CN219839479U - 一种锂钠钾硼联产系统和电池级碳酸锂的生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及废弃卤水再利用技术领域，具体而言，涉及一种锂钠钾硼联产系统和电池级碳酸锂的生产系统。所述锂钠钾硼联产系统包括依次相连接的第一纳滤系统、反渗透浓缩装置、除杂反应装置、第二纳滤系统、蒸发装置、第一冷冻结晶装置、第三纳滤系统和沉锂反应装置；所述第一纳滤系统包括依次相连接的一级纳滤装置、二级纳滤装置和三级纳滤装置；所述第二纳滤系统包括一段纳滤装置，以及分别与所述一段纳滤装置相连接的二段纳滤装置和三段纳滤装置；所述三段纳滤装置还连接有第二冷冻结晶装置。该锂钠钾硼联产系统可以实现碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的联产。
Description
技术领域
本实用新型涉及废弃卤水再利用技术领域，具体而言，涉及一种锂钠钾硼联产系统和电池级碳酸锂的生产系统。
背景技术
目前，对盐湖卤水资源的综合开发利用都是通过盐田相分离技术进行盐田自然摊晒和蒸发结晶来实现，得到锂富集程度较高的老卤；再通过分解转化钾镁混盐和钾混盐、光卤石矿制得氯化钾或硫酸钾产品，富锂老卤通过沉淀法或吸附法脱镁得到镁锂比较低的富锂老卤，最后通过深度除镁和浓缩沉锂得到工业级碳酸锂等。
但是，常规的盐湖卤水的处理装置多以直接纳滤分离镁和制取碳酸锂为主，鲜有考虑氯化钠、硼酸和氯化钾的联产。并且，现有的处理装置还存在除杂效率低，纯水用量大，成本高，以及无法制备出电池级碳酸锂等缺点。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的第一目的在于提供一种锂钠钾硼联产系统，所述的锂钠钾硼联产系统可以实现碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的联产。
本实用新型的第二目的在于提供一种电池级碳酸锂的生产系统，可获得电池级碳酸锂。
为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种锂钠钾硼联产系统，包括依次相连接的第一纳滤系统、反渗透浓缩装置、除杂反应装置、第二纳滤系统、蒸发装置、第一冷冻结晶装置、第三纳滤系统和沉锂反应装置；
其中，所述第一纳滤系统包括依次相连接的一级纳滤装置、二级纳滤装置和三级纳滤装置；
所述第二纳滤系统包括一段纳滤装置，以及分别与所述一段纳滤装置相连接的二段纳滤装置和三段纳滤装置；所述三段纳滤装置还连接有第二冷冻结晶装置。
本实用新型还提供了一种电池级碳酸锂的生产系统，包括如上所述的锂钠钾硼联产系统。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统，不仅实现了碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的联产，并且除杂效率高，制得的碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的纯度高，尤其是获得的碳酸锂符合电池级碳酸锂的标准。
(2)本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统，纯水用量少，成本低，锂收率高。
(3)本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统，可获得纯度≥99％的氯化钠、纯度≥59％的氯化钾、纯度≥99.5％的碳酸锂，以及纯度≥87％的硼酸，该硼酸经重结晶后纯度大于99％。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。
图1为本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统的结构示意图。
附图标记：
