温棚池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种温棚池，其特征在于，该温棚池包括池体和与该池体密封连接的透光罩，该池体包括池壁和梯度池底，该梯度池底包括多个水平池底和多个与所述多个水平池底倾斜的斜面。
【专利说明】
温棚池
技术领域
[0001]本实用新型涉及卤水开发利用的装置，尤其涉及一种温棚池。
【背景技术】
[0002]利用太阳池作为结晶池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂是当前卤水提锂的工艺之一。
[0003]如图3所示，传统太阳池自上而下包括上对流层1、非对流层2(盐度梯度层)、下对流层3，上对流层I一般为淡水(或稀卤水)，用于保持池中卤水盐度梯度和抗风力扰动的作用;非对流层2存在由上至下的盐度梯度和温度梯度，是太阳池的保温层;下对流层3由高浓度的盐溶液组成，主要作用是集热和蓄热，用来采集储存太阳能。在太阳池中，由于非对流层2的盐度梯度的存在，将阻止热对流的发生，并保持太阳池的热稳定性。在这种情况下，下对流层3的热量只能以热传导的方式传递到池表面，而非对流层2水层很厚，一般深度可达I?1.5m，具有较好的隔热性能，下对流层3的温度可以达到50 0C。
[0004]利用传统太阳池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂过程中，当从外界来的低温富锂碳酸盐卤水导入下对流层3，由于上对流层I和非对流层2的作用，使得下对流层3的富锂碳酸盐卤水保持在较高温度环境下，由于碳酸锂溶解度的负温度效应，从而在下对流层3中逐渐析出碳酸锂结晶体。
[0005]然而，利用传统太阳池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂过程中，存在以下不足:首先，由于传统太阳池中低温富锂碳酸盐卤水在下对流层3中依靠上对流层I和非对流层2的作用进行蓄热、保温，这样碳酸锂的析出速度较慢，产率低。其次，传统太阳池不是封闭性结构，当外界温度较低时，上对流层I会结冰，从而影响太阳能向下传输，从而影响非对流层2的盐度梯度和保温效果，这样下对流层3便不能维持较高的温度，从而影响碳酸锂的结晶析出。再次，传统太阳池受外界气温影响较大，不能全年运行，限制了碳酸锂的产量。再其次，上对流层I极易受到大风、沙尘影响而被破坏，或多或少地丧失保温和与非对流层2的盐度梯度效果。
[0006]因此，改进太阳池的结构，提高太阳池对碳酸锂的结晶速度，延长太阳池的年运行时间，从而缩短碳酸锂的结晶周期是碳酸锂盐湖提锂工艺技术发展的方向之一。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型旨在提供一种运行温度高、全年可操作的用于碳酸盐湖卤水提锂的温棚池。
[0008]—种温棚池包括池体和与该池体密封连接的透光罩，该池体包括池壁和梯度池底，该梯度池底包括多个水平池底和多个与所述多个水平池底倾斜的斜面。
[0009]可选地，所述池体包括第一池壁、与该第一池壁相对的第二池壁、连接该第一池壁和第二池壁的两个第三池壁，所述第一池壁的宽度大于所述第二池壁的宽度，所述第二池壁的深度大于所述第一池壁的深度。
[0010]可选地，所述池体的深度自第一池壁到第二池壁的方向逐渐变深。
[0011]可选地，所述第一池壁设置多个入水口，所述第二池壁设置多个出水口。
[0012]可选地，所述池体具有多个靠近入水口区域的由大面积水平池底形成的大面积浅池，所述池体具有多个靠近出水口区域的由多个小面积水平池底形成的小面积深池。
[0013]可选地，所述大面积浅池为换热池，所述小面积深池为保温池。
[0014]可选地，所述多个入水口平行间隔设置于所述第一池壁。
[0015]可选地，所述第二池壁设置两个出水口，每一出水口倾斜设置于第二池壁和第三池壁的交接处，该两个出水口相对于第二池壁排布成“八”字型。
[0016]可选地，所述透光罩包括透光罩体和固定架，所述固定架固定于所述池体的边缘，所述透光罩体为双层结构。
