CN218665442U - 从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，原料经预热后进入一次结晶罐，一次晶浆进入冷却稠厚罐，上部清液进入单效氯化锂一次蒸发结晶单元；重相进入一次盐离心机，一次盐离心机的母液回流进入一次循环管；一次盐离心机的固相进入一次盐溶解罐，一次溶解盐进入二次蒸发器；一次结晶罐及二次结晶罐的顶部蒸汽出口均与洗汽塔的入口相连，洗汽塔的出口与一级蒸汽压缩机的入口相连，一级蒸汽压缩机的出口与二次蒸发器壳程入口及二次蒸汽压缩机的入口相连，二次蒸汽压缩机的出口与一次蒸发器壳程入口相连；二次蒸发器壳程出口通过冷凝水溶盐管与一次盐溶解罐的注水口相连。本装置的锂损失率及运行能耗低。

Description

从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置

技术领域

本实用新型涉及一种从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，属于氯化锂提纯技术领域。

背景技术

作为“21世纪的能源金属”，锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、冶金业、核工业冷却剂以及光电等行业。因为锂的原子量很小，所以用锂作阳极的电池具有很高的能量密度。此外，锂电池还具有质量轻、体积小、寿命长、性能好、无污染等优点，因而倍受青睐。近年来，锂在电池领域的应用增长最快，电池领域已经成为全球锂的最大消费领域。现在，锂电池已经被广泛应用到笔记本电脑、手机、数码相机、小型电子器材、航天、机电以及军事通讯等领域。随着电动汽车技术的不断成熟，锂电池也将被广泛应用到汽车行业。

锂产业链上，最上游为锂矿，将锂矿加工成碳酸锂和氢氧化锂等锂盐后，再向下供应加工成深加工锂产品。2020年我国锂原料产量占全球比例仅24％，基础锂盐冶炼产能却高达全球的69％，我国掌握了全球绝大多数的锂加工产能，但锂资源的自供能力明显不足，2020年原料自供率仅32％。锂资源端由于开发条件各异，产能不具备可复制性，扩张周期长、资本开支大，同时受制于部分国家政策的限制，锂资源的获取和控制难度也非常大。我国虽然是锂盐加工大国，但锂盐质地较差且生产加工较困难，锂资源高度依赖进口，且进口矿石主要都来自澳大利亚。虽然国内企业经过多年布局，但锂矿供给仍然受制于人。因此大力发展“盐湖提锂”技术很有必要。

当前，吸附法、化学沉淀、离子交换法、萃取法、纳滤膜法、电渗析等都是一些常用的卤水提锂方法。盐湖卤水成分复杂，盐湖提锂成本由于技术路线差异而有所不同，海外多以盐田浓缩沉淀法为主，但是成本较高。

尽管前端提锂工艺已经做了大量的除杂工艺，但是在进行氯化锂蒸发结晶过程中，溶液中还会残留着大量的钠、钾等成分，如何在制取氯化锂过程中，去除杂质，实现氯化锂与杂质彻底分离，得到高纯度氯化锂，已经成为本领域亟待解决的核心技术问题。

公开号为CN 217526401U的中国实用新型专利，公开了一种从盐湖卤水中生产氯化锂的蒸发结晶装置，包括：MVR预浓缩段，包括依次连接的多段MVR预热器以及连接于最末段MVR预热器的MVR加热器；MED结晶段，包括至少一级蒸发效、一级氯化钠结晶效和一级氯化锂结晶效；MVR蒸发器、一级蒸发效与一级氯化钠结晶效依次连接，氯化钠结晶效的出料口经晶浆罐与离心机连接，氯化钠离心机的母液出口经母液罐与一级氯化锂结晶效连接，氯化钠离心机的固体料出口经洗盐罐出口与洗盐离心机入料口连接，洗盐离心机的母液出口经洗盐母液罐出口与MVR预浓缩段进料口连接；氯化锂结晶效的出料口经氯化锂晶浆罐与氯化锂离心机连接，氯化锂离心机的母液出口与氯化锂结晶效的入料口连接。该技术方案仍存在氯化锂纯度不高，锂的损失率高，装置运行能耗高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，设备投资少，装置操作简单，锂损失率及运行能耗低，可提高经济效益。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，包括原料管，原料管的出口与进料罐的入口相连，所述进料罐的出口通过原液进料泵与预热器的冷侧入口相连，预热器的冷侧出口与一次结晶罐的进料口相连，一次结晶罐的晶浆循环出口通过一次循环泵及一次蒸发器与一次结晶罐的晶浆循环入口相连；

