盐湖卤水蒸发方法及设备、以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103420400 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103420400 A *CN103420400A* (21)申请号 201210149139.3 (22)申请日 2012.05.14 C01D 3/06(2006.01) (71)申请人 中国地质科学院盐湖与热水资源研 究发展中心 地址 100037 北京市西城区百万庄路 26 号 东楼 416 (72)发明人 郑绵平 伍倩 乜贞 卜令忠 王云生 (74)专利代理机构 北京银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 张敬强 李家浩 (54) 发明名称 盐湖卤水蒸发方法及设备、 以及利用其的。

2、盐 湖卤水处理方法及装置 (57) 摘要 本发明提供了一种盐湖卤水蒸发方法及设 备、 以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置。 一种 盐湖卤水蒸发方法， 包括以下步骤 ： 步骤 A ： 使盐 湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓 缩卤水 ； 步骤 B ： 在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使其中的部 分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得 到浓缩卤水 ； 和步骤 C ： 将上述步骤 B 中得到的浓 缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得 到高浓卤水。 本发明充分利用太阳能资源、 冷资源 和地热资源， 使得卤水的蒸发速率和制卤效率得 到显。

3、著提高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103420400 A CN 103420400 A *CN103420400A* 1/2 页 2 1. 一种盐湖卤水蒸发方法， 包括以下步骤 ： 步骤 A ： 使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤水 ； 步骤 B ： 在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使其中的 部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 和 步骤。

4、 C ： 将上述步骤 B 中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得到高 浓卤水。 2. 根据权利要求 1 所述的盐湖卤水蒸发方法， 其中， 所述步骤 A 与步骤 B 是在冬季进行的， 步骤C是在春季、 夏季和/或秋季进行的， 所述露天蒸发指的是在太阳辐射和风的作用 下自然蒸发 ； 其中， 在所述步骤 C 中， 地热水进口温度为 40以上 ； 卤水温度达到 30以上。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的盐湖卤水蒸发方法， 其中， 所述盐湖卤水是碳酸盐型含锂盐湖卤水， 其中， 所述高浓卤水中Li+浓度为至少1.5 2.0g/L。 4. 一种盐湖卤水处理方法， 包括以下步骤 ： 步。

5、骤 A ： 使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤水 ； 步骤 B ： 在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使部分盐 从预浓缩卤水中析出， 分离析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 和 步骤 C ： 将上述步骤 B 中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和利用第一地热水加热蒸 发， 得到高浓富锂卤水 ； 步骤 D ： 对上述步骤 C 中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐。 5. 根据权利要求 4 所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 在步骤 D 中， 对步骤 C 得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射加热结合利用第二地热水 热交换加热升温， 该。

6、第二地热水的进口温度为 60以上， 出口温度为 50 60， 卤水温度 达到 50以上。 6. 根据权利要求 4 所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 所述步骤 A 与步骤 B 是在冬季进行的， 步骤 C 是在春季、 夏季和 / 或秋季进行的， 在上述步骤 C 中， 第一地热水进口温度为 40以上 ； 卤水温度达到 30以上， 所述高浓富锂卤水中 Li+浓度为至少 1.5 2.0g/L。 7. 根据权利要求 4 6 任一项所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 将热交换后的第二地热水作为第一地热水的水源。 8. 根据权利要求 4 6 任一项所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 步骤 D 中， 设置高浓富锂卤。

7、水层深度为 1.5 2.5m， 并且， 在上述高浓富锂卤水层的表 层铺设淡水层， 该淡水层优选深 0.3 0.5m。 9.一种用于实施权利要求13任一项所述的盐湖卤水蒸发方法的设备， 其特征在于， 所述设备包括 ： 冷冻池， 用于使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤水 ； 预晒池， 用于在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使 其中的部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 和 权 利 要 求 书 CN 103420400 A 2 2/2 页 3 加热成卤池， 用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 。

8、得到 高浓卤水。 10. 根据权利要求 9 所述的设备， 其中， 所述冷冻池和预晒池为一个池子， 即 ： 冷冻预晒池， 上述冷冻池、 预晒池、 冷冻预晒池和 / 或加热成卤池直接由粘土筑成， 池底和池体内壁 设置有保温隔热层， 在池内表面， 还设置有防渗衬垫层。 11. 根据权利要求 9 10 任一项所述的设备， 其中， 所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的热交换器， 所述加热成卤池采光面积优选为 500 2000m2， 池深优选为 1 2m， 卤水深度优选为 0.8 1.5m ； 在距池底优选高为 0.3 0.8m 处铺设所述热交换器。 12. 一种用于实施权利要求 4 8 任一项所述。

