[發(fā)明專利]利用高溫蒸汽快速制備碳酸鋰或濃縮鹵水的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610364149.7
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105836768B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱彬元;余昊;彭福明;曾雄
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市睿石天琪能源技術(shù)有限公司;朱彬元
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01D3/06;B01D1/14
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44205
• 代理人: 許飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速制備碳酸鋰或濃縮鹵水的方法及系統(tǒng)，特別是適用于高原地區(qū)的快速制備碳酸或濃縮鹵水的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋰是原子量最小的金屬元素，具有電位最負(fù)、電化當(dāng)量最大、高比熱、高電導(dǎo)率和化學(xué)活性強(qiáng)等特殊性能，是制造一次性電池、充電動力電池、航空航天用結(jié)構(gòu)材料等的理想金屬材料。隨著全球?qū)π履茉刺娲鷤鹘y(tǒng)礦石源（石油、煤炭、頁巖氣等）的要求越來越緊迫，鋰電池充當(dāng)了新能源發(fā)電、輸變電、儲電的樞紐與核心角色。同時全球鋰原料-碳酸鋰的供不應(yīng)求，造成了碳酸鋰在2015年短短一年內(nèi)，交易價格由人民幣4萬元上漲到了人民幣16萬元。

鋰資源是典型的寡頭壟斷戰(zhàn)略性資源，絕大多數(shù)分布于智利、中國、美國、阿根廷與玻利維亞，中國已探明鋰資源儲量位居全球第二。鋰在自然界主要存在于鹽湖鹵水中，少量存在于鋰輝石和鋰云母中。中國的鹽湖鋰資源儲量占中國工業(yè)儲量的85%以上。

在各種傳統(tǒng)鹽湖提鋰的方法中，由于普遍共生的鎂元素和鋰元素位于元素周期表對角，擁有極其接近的物理和化學(xué)特性，鎂鋰的分離是各種提鋰工藝的核心難點。傳統(tǒng)鎂鋰分離的方法中，離子吸附法對吸附劑要求高，造粒困難，滲透性能差，在吸附和脫吸的過程中，吸附劑易于損耗，鋰的損耗量超過50%；煅燒法因運行溫度高，能耗高，結(jié)塊嚴(yán)重，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；萃取法的萃取和反萃取工藝流程長，藥劑消耗量大，毒性大，對環(huán)境不友好；因此，盡管中國坐擁優(yōu)勢鹽湖鋰資源，但是成熟的工業(yè)化鹽湖提鋰技術(shù)仍處于小規(guī)模范圍或停滯狀態(tài)，在此背景下，鋰的上下游產(chǎn)業(yè)鏈被嚴(yán)重制約，中國的新能源產(chǎn)業(yè)如電池、汽車等，不得不被迫承受原材料瘋漲之痛。

傳統(tǒng)從鹽湖中提取鋰鹽的方法以曬鹽法為主，這種方法極為依賴氣候，結(jié)晶周期長，品位不高且不穩(wěn)定，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用高溫蒸汽快速制備碳酸鋰或濃縮鹵水的方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

利用高溫蒸汽快速制備碳酸鋰或濃縮鹵水的方法，包括如下步驟：

1)將鹵水引入反應(yīng)釜內(nèi)；

2)將200℃以上的高溫蒸汽引入鹵水中，對鹵水進(jìn)行加熱，同時將釜內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽排出；

3)將排出的蒸汽通過冷凝器冷卻并收集其中的冷凝水；

4)待鹵水濃縮至預(yù)定值或析出足量碳酸鋰后，停止通入高溫蒸汽。

作為上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，將鹵水預(yù)熱至不低于50℃再向鹵水中引入高溫蒸汽。

作為上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，鹵水中鋰離子的含量不低于2g/L。

作為上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，高溫蒸汽為過熱蒸汽。

作為上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，高溫蒸汽的溫度不低于250℃。

利用高溫蒸汽快速制備碳酸鋰或濃縮鹵水的系統(tǒng)，包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜設(shè)有鹵水進(jìn)口、上方設(shè)有蒸汽排出口，下方設(shè)有出料口，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有開口朝下的多根蒸汽管，蒸汽排出口與冷凝器相連。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，蒸汽管的出口端傾斜排布。更進(jìn)一步的蒸汽管的出口端傾斜排布成環(huán)狀。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，蒸汽管設(shè)有用于防止倒吸的裝置。更進(jìn)一步的，防止倒吸的裝置為單向閥。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，蒸汽排出口下方設(shè)有網(wǎng)罩。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝器設(shè)有冷凝水收集器。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝水收集器設(shè)有連接至反應(yīng)釜內(nèi)沖洗器的管路。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝水收集器與沖洗器之間的管路上設(shè)有加熱器。

作為上述系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝器外設(shè)有容納冷卻介質(zhì)的夾套。冷凝器外部的冷卻介質(zhì)為鹵水。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明方法使用蒸汽對鹵水進(jìn)行加熱，具有加熱速度快，加熱均勻的優(yōu)勢，有利于減少設(shè)備中的夾套或換熱管等加熱裝置的設(shè)置，避免溫差過大引起鹽的結(jié)塊。蒸汽在加熱的同時，還可以起到攪拌鹵水的作用，有利于減少設(shè)備中的攪拌裝置的設(shè)置。通過將蒸汽通過熱交換機(jī)冷凝，可以將產(chǎn)生的蒸汽自動吸出，減少了真空泵的設(shè)置，有利于降低設(shè)備的復(fù)雜程度。蒸汽冷凝釋放的熱被盡可能的回收利用，既可以用于鹵水的預(yù)熱，也可以用于預(yù)熱其他介質(zhì)，能源利用率高。鹵水的濃縮和碳酸鋰結(jié)晶既可以在不同的反應(yīng)釜進(jìn)行，也可以同一反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，使用靈活方便。

本發(fā)明方法用于濃縮鹵水時，具有濃縮速度快，濃縮效果好的特點，可以滿足批量連續(xù)生產(chǎn)時對濃縮鹵水的需求。