一次结晶罐的晶浆出口通过一次晶浆泵与冷却稠厚罐的入口相连，所述冷却稠厚罐的上部清液出口通过富锂清液外送泵与单效氯化锂一次蒸发结晶单元相连；冷却稠厚罐的重相出口与一次盐离心机的入口相连，一次盐离心机的母液出口与一次盐母液罐的入口相连，一次盐母液罐的出口通过一次母液泵及一次母液回流管与所述一次循环泵的入口管道相连；一次盐离心机的固相出口与一次盐溶解罐的入口相连，一次盐溶解罐的出口通过二次盐进料泵与二次蒸发器的入口管道相连，二次蒸发器的出口与二次结晶罐的晶浆循环入口相连，一次结晶罐及二次结晶罐均为OSLO结晶器，二次结晶罐的晶浆循环出口通过二次循环管与二次循环泵的入口相连，二次循环泵的出口与所述二次蒸发器的入口管道相连；

一次结晶罐及二次结晶罐的顶部蒸汽出口均与洗汽塔的入口相连，洗汽塔的出口与一级蒸汽压缩机的入口相连，一级蒸汽压缩机的出口与所述二次蒸发器壳程入口及二次蒸汽压缩机的入口相连，所述二次蒸汽压缩机的出口与所述一次蒸发器壳程入口相连；所述二次蒸发器壳程出口通过冷凝水溶盐管与所述一次盐溶解罐的注水口相连。

作为本实用新型的改进，所述一次蒸发器壳程出口与冷凝水罐的入口相连，所述冷凝水罐的出口通过冷凝水泵与所述预热器的热侧入口相连，所述预热器的热侧出口与冷凝水收集管相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述冷却稠厚罐的夹套入口与盐湖原卤供液管相连，所述冷却稠厚罐的夹套出口与盐湖原卤出液管相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述二次结晶罐的晶浆出口通过二次晶浆泵与二次盐稠厚罐的入口相连，所述二次盐稠厚罐的底部出口与二次盐离心机的入口相连，所述二次盐离心机的固相出口与结晶盐溜管相连；所述二次盐离心机的母液出口与二次盐母液罐的入口相连，二次盐母液罐的出口与二次母液泵的入口相连，二次母液泵的出口与二次母液回流管及二次母液外排管相连，所述二次母液回流管与所述二次循环泵的入口管道相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述二次母液外排管的出口也与所述单效氯化锂一次蒸发结晶单元的进料口相连，所述单效氯化锂一次蒸发结晶单元的晶浆出口与单效氯化锂二次蒸发结晶单元相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、本装置采用螺杆压缩机MVR蒸发结晶技术，相对于用蒸汽作为加热热源的多效蒸发，能够降低1/3的运行成本，设备投资更少，工艺简单；

2、氯化钠盐浆采用原料卤水进行降温，再降温过程中，氯化钠进一步析出，富锂母液中氯化钠含量更低，氯化锂蒸发纯度更高；

3、采用二次汽洗汽塔，洗掉二次汽中夹带的富锂溶液液滴，锂的回收率更高；

4、氯化钠采用重结晶，相对于洗盐，重结晶氯化钠纯度更高，洗盐母液再去氯化锂蒸发，锂的收率更高；

5、由于氯化锂在蒸发过程中物料的沸点升≥50℃，普通的蒸汽压缩机无法提供足够的温升，本装置采用两台压缩机串联，分级利用的方式，实现MVR蒸发结晶，同时利用一次蒸发与二次蒸发物料的沸点不同，分级利用压缩机的温升，降低系统的运行能耗；