1-第一纳滤系统；101-一级纳滤装置；102-二级纳滤装置；103-三级纳滤装置；2-反渗透浓缩装置；3-除杂反应装置；4-第二纳滤系统；401-一段纳滤装置；402-二段纳滤装置；403-三段纳滤装置；5-蒸发装置；6-第一冷冻结晶装置；7-第三纳滤系统；8-沉锂反应装置；9-第二冷冻结晶装置；10-卤水稀释罐；11-第一固液分离装置；12-第二固液分离装置；13-氯化钠储存装置；14-第三固液分离装置；15-氯化钾储存装置；16-第四固液分离装置；17-硼酸储存装置；18-第五固液分离装置；19-洗涤装置；20-干燥装置；21-破碎装置；22-碳酸锂储存装置；23-搅拌装置；24-pH检测装置。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
第一方面，本实用新型提供了一种锂钠钾硼联产系统，可实现碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的联产，且除杂效率高，制得的碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的纯度高。其中，提钾后尾卤是指盐湖经提钠和提钾后的废弃卤水。
如图1为本实用新型所提供的锂钠钾硼联产系统的结构示意图。可以看出，锂钠钾硼联产系统包括依次相连接的第一纳滤系统1、反渗透浓缩装置2、除杂反应装置3、第二纳滤系统4、蒸发装置5、第一冷冻结晶装置6、第三纳滤系统7和沉锂反应装置8。
其中，第一纳滤系统1主要用于去除提钾后尾卤中的钙离子、镁离子和硫酸根离子，可得到第一纳滤产水。
本实用新型中一些具体的实施方式中，第一纳滤系统1中设置有泵，泵为变频高压泵。
本实用新型中一些具体的实施方式中，第一纳滤系统1中设置有纳滤膜，纳滤膜为具有物质分离功能的纳滤卷式膜，其可以对提钾后尾卤进行深度净化除杂，进而提高系统的除杂效果。
反渗透浓缩装置2用于进行反渗透浓缩，第一纳滤产水经过反渗透浓缩装置2的处理，可得到浓缩卤水。
除杂反应装置3用于继续去除残留的钙离子和镁离子，浓缩卤水经过除杂反应装置3处理，可得到净化卤水。
第二纳滤系统4用于主要用于去除提钾后尾卤中的硼杂质，硼杂质主要以H2BO3 -和HBO3 2-的形式存在，净化卤水经过第二纳滤系统4处理后，可得到第二纳滤产水和纳滤浓水。
蒸发装置5用于蒸发结晶，以分离出氯化钠，第二纳滤产水经过蒸发装置5的处理后，可得到母液和含有氯化钠的固体。
本实用新型中一些具体的实施方式中，蒸发装置5包括MVR蒸发器、强制循环蒸发器中的一种，但不限于此。
第一冷冻结晶装置6用于冷冻结晶，以分离出氯化钾，母液经过第一冷冻结晶装置6的处理后，可得到含有氯化钾的固体和富锂母液，且氯化钾的纯度较高。
第三纳滤系统7用于继续除硼(主要为HBO3 2-和H2BO3 -)，富锂母液经第三纳滤系统7处理后，可得到精制富锂液。
沉锂反应装置8用于进行沉锂反应，即使碳酸根离子与锂离子反应生成碳酸锂。
其中，第一纳滤系统1包括依次相连接的一级纳滤装置101、二级纳滤装置102和三级纳滤装置103。
可以理解的是，一级纳滤装置101用于对提钾后尾卤进行第一次纳滤，获得第一产水后进入二级纳滤装置102进行第二次纳滤，获得第二产水后进行第三次纳滤，获得第三产水，然后将其输送至反渗透浓缩装置2。
本实用新型中，第一纳滤系统1中采用三级纳滤，可以有效去除镁离子和钙离子等杂质。
第二纳滤系统4包括一段纳滤装置401，以及分别与一段纳滤装置401相连接的二段纳滤装置402和三段纳滤装置403。
可以理解的是，除杂反应装置3经除去钙、镁离子后获得了净化卤水，该净化卤水进入一段纳滤装置401进行第一级纳滤后，分别获得了第一级产水和第一级浓水。第一级产水进入二段纳滤装置402进行第二级纳滤后获得第二级产水，将其输送至蒸发装置5。而第一级浓水进入三段纳滤装置403进行第三级纳滤后获得第二级浓水，将其输送至第二冷冻结晶装置9进行冷冻脱硼。
本实用新型中，第二纳滤系统4中采用三段纳滤，可以有效去除硼杂质。
三段纳滤装置403还连接有第二冷冻结晶装置9。
第二冷冻结晶装置9用于分离出硼酸，纳滤浓水酸化经第二冷冻结晶装置9处理后，可得到硼酸，其中，酸化处理的过程可在第二冷冻结晶装置9中进行。
本实用新型中一些具体的实施方式中，第三纳滤系统7可以设置有一个纳滤设备或者多个纳滤设备，即可进行一次纳滤或者多次纳滤，对此不作限定。