9、的盐湖卤水处理方法的装置， 其特征在 于， 所述装置包括 ： 冷冻池， 用于使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤 水 ； 预晒池， 用于在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使 其中的部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 加热成卤池， 用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得到 高浓富锂卤水 ； 和 盐梯度保温太阳池， 用于对上述得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐。 13. 根据权利要求 12 所述的装置， 其中， 所述冷冻池和预晒池为一个池子， 即 ： 冷冻预晒池。 14。

10、. 根据权利要求 12 所述的装置， 其中， 所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的第一热交换器， 所述加热成卤池采光面积优选为 500 2000m2， 池深优选为 1 2m， 卤水深度优选为 0.8 1.5m ； 在距池底优选高为 0.3 0.8m 处铺设所述热交换器。 15. 根据权利要求 12 14 任一项所述的装置， 其中， 所述盐梯度保温太阳池内设置有与地热水进行热交换的第二热交换器， 所述第二热交换器的地热水出口管与所述第一热交换器的地热水进口管连接， 所述盐梯度保温太阳池采光面积100010000m2， 盐梯度保温太阳池池深优选34m， 优选在距池底高 0.5 1m 处铺设所。

11、述第二热交换器。 权 利 要 求 书 CN 103420400 A 3 1/9 页 4 盐湖卤水蒸发方法及设备、 以及利用其的盐湖卤水处理方 法及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种盐湖卤水蒸发方法及设备、 以及利用其的盐湖卤水处理方法及装 置， 特别涉及一种非常有效地提高碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤水蒸发方法及 设备、 以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置。 背景技术 0002 迄今为止， 对于盐湖， 国内外一直沿用前苏联学者提出的分类方法， 按照盐湖卤水 的水化学组成， 将其分为碳酸盐型、 硫酸盐型和氯化物型三个类型。其中， 碳酸盐型盐湖为 卤水中含有 CO32-和 HCO3-，。

12、 而不含 Ca2+和 Mg2+， 或 Ca2+和 Mg2+含量很低的盐湖。 0003 我国西藏高原地区分布有为数众多且种类丰富的盐湖， 其中代表性的碳酸盐型盐 湖有扎布耶盐湖、 当雄错盐湖、 班戈湖等， 其卤水中蕴藏着锂、 硼、 钾、 石盐、 芒硝、 天然碱和 水菱镁矿等多种盐类矿产资源， 极具开发前景和利用价值。 同时， 西藏又是我国太阳能资源 和冷资源最为丰富的地区， 具有低温干旱、 多风少雨的典型气候特征。另据勘查， 在高原某 些碳酸盐型盐湖附近已发现多处储量可观的地热资源。 0004 我国传统对于盐湖卤水资源的开发利用单纯依靠日晒自然蒸发， 盐田均为露天式 开放晒池， 它仅借助太阳能和。

13、风能的作用， 使原料卤水不断蒸失水分， 逐渐浓缩成为饱和溶 液后结晶产盐。由于以往的制卤工艺主要由太阳能提供绝大部分热量， 而对于其他资源并 没有进行合理有效的利用， 因此， 卤水的蒸发速率和制卤效率普遍较低， 生产周期较长， 大 面积盐田得不到高效利用， 并且所得成卤量无法保证后续加工过程， 如盐梯度保温太阳池 提取目标盐碳酸锂的供卤需求， 从而使盐田生产过程脱节， 严重影响连续生产效率及目标 盐产量。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题是综合利用资源， 提高盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤 水蒸发方法和设备。 0006 进一步地， 在上述方法的基础上， 本发明进一步提供了一种利用太阳能。

14、、 地热及冷 资源有效提高碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤效率的盐湖卤水处理方法及装置。 0007 方案 1. 一种盐湖卤水蒸发方法， 包括以下步骤 ： 0008 步骤 A ： 使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤水 ； 0009 步骤 B ： 在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使其 中的部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 和 0010 步骤 C ： 将上述步骤 B 中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得 到高浓卤水。 0011 方案 2. 根据方案 1 所述的盐湖卤水蒸发方法， 其中， 0012 所述。

15、步骤 A 与步骤 B 是在冬季进行的， 说 明 书 CN 103420400 A 4 2/9 页 5 0013 步骤C是在春季、 夏季和/或秋季进行的， 所述露天蒸发指的是在太阳辐射和风的 作用下自然蒸发 ； 0014 其中， 在所述步骤 C 中， 地热水进口温度为 40以上 ； 卤水温度达到 30以上。 0015 方案 3. 根据方案 1 或 2 所述的盐湖卤水蒸发方法， 其中， 0016 所述盐湖卤水是碳酸盐型含锂盐湖卤水， 其中， 所述高浓卤水中 Li+浓度为至少 1.5 2.0g/L。 0017 方案 4. 一种盐湖卤水处理方法， 包括以下步骤 ： 0018 步骤 A ： 使碳酸盐型含。