6、本装置的副产氯化钠结晶盐能够满足GB/T5462-2015 工业盐氯化钠理化指标中工业干盐一级品，减少或者不外排其他的废弃污染物，提高经济效益，保护环境；

7、本装置能够得到高纯度氯化锂，纯度能够达到精品氯化锂纯度为≥98%,同时锂的损失率低至≤0.5%，彻底解决提锂过程中氯化锂纯度不高的技术问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置的流程图；

图中：1.进料罐；2.预热器；3.冷凝水罐；4.一次结晶罐；5.一次蒸发器；6.冷却稠厚罐；7.一次盐离心机；8.一次盐母液罐；9.一次盐溶解罐；10.二次结晶罐；11.二次蒸发器；12.二次盐稠厚罐；13.二次盐离心机；14.二次盐母液罐；15.洗汽塔；16.一级蒸汽压缩机；17.二次蒸汽压缩机；18.单效氯化锂一次蒸发结晶单元；19.单效氯化锂二次蒸发结晶单元；

B1.原液进料泵；B2.冷凝水泵；B3.一次循环泵；B4.一次母液泵；B5.一次晶浆泵；B6.二次盐进料泵；B7.富锂清液外送泵；B8.二次循环泵；B9.二次母液泵；B10.二次晶浆泵；B11.洗涤循环泵；

G1.原料管；G2.一次母液回流管；G3.冷凝水收集管；G4.盐湖原卤供液管；G5.盐湖原卤出液管；G6.冷凝水溶盐管；G7.二次母液回流管；G8.二次母液外排管；G9.结晶盐溜管。

具体实施方式

在本实用新型的以下描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，包括进料罐1、预热器2、冷凝水罐3、一次结晶罐4、一次蒸发器5、冷却稠厚罐6、一次盐离心机7、一次盐母液罐8、一次盐溶解罐9、二次结晶罐10、二次蒸发器11、二次盐稠厚罐12、二次盐离心机13、二次盐母液罐14、洗汽塔15、一级蒸汽压缩机16和二次蒸汽压缩机17。

原料管G1的出口与进料罐1的入口相连，进料罐1的出口通过原液进料泵B1与预热器2的冷侧入口相连，预热器2的冷侧出口与一次结晶罐4的进料口相连，一次结晶罐4的晶浆循环出口通过一次循环泵B3及一次蒸发器5与一次结晶罐4的晶浆循环入口相连；一次结晶罐4为OSLO结晶器，一次结晶罐4的晶浆出口通过一次晶浆泵B5与冷却稠厚罐6的入口相连。冷却稠厚罐6的夹套入口与盐湖原卤供液管G4相连，冷却稠厚罐6的夹套出口与盐湖原卤出液管G5相连，采用湖中的原卤作为冷却介质，对一次结晶的晶浆进行冷却。

冷却稠厚罐6的上部清液出口通过富锂清液外送泵B7与单效氯化锂一次蒸发结晶单元18的进料口相连，单效氯化锂一次蒸发结晶单元18的晶浆出口与单效氯化锂二次蒸发结晶单元19相连。

除杂后的富锂溶液经过预热器2进行预热后，进入一次结晶罐4，在一次结晶罐4内，随着蒸发的进行，氯化锂不断被浓缩，氯化钠浓缩至饱和开始析出，直到氯化锂浓度达到43.28%，此时氯化钠的浓度为0.9%，然后通过一次晶浆泵B5将盐浆打入冷却稠厚罐6中，冷源采用初始的富锂母液，对盐浆进行降温冷却至30℃，由于温度变化，氯化钠溶解度再次降低，再次析出一部分氯化钠，此时溶液组成为：氯化锂43.6%，氯化钠0.2%。

冷却稠厚罐6的重相出口与一次盐离心机7的入口相连，一次盐离心机7的母液出口与一次盐母液罐8的入口相连，一次盐母液罐8的出口通过一次母液泵B4及一次母液回流管G2与一次循环泵B3的入口管道相连。