本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统，对提钾后尾卤进行资源化利用，不仅可以实现碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的联产，而且除杂效率高，获得的碳酸锂、氯化钠、氯化钾和硼酸的纯度高，尤其是碳酸锂符合电池级碳酸锂的标准。
进一步地，第一纳滤系统1的一级纳滤装置101还连接有卤水稀释罐10。
其中，卤水稀释罐10用于稀释提钾后尾卤并将其储存。
可以理解的是，提钾后尾卤的TDS(总溶解固体)较高，因此需要对其进行稀释，例如可以采用纯水稀释。
进一步地，反渗透浓缩装置2还与卤水稀释罐10相连接。
其中，反渗透浓缩装置2在浓缩后会产生纯水，该纯水可输送至卤水稀释罐10，以稀释提钾后尾卤。
蒸发装置5还与卤水稀释罐10相连接。
蒸发装置5产生的冷凝水也可回用，输送至卤水稀释罐10，以稀释提钾后尾卤。
上述纯水及冷凝水回用于卤水稀释罐10内提钾后尾卤兑卤(即稀释)，后续生产过程中系统中回用淡水即可满足生产需求，无需再补充淡水。
可见，本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统，纯水用量少，成本低。
进一步地，除杂反应装置3和第二纳滤系统4之间还设置有第一固液分离装置11。
本实用新型中一些具体的实施方式中，除杂反应装置3上设置有输入除钙试剂的入口，以及，输入除镁试剂的入口。
其中，除钙试剂例如包括但不限于草酸。
除镁试剂包括碱类物质，包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾等碱。
除杂反应装置3内，除杂的过程中会产生沉淀物，第一固液分离装置11即可分离出沉淀物。
经除杂反应装置3除去钙、镁杂质后，制得的各产品中的杂质含量低。
进一步地，蒸发装置5和第一冷冻结晶装置6之间还连接有第二固液分离装置12。
可以理解的是，蒸发装置5内经过蒸发结晶后形成了氯化钠，第二固液分离装置12可以分离出氯化钠，并同时获得母液，而该母液进入第一冷冻结晶装置6内进行冷冻结晶。
蒸发装置5还连接有氯化钠储存装置13。氯化钠储存装置13用于储存制得的氯化钠。
第一冷冻结晶装置6的另一端还依次连接有第三固液分离装置14和氯化钾储存装置15。
第一冷冻结晶装置6内的母液经冷冻结晶后形成了氯化钾，第三固液分离装置14用于分离出氯化钾，并同时获得母液，该母液输送至第三纳滤系统7内。
而所分离出得氯化钾进入氯化钾储存装置15，进行储存。
进一步地，第二冷冻结晶装置9还依次连接有第四固液分离装置16和硼酸储存装置17。
第二冷冻结晶装置9内含有经三段纳滤装置403输出的纳滤浓水，该纳滤浓水在第二冷冻结晶装置9内经酸化和冷冻结晶实现脱硼，即硼酸析出，通过第四固液分离装置16可分离出所析出的硼酸。硼酸进入硼酸储存装置17进行储存。
第四固液分离装置16还与第二纳滤系统4的一段纳滤装置401相连接。
其中，第四固液分离装置16在分离获得硼酸的同时，还获得了脱硼卤水，该脱硼卤水可回流至第二纳滤系统4的一段纳滤装置401内。
进一步地，沉锂反应装置8还依次连接有第五固液分离装置18、洗涤装置19、干燥装置20、破碎装置21和碳酸锂储存装置22。
沉锂反应装置8内完成沉锂反应后，形成的碳酸锂沉淀经第五固液分离装置18分离，并依次经洗涤装置19洗涤、干燥装置20干燥、破碎装置21破碎，然后进入碳酸锂储存装置22内进行储存。
沉锂反应装置8内还设置有搅拌装置23。搅拌装置23用于对反应物料进行搅拌。
其中，设置搅拌装置23有利于沉锂反应更充分、完全。
进一步地，除杂反应装置3还连接有pH检测装置24。
本实用新型中一些具体的实施方式中，除杂反应装置3内，在除杂的过程中，需要控制混合物料的pH值，而pH检测装置24可以检测、监控除杂前或者除杂过程中混合物料的pH值。
进一步地，第三纳滤系统7还与第二纳滤系统4的二段纳滤装置402相连接。
第三纳滤系统7在纳滤后产生的浓水可回流至第二纳滤系统4的二段纳滤装置402内。