16、锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤 水 ； 0019 步骤 B ： 在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 使部 分盐从预浓缩卤水中析出， 分离析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 和 0020 步骤 C ： 将上述步骤 B 中得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和利用第一地热水加 热蒸发， 得到高浓富锂卤水 ； 0021 步骤 D ： 对上述步骤 C 中得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混盐。 0022 方案 5. 根据方案 4 所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 0023 在步骤 D 中， 对步骤 C 得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射加热结合利用第。

17、二地 热水热交换加热升温， 该第二地热水的进口温度为 60以上， 出口温度为 50 60， 卤水 温度达到 50以上。 0024 方案 6. 根据方案 4 所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 0025 所述步骤 A 与步骤 B 是在冬季进行的， 步骤 C 是在春季、 夏季和 / 或秋季进行的， 0026 在上述步骤 C 中， 第一地热水进口温度为 40以上 ； 卤水温度达到 30以上， 0027 所述高浓富锂卤水中 Li+浓度为至少 1.5 2.0g/L。 0028 方案 7. 根据方案 4 6 任一项所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 0029 将热交换后的第二地热水作为第一地热水的水源。 00。

18、30 方案 8. 根据方案 4 6 任一项所述的盐湖卤水处理方法， 其中， 0031 步骤 D 中， 设置高浓富锂卤水层深度为 1.5 2.5m， 并且， 在上述高浓富锂卤水层 的表层铺设淡水层， 该淡水层优选深 0.3 0.5m。 0032 方案 9. 一种用于实施方案 1 3 任一项所述的盐湖卤水蒸发方法的设备， 其特征 在于， 所述设备包括 ： 0033 冷冻池， 用于使盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓缩卤水 ； 0034 预晒池， 用于在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸 发， 使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩。

19、卤水 ； 和 0035 加热成卤池， 用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得到高浓卤水。 0036 方案 10. 根据方案 9 所述的设备， 其中， 0037 所述冷冻池和预晒池为一个池子， 即 ： 冷冻预晒池， 0038 上述冷冻池、 预晒池、 冷冻预晒池和 / 或加热成卤池直接由粘土筑成， 池底和池体 内壁设置有保温隔热层， 在池内表面， 还设置有防渗衬垫层。 0039 方案 11. 根据方案 9 10 任一项所述的设备， 其中， 说 明 书 CN 103420400 A 5 3/9 页 6 0040 所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的热交换器， 0041 。

20、所述加热成卤池采光面积优选为 500 2000m2， 池深优选为 1 2m， 卤水深度优 选为 0.8 1.5m ； 0042 在距池底优选高为 0.3 0.8m 处铺设所述热交换器。 0043 方案 12. 一种用于实施方案 4 8 任一项所述的盐湖卤水处理方法的装置， 其特 征在于， 所述装置包括 ： 0044 冷冻池， 用于使碳酸盐型含锂盐湖卤水依靠低温条件自然冷冻结冰， 液相为预浓 缩卤水 ； 0045 预晒池， 用于在除冰前、 除冰中和 / 或除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸 发， 使其中的部分盐从预浓缩卤水中析出， 分离所析出的盐后， 得到浓缩卤水 ； 0046 加热成卤池，。

21、 用于将上述得到的浓缩卤水同时进行露天蒸发和地热水加热蒸发， 得到高浓富锂卤水 ； 和 0047 盐梯度保温太阳池， 用于对上述得到的高浓富锂卤水进行升温结晶析出碳酸锂混 盐。 0048 方案 13. 根据方案 12 所述的装置， 其中， 0049 所述冷冻池和预晒池为一个池子， 即 ： 冷冻预晒池。 0050 方案 14. 根据方案 12 所述的装置， 其中， 0051 所述加热成卤池内设置有与地热水进行热交换的第一热交换器， 0052 所述加热成卤池采光面积优选为 500 2000m2， 池深优选为 1 2m， 卤水深度优 选为 0.8 1.5m ； 0053 在距池底优选高为 0.3 0。