降温后的盐浆进入一次离心机分离出析出氯化钠固体，分离后的母液进入母液罐暂存，由一次母液泵B4送回一次蒸发循环管维持物料平衡，一次循环液进入一次结晶罐4进行蒸发结晶，控制蒸发温度≥110℃，随着蒸发的进行，氯化钠在一次结晶罐4内开始析出。

冷却稠厚罐6的上部清液通过富锂清液外送泵B7打入单效氯化锂一次蒸发结晶单元18进行氯化锂粗品蒸发结晶。单效氯化锂一次蒸发结晶单元18分离出的粗品氯化锂纯度为≥92%进入溶解罐回溶，采用一次蒸发产生冷凝水进行溶解，降低系统运行能耗。蒸发器热源采用高温蒸汽直接加热，结晶罐产生的二次蒸汽经过冷凝器，冷凝产生的冷凝水作为粗品溶解水。

纯度≥92%的粗品氯化锂进入单效氯化锂二次蒸发结晶单元19继续蒸发结晶，分离出的精品氯化锂纯度为≥98%,同时锂的损失率低至≤0.5%。

一次盐离心机7的固相出口与一次盐溶解罐9的入口相连，二次蒸发器11壳程出口通过冷凝水溶盐管G6与一次盐溶解罐9的注水口相连，一次盐溶解罐9的出口通过二次盐进料泵B6与二次蒸发器11的入口管道相连，二次蒸发器11的出口与二次结晶罐10的晶浆循环入口相连二次结晶罐10也为OSLO结晶器，二次结晶罐10的晶浆循环出口通过二次循环管与二次循环泵B8的入口相连，二次循环泵B8的出口与二次蒸发器11的入口管道相连。

一次蒸发产生的氯化钠固体盐，进入一次盐溶解罐9，利用二次蒸发产生的冷凝水，对结晶盐进行溶解，溶解后的溶液通过二次盐进料泵B6打入二次蒸发循环管，并进入二次结晶罐10进行重结晶，以提高氯化钠结晶盐的纯度，同时减少氯化锂的损失率。

一次结晶罐4及二次结晶罐10的顶部蒸汽出口均与洗汽塔15的入口相连，洗汽塔15的出口与一级蒸汽压缩机16的入口相连，一级蒸汽压缩机16的出口与二次蒸发器11壳程入口及二次蒸汽压缩机17的入口相连，二次蒸汽压缩机17的出口与一次蒸发器5壳程入口相连。

一次蒸发器5壳程出口与冷凝水罐3的入口相连，冷凝水罐3的出口通过冷凝水泵B2与预热器2的热侧入口相连，预热器2的热侧出口与冷凝水收集管G3相连。

一次结晶罐4与二次结晶罐10产生的二次蒸汽均进入洗汽塔15，洗涤循环泵B11循环喷淋，对二次汽进行洗涤，然后进入一级蒸汽压缩机16进行一级升温，将二次汽的温度从90℃升温至118℃，升温后的二次蒸汽分为两支，一支进入二次蒸发器11作为加热热源持续加热，产生的蒸汽冷凝水进入一次盐溶解罐9用来溶解一次盐。

另外一支蒸汽进入二级蒸汽压缩机17再次升温，将二次汽温度从118℃升温至160℃，作为一次蒸发器5的加热热源持续加热，产生的冷凝水进入冷凝水罐3收集，然后由冷凝水泵B2送入预热器2的热侧，对初始进料进行预热后外排回用。由于普通压缩机无法满足温升需求，蒸汽压缩机采用双螺杆式蒸汽压缩机。

二次结晶罐10的晶浆出口通过二次晶浆泵B10与二次盐稠厚罐12的入口相连，二次盐稠厚罐12的底部出口与二次盐离心机13的入口相连，二次盐离心机13的固相出口与结晶盐溜管G9相连。物料在二次结晶罐10中不断地被浓缩，直至溶液饱和析出大量的氯化钠晶体，通过二次晶浆泵B10打入二次盐稠厚罐12增稠，增稠后进入二次离心机进行固液分离，分离产生的氯化钠经过干燥后纯度达到工业盐结晶盐GB/T5462-2015 工业盐氯化钠理化指标中工业干盐一级品。