[0017]可选地，所述透光罩体包括外层、内层和介于外层和内层之间的集热腔，该外层为透光板，用于吸收外界的太阳光；该内层为集热板，该集热腔形成于该透光板和集热板之间。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0019]首先，本实用新型的温棚池设置有梯度池底结构，梯度池底的多个水平池底相当于多个换热区域，低温富锂碳酸盐型卤水进入池体后会沿着池体的长度方向自左向右依次进入各个换热区域，由于多个水平池底的面积自左向右依次逐渐减小，因此，进入第一个水平池底的低温富锂碳酸盐型卤水会迅速进行大面积、大范围的换热反应，从而低温富锂碳酸盐型卤水的温度会迅速升高，这样碳酸锂也会迅速结晶析出；随着卤水继续沿池体长度方向向出水口方向流动，卤水温度也会逐渐升高，碳酸锂也会在各个水平池底陆续析出；当卤水流动至靠近出水口的多个水平池底区域时，由于靠近出水口多个水平池底面积比较小，且深度较深，此区域的温度比较高而稳定，因此低温富锂碳酸盐型卤水大部分是在此区域进行结晶析出。显然，这样梯度池底的结构设计，使得低温富锂碳酸盐型卤水进入温棚池后快速换热、快速升温，从而快速得到碳酸锂结晶体，大大提升碳酸锂的析出速率。
[0020]其次，温棚池设置有透光罩，其透光罩体为双层结构，具有很好的集热、蓄热效果，且可避免外部风沙等杂质引入池体，避免碳酸锂结晶体中引入杂质。
[0021]最后，由于温棚池中池体的阶梯池底的结构设计以及透光罩的结合利用，使得温棚池内相对于外界保持较高的温度，通常情况下，在中国西部高原地区设置本实用新型的温棚池，无论季节如何变化，温棚池内的温度相对于外界温度高出30°C?50°C。在中国西部高原地区，温棚池内的温度全年可以维持在20°C?80°C之间。这样，利用此温棚池从富锂碳酸盐型卤水中进行碳酸锂盐的沉积工艺可以在一年中任何时候进行操作，即可以全年运行。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的温棚池的示意图。
[0023]图2为本实用新型的温棚池的横截面示意图。
[0024]图3为现有技术的太阳池。
[0025]温棚池I
[0026]池体10
[0027]透光罩20
[0028]第一池壁11
[0029]第二池壁12
[0030]第三池壁13
[0031]水平池底14
[0032]斜面15
[0033]入水口16
[0034]出水口17
[0035]碳酸锂结晶体30
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037]本实用新型提供一种用于将碳酸盐型硼锂盐湖卤水中有益元素进行提取的温棚池I。温棚池I的工作原理:盐湖卤水在蒸发结晶过程中，各种盐逐步达到其饱和溶解度后从卤水中结晶析出。在碳酸盐型硼锂盐湖卤水中，碳酸锂是具有负温度效应溶解度的盐，其它盐具有正温度效应，因此，可在碳酸锂即将达到其饱和溶解度时，将卤水引入温棚中使其升高温度，这时候，不论其它盐类在升高温度前是否达到饱和，都将由于温度升高而溶解度升高，在卤水中更加远离其溶解度，因此不会结晶析出；碳酸锂则从饱和达到更高的过饱和度，从而大量结晶析出。一般来讲，20?300C的温度差会造成碳酸锂30%左右的溶解度差，即在盐田中接近饱和的碳酸锂卤水，经过温棚池后，将结晶析出30%左右的碳酸锂，且温度差越大，碳酸锂的结晶析出率越高。经过温棚池后再次进入盐田的卤水其碳酸锂由于温度降低，溶解度增大，只有蒸发掉碳酸锂在温棚中的析出率部分后才会再次达到饱和，而其它盐在温度降低后的蒸发浓缩过程中，结晶析出。因此，通过多次温棚池过程，温棚中收获碳酸锂，盐田中收获硼砂、氯化钾等其它盐。从理论上说，温棚池中会得到纯的碳酸锂，但由于温棚中存在蒸发，会有部分盐析出，降低获得的碳酸锂的品位。从实践看，温棚系统与系统外温差常年可保持在30°C?50°C，因此，温棚可全年用于生产碳酸锂。下面结合温棚池I的结构对温棚池I的功能及作用进行详细描述。
[0038]如图1所示，温棚池I包括用于容纳卤水的池体10以及用于集热、保温的透光罩20，透光罩20密封池体1的开口，从而，温棚池I形成一个密封的结构。池体1具有特定的宽度和深度特征，即，沿池体10的长度方向，池体10的宽度逐渐减小，且该池体10的深度逐渐增加。本实施例中，池体1大致呈梯形，如图2所示。