22、.8m 处铺设所述热交换器。 0054 方案 15. 根据方案 12 14 任一项所述的装置， 其中， 0055 所述盐梯度保温太阳池内设置有与地热水进行热交换的第二热交换器， 0056 所述第二热交换器的地热水出口管与所述第一热交换器的地热水进口管连接， 0057 所述盐梯度保温太阳池采光面积优选为 1000 10000m2， 盐梯度保温太阳池池深 优选为 3 4m， 在距池底优选高为 0.5 1m 处铺设所述第二热交换器。 0058 本发明的技术效果是 ： 0059 本发明的盐湖卤水蒸发方法及设备、 以及利用其的盐湖卤水处理方法及装置， 充 分利用太阳能资源、 冷资源和地热资源， 使得卤水。

23、的蒸发速率和制卤效率得到显著提高。 0060 各优选的技术方案的各技术效果为 ： 0061 利用地热水进行热交换加热升温卤水， 制得高浓卤水。在加热成卤池中铺设热交 换管道， 管道内通入地热水， 通过与池中卤水进行热交换， 从而保证盐梯度保温太阳池更大 的供卤需求， 缩短成卤和产盐周期， 提高生产效率和产品收率， 实现全年不间断连续生产。 0062 进一步地， 使用结晶池 （盐梯度保温太阳池） 中用于升温析锂的地热水， 利用其余 热对高浓卤水进行间接加热， 在太阳能辐射和地热水热交换的双重作用下升温卤水， 不仅 使地热水得到了循环再利用， 二次热交换后的地热水被重新回灌到地下， 无任何环境污染。

24、 和资源损失， 且大幅度降低了生产成本和减少了矿物燃料的消耗 ； 同时， 还使得卤水的蒸发 速率和制卤效率得到显著的提高， 从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求， 缩短成卤 和产盐周期， 提高生产效率和产品收率， 实现全年不间断连续生产。 说 明 书 CN 103420400 A 6 4/9 页 7 0063 再进一步地， 在冷冻预晒池 （或者冷冻池和预晒池） 中利用冬季低温条件促使原料 卤水中的淡水在卤水表层自然冷冻结冰， 而冷相矿物如芒硝和泡碱则提前析出， 由此加快 卤水蒸发排淡和分离硝碱， 在获得浓缩卤水的同时， 还可获得一定量的可用淡水资源以及 芒硝和泡碱等有用盐类产品。 0064 。

25、本发明优选的技术方案充分利用西藏高原地区丰富的太阳能、 地热及冷资源等可 再生能源， 将冷冻排淡析硝碱和地热水热交换等方法应用于碳酸盐型盐湖卤水蒸发制卤过 程， 大大提高了卤水蒸发速率和制卤效率， 缩短了成卤周期， 不仅可以获得盐梯度保温太阳 池连续生产运行所需的足够成卤量， 还可以在当地直接获得硝碱等有用盐类产品和淡水资 源。 附图说明 0065 图 1 表示盐湖卤水蒸发方法及设备的结构示意图 ； 0066 图 2 表示盐湖卤水处理方法流程示意图。 具体实施方式 0067 以下结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。 0068 作为本发明的一种优选的实施方式， 是一种盐湖卤水蒸发方法及设备，。

26、 如图 1 所 示， 该方法包括 ： 0069 第一步 ： 将碳酸盐型盐湖 （如 ： 西藏的扎布耶盐湖、 当雄错盐湖、 班戈湖等） 卤水泵 入冷冻预晒池 1， 使卤水依靠冬季低温条件自然冷冻结冰 13， 冰下形成预浓缩卤水 ； 0070 第二步 ： 除冰后， 对该预浓缩卤水进行露天自然蒸发， 在太阳能辐射和风的作用 下， 使芒硝和泡碱 14 从预浓缩卤水中提前析出， 从而得到分离硝碱后的浓缩卤水 15。 0071 以上两步可以按时间先后进行， 也可以边除冰边自然蒸发， 同时进行。 0072 为了充分利用太阳能资源和冷资源， 该第一步的具体步骤优选包括以下步骤 ： 0073 （1） 在每年的初冬。

27、季节 （10 月至 11 月） 将盐湖卤水泵入冷冻预晒池中， 利用冬季 （12 月至次年 3 月） 低温条件自然冷冻原料卤水。该低温条件与当年的气温相关， 在西藏高 原湖区冬季平均气温多在零下 10以下， 但该条件不是必须的， 只要气温在零度以下， 就可 以进行该步骤。 淡水在卤水表层结冰， 将冰晶或薄冰破碎并不断排出池外使咸淡分离， 而冰 下的卤水浓度则得以迅速提高， 从而得到预浓缩卤水 ； 0074 （2） 由于Na2SO4和Na2CO3的溶解度随温度的变化很大， 尤其在零度以下的低温环境 中， 它们会随着温度的降低而大量析出， 利用冬季冷资源， 一方面可使芒硝 （Na2SO410H2O）。