本实用新型中一些具体的实施方式中，一级纳滤装置101上设置有浓水出口，该浓水出口排出的浓水可排回盐田。
本实用新型中一些具体的实施方式中，二级纳滤装置102所产生的浓水回流至一级纳滤装置101内；三级纳滤装置103所产生的浓水回流至二级纳滤装置102内。
本实用新型中一些具体的实施方式中，本实用新型所提供的锂钠钾硼联产系统，不进入下工段的工艺水均返回上级纳滤循环利用，无废水外排，可提高锂钾钠硼收率。
提钾后尾卤经本实用新型提供的锂钠钾硼联产系统处理后，可获得纯度≥99％的氯化钠、纯度≥59％的氯化钾、纯度≥99.5％的碳酸锂，以及纯度≥87％的硼酸，该硼酸经重结晶后纯度大于99％。并且，锂的总收率≥75％。
第二方面，本实用新型提供了一种电池级碳酸锂的生产系统，包括如上的锂钠钾硼联产系统。
该电池级碳酸锂的生产系统可获得杂质含量低、纯度≥99.5％的碳酸锂，符合电池级碳酸锂的标准。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些替换和修改。
Claims (10)
1.一种锂钠钾硼联产系统，其特征在于，包括依次相连接的第一纳滤系统、反渗透浓缩装置、除杂反应装置、第二纳滤系统、蒸发装置、第一冷冻结晶装置、第三纳滤系统和沉锂反应装置；
其中，所述第一纳滤系统包括依次相连接的一级纳滤装置、二级纳滤装置和三级纳滤装置；
所述第二纳滤系统包括一段纳滤装置，以及分别与所述一段纳滤装置相连接的二段纳滤装置和三段纳滤装置；所述三段纳滤装置还连接有第二冷冻结晶装置。
2.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述第一纳滤系统的所述一级纳滤装置还连接有卤水稀释罐。
3.根据权利要求2所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述反渗透浓缩装置还与所述卤水稀释罐相连接；
所述蒸发装置还与所述卤水稀释罐相连接。
4.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述除杂反应装置和所述第二纳滤系统之间还设置有第一固液分离装置。
5.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述蒸发装置和所述第一冷冻结晶装置之间还连接有第二固液分离装置；
所述蒸发装置还连接有氯化钠储存装置；
所述第一冷冻结晶装置的另一端还依次连接有第三固液分离装置和氯化钾储存装置。
6.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述第二冷冻结晶装置还依次连接有第四固液分离装置和硼酸储存装置；
所述第四固液分离装置还与所述第二纳滤系统的所述一段纳滤装置相连接。
7.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述沉锂反应装置还依次连接有第五固液分离装置、洗涤装置、干燥装置、破碎装置和碳酸锂储存装置；
所述沉锂反应装置内还设置有搅拌装置。
8.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述除杂反应装置还连接有pH检测装置。
9.根据权利要求1所述的锂钠钾硼联产系统，其特征在于，所述第三纳滤系统还与所述第二纳滤系统的所述二段纳滤装置相连接。
10.一种电池级碳酸锂的生产系统，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的锂钠钾硼联产系统。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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2023
- 2023-05-18 CN CN202321215156.2U patent/CN219839479U/zh active Active
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