二次盐离心机13的母液出口与二次盐母液罐14的入口相连，二次盐母液罐14的出口与二次母液泵B9的入口相连，二次母液泵B9的出口与二次母液回流管G7及二次母液外排管G8相连，二次母液回流管G7与二次循环泵B8的入口管道相连。二次母液外排管G8的出口也与单效氯化锂一次蒸发结晶单元18的进料口相连。

二次离心机的母液进入二次盐母液罐14暂存，通过二次母液泵B9一部分返回二次结晶罐10维持物料平衡，另一部分外排至单效氯化锂一次蒸发结晶单元18进行氯化锂蒸发结晶。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，非因此局限本实用新型的专利保护范围，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。除上述实施例外，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还可以有其他实施方式。本实用新型还会有各种变化和改进，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (5)

1.一种从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，包括原料管，原料管的出口与进料罐的入口相连，其特征在于：所述进料罐的出口通过原液进料泵与预热器的冷侧入口相连，预热器的冷侧出口与一次结晶罐的进料口相连，一次结晶罐的晶浆循环出口通过一次循环泵及一次蒸发器与一次结晶罐的晶浆循环入口相连；

一次结晶罐的晶浆出口通过一次晶浆泵与冷却稠厚罐的入口相连，所述冷却稠厚罐的上部清液出口通过富锂清液外送泵与单效氯化锂一次蒸发结晶单元相连；冷却稠厚罐的重相出口与一次盐离心机的入口相连，一次盐离心机的母液出口与一次盐母液罐的入口相连，一次盐母液罐的出口通过一次母液泵及一次母液回流管与所述一次循环泵的入口管道相连；一次盐离心机的固相出口与一次盐溶解罐的入口相连，一次盐溶解罐的出口通过二次盐进料泵与二次蒸发器的入口管道相连，二次蒸发器的出口与二次结晶罐的晶浆循环入口相连，一次结晶罐及二次结晶罐均为OSLO结晶器，二次结晶罐的晶浆循环出口通过二次循环管与二次循环泵的入口相连，二次循环泵的出口与所述二次蒸发器的入口管道相连；

一次结晶罐及二次结晶罐的顶部蒸汽出口均与洗汽塔的入口相连，洗汽塔的出口与一级蒸汽压缩机的入口相连，一级蒸汽压缩机的出口与所述二次蒸发器壳程入口及二次蒸汽压缩机的入口相连，所述二次蒸汽压缩机的出口与所述一次蒸发器壳程入口相连；所述二次蒸发器壳程出口通过冷凝水溶盐管与所述一次盐溶解罐的注水口相连。

2.根据权利要求1所述的从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，其特征在于：所述一次蒸发器壳程出口与冷凝水罐的入口相连，所述冷凝水罐的出口通过冷凝水泵与所述预热器的热侧入口相连，所述预热器的热侧出口与冷凝水收集管相连。

3.根据权利要求1所述的从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，其特征在于：所述冷却稠厚罐的夹套入口与盐湖原卤供液管相连，所述冷却稠厚罐的夹套出口与盐湖原卤出液管相连。

4.根据权利要求1所述的从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，其特征在于：所述二次结晶罐的晶浆出口通过二次晶浆泵与二次盐稠厚罐的入口相连，所述二次盐稠厚罐的底部出口与二次盐离心机的入口相连，所述二次盐离心机的固相出口与结晶盐溜管相连；所述二次盐离心机的母液出口与二次盐母液罐的入口相连，二次盐母液罐的出口与二次母液泵的入口相连，二次母液泵的出口与二次母液回流管及二次母液外排管相连，所述二次母液回流管与所述二次循环泵的入口管道相连。

5.根据权利要求4所述的从富锂盐湖中提取高纯度氯化锂及氯化钠的装置，其特征在于：所述二次母液外排管的出口也与所述单效氯化锂一次蒸发结晶单元的进料口相连，所述单效氯化锂一次蒸发结晶单元的晶浆出口与单效氯化锂二次蒸发结晶单元相连。

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