28、 和泡碱 （Na2CO310H2O） 等冷相矿物首先从卤水中结晶分离出来， 另一方面又可同时降低卤 水中 SO42-和 CO32-的浓度， 而富集价值更高的目标离子， 如 Li+， 从而综合利用太阳能资源和 冷资源， 得到浓缩卤水。 0075 在本发明中， 为了高效开发盐湖卤水资源的目标产物， 所有有关卤水浓度提高或 浓缩的描述均指的是其中目标离子浓度的提高。 比如， 对于上述西藏的扎布耶盐湖、 当雄错 盐湖、 班戈湖等碳酸盐型盐湖卤水， 均可以以 Li+ 作为目标离子。如果以其他离子作为目标 离子， 同样不影响本发明的技术方案的实施， 也不影响其最终所达到的技术效果。 0076 在上述第一步。

29、与第二步的浓缩过程中， 根据自然条件的不同， 卤水中目标离子浓 说 明 书 CN 103420400 A 7 5/9 页 8 度的提高程度也可能会有不同， 但这两个步骤均确实可以提高目标离子的浓度， 得到浓缩 卤水， 然后可以再对浓缩卤水进行后续加工。至于其中的预浓缩卤水和浓缩卤水的具体浓 度无需特别的要求， 只要根据上述步骤要求进行自然浓缩即可。 0077 第三步 : 将上述第二步中得到的浓缩卤水同时进行太阳能辐射和地热水加热来 促进蒸发浓缩， 从而得到高浓卤水。 0078 该高浓卤水的浓度可以根据后序加工的实际需要来确定。对于本实施方式， 以上 述西藏碳酸盐型盐湖卤水为例， 目标离子Li+。

30、浓度优选达到至少1.52.0g/L， 即认为得到 高浓富锂卤水， 可以将该高浓富锂卤水用于后序加工提锂， 如此完成盐湖卤水的蒸发制卤 过程。 0079 优选的， 在上述第三步中， 地热水热交换器 23 的地热水进口温度优选为 40以 上。为了提高地热水的利用效率， 该地热水优选是从其他设备排出的已进行过热交换的地 热水。 0080 特别优选的， 该第三步是在每年的410月进行， 该时间段内的气温较高， 日照较 强， 加上同时利用地热水进行加热， 浓缩卤水在受到太阳能辐射和地热水热交换的双重作 用下， 短时间内即可迅速升温， 且升温幅度增大， 卤水温度可以达到 30以上， 因为该步骤 实际是为了。

31、通过升高温度促进卤水不断蒸发浓缩， 其温度并不需要限定在某个范围内， 而 是温度越高越利于卤水的蒸发， 碳酸盐型含锂浓缩卤水在高温条件下蒸失水分迅速， 在 Li+ 还未达饱和之前， 其他盐类如钠盐、 钾盐和碱类先达饱和并陆续结晶析出， 而含目标离子的 锂盐则仅有极少量被夹带析出， 故在保证 Li+尽可能富集而不损失的条件下， 蒸发速率和制 卤效率显著提高， 对于同样的生产规模， 如将 500m3盐湖卤水蒸发浓缩至高浓富锂卤水， 生 产周期由单纯依靠日晒自然蒸发的 6 个月的时间缩短至 1 个月的时间， 从而大大提高了盐 田利用率和蒸发制卤效率。 0081 以上蒸发方法， 可以适用于所有盐湖卤水。

32、的蒸发提浓。 特别优选的， 该蒸发方法可 以用于碳酸盐型盐湖卤水的蒸发， 进一步优选的， 该蒸发方法可以用于碳酸盐型含锂盐湖 卤水的蒸发。 0082 对于上述盐湖卤水蒸发方法， 本领域技术人员可以使用不同结构的设备， 来实施 该方法， 只要该设备能实现上述步骤即可。 0083 在此， 本发明的发明人设计了优选的用于实施上述盐湖卤水蒸发方法的设备。 0084 本实施方式的盐湖卤水蒸发方法的设备， 该设备具有冷冻池、 预晒池， 该冷冻池用 于放置从盐湖中泵取的卤水， 使卤水在低温条件下自然冷冻结冰， 冰下形成预浓缩卤水 ； 该 预晒池用于在除冰排淡后， 对该预浓缩卤水进行自然蒸发， 使芒硝和泡碱从。

