过滤膜进行定期的清洗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，该生产装置包括膜浓缩装置(100)和精密过滤装置(200)；

所述膜浓缩装置(100)包括第一错流过滤器(7)和使硫酸锂浓缩液流动进入第一错流过滤器(7)的液体泵，所述第一错流过滤器(7)包括第一外壳和设置在第一外壳内部的浓缩膜，所述浓缩膜将第一外壳内腔分为浓缩腔和滤液腔，所述第一外壳上设置有料液入口、第一浓缩液出口和透过液出口，所述料液入口、第一浓缩液出口均与所述浓缩腔连通，所述透过液出口与所述滤液腔连通；

所述精密过滤装置(200)包括第二错流过滤器(14)，所述第二错流过滤器(14)包括第二外壳和设置在第二外壳内部的过滤膜，所述过滤膜将第二外壳内腔分为滤前腔和滤后腔，所述第二外壳上设置有浓缩液入口和第二浓缩液出口，所述浓缩液入口与所述滤前腔连通，所述第二浓缩液出口与所述滤后腔连通，所述浓缩液入口通过管道与所述第一浓缩液出口连通。

2.根据权利要求1所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述浓缩膜为RO膜或者NF膜，所述过滤膜为UF膜或者MF膜。

3.根据权利要求2所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述浓缩膜为DTRO膜。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，该生产装置还包括料液槽(1)和浓缩液收集箱(15)，所述液体泵通过管道与所述料液槽(1)连通，所述浓缩液收集箱(15)通过管道与所述第二浓缩液出口连通。

5.根据权利要求4所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述液体泵为低压泵(3)，所述膜浓缩装置(100)还包括保安过滤器(4)和循环泵(6)，所述低压泵(3)、保安过滤器(4)、循环泵(6)和所述料液入口通过管道依次连通，所述第一浓缩液出口还通过管道连通所述循环泵(6)。

6.根据权利要求5所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述浓缩液出口设置有用于检测硫酸锂浓缩液浓度的液体浓度传感器(10)。

7.根据权利要求6所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，在所述第一浓缩液出口与所述浓缩液入口连通的管道上设置有第一阀门(11)，在所述第一浓缩液出口与循环泵(6)连通的管道上设置有第二阀门(12)，当所述第一阀门(11)关闭，所述第二阀门(12)打开时，所述第一浓缩液出口与所述循环泵(6)连通，当所述第二阀门(12)关闭，所述第一阀门(11)打开时，所述第一浓缩液出口与所述浓缩液入口连通。

8.根据权利要求7所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，在所述料液槽(1)与低压泵(3)连通的管道上设置有液体流量传感器(2)，在所述保安过滤器(4)与循环泵(6)之间的管道上设置有第三阀门(5)，当所述第二阀门(12)打开，所述第三阀门(5)关闭时，所述循环泵(6)与所述第一浓缩液出口连通，所述第一阀门(11)、第二阀门(12)和第三阀门(5)均为电磁阀。

9.根据权利要求1至3中任意一项所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述第一浓缩液出口和浓缩液入口连通的管道上设置有减压泵(13)。

10.根据权利要求1至3中任意一项所述的硫酸锂浓缩液的生产装置，其特征在于，所述膜浓缩装置(100)还包括透过液收集箱(8)，所述透过液收集箱(8)通过管道与所述透过液出口连通，所述透过液收集箱(8)与透过液出口连通的管道上设置有第四阀门(9)，所述第一外壳上设置有与所述滤液腔连通的清洗接口，所述清洗接口外接清洗管，所述清洗管上设置有清洗阀门，所述清洗接口和第四阀门(9)均为电磁阀。