33、预浓缩卤水中 提前结晶析出， 从而分离出芒硝和泡碱， 得到浓缩卤水。 0085 优选的， 该冷冻池、 预晒池为一个池子， 名称为如图 1 所示的冷冻预晒池 1， 将这两 个池子合二为一， 一方面， 可以节约设备投资和操作成本 ； 另一方面， 也可以实施边除冰排 淡， 边自然蒸发的方法。 0086 上述冷冻池、 预晒池和 / 或冷冻预晒池 1 的具体结构没有特别限定， 为露天晒池。 优选的， 上述冷冻池、 预晒池和 / 或冷冻预晒池 1 优选直接由粘土 16 筑成， 池底和池体内壁 设置有保温隔热层 11， 以利于保持卤水温度， 提高蒸发速率。在池内表面， 还优选地设置有 防渗衬垫层 12， 这。

34、两层可以相邻设置， 也可以根据需要在它们之间设置其他功能层， 该防渗 说 明 书 CN 103420400 A 8 6/9 页 9 衬垫层的目的是为了防止卤水渗漏损失， 其具体材料优选为三元乙丙防水卷材、 土工膜或 高密度聚乙烯喷塑帆布等。为了更好地吸收和储存热量， 防渗衬垫层的颜色优选为黑色。 0087 本实施方式涉及的盐湖卤水蒸发方法的设备， 还进一步包括将上述第二步中得到 的浓缩卤水直接利用太阳能辐射加热蒸发， 同时利用地热水与浓缩卤水 15 进行热交换间 接加热蒸发， 从而得到高浓卤水28的加热成卤池2。 所述加热成卤池2也为露天晒池， 只是 在该池内设置有与地热水进行热交换的热交换器。

35、。 该热交换器可以为普通结构的热交换器 23， 该热交换器设置于加热成卤池的下部， 并设置有供地热水流入的地热水进口 25， 还设置 有供热交换后的地热水流出的地热水出口 27。该热交换器可以为如图 1 所示的螺旋管形 状， 也可以为 U 字形、 回字形或者其他形状的热交换管道， 只要是有利于传热速率和热交换 效率提高的形状均可以采用。具体的热交换器的换热面积可以根据灌池卤量， 地热水温度 以及所要求的卤水温度等来确定。 0088 优选的， 上述加热成卤池 2 优选直接由粘土 26 筑成， 工业上， 基于降低成本、 提高 生产效率来考虑， 采光面积优选为 500 2000m2， 池深优选为 1。

36、 2m， 该深度对于吸收太阳 能热量和安装地热水热交换设备均是非常优选的。 池底和池体内壁均采用塑料薄膜和保温 材料形成保温隔热层 21 的夹心结构， 池内表面设置有防渗衬垫层 22， 其具体材料优选为三 元乙丙防水卷材、 土工膜或高密度聚乙烯喷塑帆布等 ； 在距池底高为 0.3 0.8m 处铺设热 交换器 23， 这里的上限 0.8m 是针对池深上限 2m 和卤深上限 1.5m 而言的， 热交换器不可以 露出卤水表面。 管道的材料可以为任何传热效率高、 价格相对低廉的耐腐蚀材料， 优选如不 锈钢、 PE-RT 耐热聚乙烯或 PP-R 聚丙烯等。其 U 字形、 回字形或螺旋形的特定形状有效地 。

37、增大了传热面积， 提高了热交换效率， 保证卤水最大限度地吸收地热水的热量， 达到升温卤 水、 减小卤水昼夜温差和加快卤水蒸发的目的。 上述具体结构的加热成卤池， 优化了普通晒 池的结构， 兼顾了提高太阳能辐射吸收率、 强化地热水热交换效率、 加强卤水保温防渗等各 个方面， 是非常优选的。 0089 上述加热成卤池不完全依靠太阳能的辐射作用， 还同时利用高温地热水对浓缩卤 水进行持续加热， 因此受气温昼夜变化和季节更替的影响较小， 尤其在西藏高原湖区， 年均 气温低于零度， 昼夜温差较大 ； 雨季集中在每年的 6 9 月。利用这种加热成卤池可以在不 同季节和气候条件下开展生产任务， 蒸发浓缩卤水。

38、， 缩短成卤周期。 0090 将浓缩卤水灌入加热成卤池中至深度优选为 0.8 1.5m ； 这样的深度能够最大化 地利用太阳能辐射和地热水热交换的双重作用加热蒸发卤水。 0091 本具体实施方式还提供了一种盐湖卤水处理方法及装置。 0092 特别优选具体实施方式的盐湖卤水处理方法流程示意图如图 2 所示， 该盐湖卤水 处理方法包括上述盐湖卤水蒸发方法中的步骤， 其中盐湖卤水为碳酸盐型含锂盐湖卤水， 由于在前三步的蒸发步骤中， 卤水中的 Li+一直处于富集状态， 而并未达到饱和结晶析出的 程度， 所以第三步得到的高浓卤水为高浓富锂卤水。 0093 在本发明的盐湖卤水处理方法中， 还进一步包括第四。

39、步 ： 用于对上述第三步中得 到的高浓富锂卤水进行升温结晶碳酸锂的步骤。 0094 在该步骤中， 将上述第三步中得到的高浓富锂卤水利用太阳能辐射结合高温地热 水热交换加热升温。 该高温地热水的进口温度优选为6070， 当然， 进口温度越高越好， 在实际生产中不必严格控制， 超过 60即可， 出口温度通常为 50 60。 说 明 书 CN 103420400 A 9 7/9 页 10 0095 在第四步中， 高浓富锂卤水层深度优选为 1.5 2.5m。 0096 优选地， 可以在上述高浓富锂卤水表层再铺设一层淡水， 优选为 0.3 0.5m， 这里 的 0.3 0.5m 是对于卤水层深度 1.5。

40、 2.5m 较为适宜的淡水层深度。如果淡水层深度大 于 0.5m， 不仅会部分稀释下层卤水， 使 Li+浓度降低， 而且所形成的淡水层和过渡层的总厚 度也会增加， 从而阻碍下层卤水层对于太阳能热量的吸收， 导致卤水升温效果不显著。 此时 盐梯度保温太阳池中卤水层和淡水层的总深度为1.83.0m。 淡水层与卤水层之间形成一 定厚度的盐梯度层， 起到阻止热量向上散失的作用。 利用淡水与卤水折射率的不同， 使吸收 的太阳能热量蓄存于池底卤水中， 形成储能区， 从而提高和保持下层卤水温度。同时， 由热 交换管道的入口引入高温地热水， 地热水在流经整个管道的过程中不断与管外卤水进行热 交换， 使管外卤水。

41、的温度在短期内即可迅速提高， 而地热水自身温度则大幅度降低。 0097 由热交换管道的入口通入高温地热水 （水温为 60 70（此为地热水的正常温 度范围） ， 根据碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小的规律， 地热水温度越高， 碳酸锂的析 出量则越多， 产品的收率越高） 。地热水在流经管道的过程中不断与管外低温卤水进行热 交换， 低温卤水在同时受到盐梯度保温太阳池对于太阳能的蓄热和地热水的加热双重作用 下， 在短期内 （约 10 天左右的时间） 即可迅速升温， 且最高温度可达 50 60， 同时碳酸锂 也在池中大量集中析出， 收获的锂混盐中碳酸锂的品位高达 75% 85% （品位指的是碳酸锂 在。

42、所析出的混盐中所占的重量百分含量） 。 0098 该步骤并不完全依靠太阳能的辐射作用， 而主要依靠高温地热水的循环热交换实 现热量的持续供应， 因此， 受昼夜温差变化和季节更替的影响较小， 故卤水升温和保温的效 果更好， 卤水温度一般控制在 50以上， 使得在自然蒸发过程中易于分散析出的碳酸锂在 高温下大量集中沉淀， 提高了生产效率和产品收率， 缩短了生产周期， 实现全年不间断生产 碳酸锂。 0099 该步骤的内容已在同一申请人的申请号为 201210031264.4， 名称为 “从碳酸盐型 卤水中提取碳酸锂的方法” ， 申请日为2012.2.13的发明专利申请中有明确记载， 在此， 将该 专。

43、利申请的全部相关内容引入本文。 0100 特别优选的是， 上述第四步中热交换后的地热水温度通常为 50 60， 可以作为 第三步中的加热水源， 利用其余热对第三步中的浓缩卤水进行加热蒸发， 不仅使地热水得 到了循环再利用， 经二次冷却后的地热水被重新回灌到地下， 无任何环境污染和资源损失 ； 还使卤水的蒸发速率和制卤效率得到显著的提高， 从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤 需求， 缩短成卤和产盐周期， 提高生产效率和产品收率， 实现全年不间断连续生产。 0101 对于实现上述盐湖卤水处理方法的装置， 包括上述盐湖卤水蒸发方法的设备， 还 进一步包括盐梯度保温太阳池， 用于实现对第三步中得到的高。

44、浓富锂卤水进行升温结晶碳 酸锂的步骤。 0102 所述盐梯度保温太阳池的具体结构也已记载在上述申请号为 201210031264.4 的 中国发明专利申请中。 0103 作为优选的例子， 盐梯度保温太阳池直接由粘土筑成， 采光面积 1000 10000m2， 池深 3 4m， 池底和池体内壁均采用塑料薄膜和保温材料形成保温隔热层的夹心结构， 池 内表面设置有防渗衬垫层， 其具体材料优选为三元乙丙防水卷材、 土工膜或高密度聚乙烯 喷塑帆布等 ； 在距池底高约0.51m处铺设热交换器， 管道的材料可以为任何传热效率高、 说 明 书 CN 103420400 A 10 8/9 页 11 价格相对低廉。

45、的耐腐蚀材料， 优选如不锈钢、 PE-RT 耐热聚乙烯或 PP-R 聚丙烯等。其 U 字 形、 回字形或螺旋形的特定形状有效地增大了传热面积， 提高了热交换效率， 保证卤水最大 限度地吸收地热水的热量， 达到升温卤水、 减小卤水昼夜温差的目的。 上述结构具有以下优 点 ： 0104 1. 盐梯度保温太阳池的结构包含一层由塑料薄膜和保温材料形成的保温隔热层， 使得池体的保温效果更好 ； 0105 2、 与普通太阳池相比， 本专利的盐梯度保温太阳池不完全依靠太阳能的辐射作 用， 而主要依靠高温地热水的循环热交换实现热量的持续供应， 因此本专利的盐梯度保温 太阳池受昼夜温差变化和季节更替的影响较小，。

46、 故池内卤水升温和保温的效果更好。 0106 优选地， 该盐梯度保温太阳池的热交换器排出的地热水温度为 50 60， 在盐梯 度保温太阳池的热交换器的地热水出口与上述加热成卤池 2 的热交换器的地热水进口之 间用管道连接， 并在出口管道末端安装增压泵， 将从盐梯度保温太阳池的热交换器排出的 地热水泵入上述加热成卤池 2 的热交换器中， 从而优化了整个卤水处理的流程， 最大限度 地利用了地热资源。另外， 加热成卤池 2 的热交换器的地热水出口与地热水地下回灌系统 连接。 0107 上述盐湖卤水处理方法及装置， 最大限度地利用了地热资源， 并且优化了整个盐 湖卤水处理方法的热系统， 提高了地热水的。

47、利用率。同时， 不仅使地热水得到了循环再利 用， 经二次冷却后的地热水被重新回灌到地下， 无任何环境污染和资源损失 ； 还使卤水的蒸 发速率和制卤效率得到显著的提高， 从而保证盐梯度保温太阳池更大的供卤需求， 缩短成 卤和产盐周期， 提高生产效率和产品收率， 可以实现全年不间断连续生产。 0108 实施例 1 ： 0109 （1） 以西藏当雄错盐湖碳酸盐型卤水作为原料卤水， 首先于初冬季节 （10 月至 11 月） 灌入第一级冷冻预晒池 1 中， 该冷冻预晒池 1 的采光面积为 1000m2， 直接由粘土筑成， 池 底和池体内壁设置有保温隔热层。在池内表面， 还设置有黑色三元乙丙防水卷材铺设的。

48、防 渗衬垫层。 0110 原料卤水深 0.6m， 利用冬季 （12 月至 3 月） 低温条件冷冻卤水， 在卤水表层形成冰 晶或薄冰， 及时人工铲除该冰晶或薄冰， 并将冰放置于淡水池中， 待气候回暖时融化成淡水 以备它用。 0111 期间， 冷冻预晒池 1 中卤水的温度范围在 -15 0， 在冷冻预晒池的边坡和池 底析出以芒硝和泡碱等为主的盐类矿物， 同时， 在太阳能的辐射作用下蒸失淡水， 最终获得 Li+浓度约为 1.0g/L 的浓缩卤水。 0112 4 月， 将上述得到的浓缩卤水泵入另设的加热成卤池 2 中， 该加热成卤池 2 的采 光面积为 500m2， 直接由粘土筑成， 池底和池体内壁设置有保温隔热层。该保温隔热层是由 塑料薄膜和保温材料形成的夹心结构。在池内表面， 还设置有黑色三元乙丙防水卷材铺设 的防渗衬垫层。在加热成卤池 2 中设置有 U 字形热交换管， 管道材料为不锈钢， 管内径为 0.05m， 换热面积约为 50m2。 0113 地热水直接由该热交换器的进口管道流入， 地热水的进口温度为 60 70， 出口 温度为 40 50， 卤水温度保持在 40 50范围内。经过 10 15 天的时间。