[0039]结合图1和图2，池体10包括第一池壁11、第二池壁12、连接第一池壁11和第二池壁12的两个第三池壁13、梯度池底。梯度池底包括多个与水平面平行的水平池底14和多个与水平池底14倾斜的斜面15。第一池壁11、第二池壁12、第三池壁13围合形成一个连续的筒形池壁，当然，第一池壁11、第二池壁12、第三池壁13可以为一体结构。透光罩20密封池体10的开口，从而，温棚池I形成一个密封的结构。
[0040]图2为温棚池I的横截面示意图，显然，第一池壁11的宽度大于第二池壁12的宽度。第二池壁12的深度大于第一池壁11的深度，S卩，池体10的深度沿其自身长度方向(即图1中的自左向右方向)是逐渐变深的。沿着池体1的长度方向，梯度池底中的多个水平池底14的宽度逐渐变小，即，多个水平池底14的面积逐渐减小。也就是说，沿着池体10的长度方向，池体10具有多个大面积浅池(即由多个大面积水平池底14形成)和多个小面积深池(即由多个小面积水平池底14形成)，这些浅池和深池共同形成了池体10的梯度池底。所述多个大面积浅池为换热池，多个大面积浅池的作用是使得来自外部的低温卤水快速升温;所述多个小面积深池为保温池，多个小面积深池的作用是保持卤水温度，延长碳酸锂的析出和重结晶以获得高质量的碳酸锂结晶体30。本实施例中，第一个大面积浅池(最靠近第一池壁11的浅池)为换热池，用于使得来自外部的低温卤水快速升温;而后续各深池(由多个水平池底14形成的)为保温池，只是保持卤水温度延长碳酸锂的析出和重结晶以获得高质量的碳酸锂结晶体30。
[0041]利用温棚池I析出碳酸锂的过程中，理论上讲，温棚池I一天可以达到升温析出碳酸锂的基本条件是:只要温棚池I中的卤水厚度不超过10cm，每天单位面积上获得的太阳能可以使I Ocm深的卤水温度升高20 °C以上。卤水在温棚池I中停留时间和卤水的厚度成反比，卤水的体积是深度和表面积的乘积，这样可以通过年卤水处理量算出第一池壁的宽度、深度以及长度，也可以构筑第二池壁及其它池壁。按此方法，可以建造实际需要的(即，所需年卤水处理量的)的温棚池I。
[0042]结合图1、图2所示，第一池壁11设置有多个入水口 16，第二池壁12设有多个出水口17。例如，多个入水口 16平行间隔设置于第一池壁11，两个出水口 17分别设置于第二池壁12的两端，且每一出水口 17倾斜设置于第二池壁12和第三池壁13交接处，这样两个出水口 17相对于第二池壁12排布成“八”字型。
[0043]再如图1所示，透光罩20包括透光罩体21和固定架22，固定架22固定于池体10的边缘，透光罩体21将池体10进行密封。透光罩体21可以采用具有集热功能的太阳光透光板，例如，透光罩体21为双层结构，外层为透光板，用于吸收外界的太阳光；内层为集热板，透光板和集热板之间留有一定间隙形成集热腔。集热腔可以通过空气流通孔道和温棚池I内的空气进行流通换热，从而使得温棚池I内相对于外界保持较高的温度。
[0044]另外，透光罩20使得池体10处于密闭环境中，来自外界的风沙等机械杂质不会引入卤水中，从而避免最终获得的碳酸锂结晶体含有杂质。
[0045]由于温棚池I中池体10的阶梯池底的结构设计以及透光罩20的结合利用，使得温棚池I内相对于外界保持较高的温度，通常情况下，在中国西部高原地区设置本实用新型的温棚池I，无论季节如何变化，温棚池I内的温度相对于外界温度高出30°C?50°C。例如，在中国西部高原地区，温棚池I内的温度全年可以维持在20°C?80°C之间。这样，利用此温棚池I从富锂碳酸盐型卤水中进行碳酸锂盐的沉积工艺可以在一年中任何时候进行操作，即可以全年运行。
[0046]本实用新型的温棚I用于从富锂碳酸盐型卤水中进行碳酸锂盐的沉积。由于温棚池I内的温度相对于外界温度高出30°C?50°C，由于碳酸锂的溶解度为负温度效应，从外界来的温度较低的富锂碳酸盐型卤水进入温棚池I之后经历一系列换热过程。由于上述温棚池I中池体1的结构设计，沿着池体1的长度方向，且自入水口 16向出水口 17的方向，池体10具有多个大面积浅池(即由多个大面积水平池底14形成)和多个小面积深池(即由多个小面积水平池底14形成)。当外界来的低温富锂碳酸盐型卤水进入多个大面积浅池后，多个大面积浅池相当于多个大面积的换热区域，使得低温富锂碳酸盐型卤水升温速度较快，从而在多个大面积浅池(靠近入水口 16的多个水平池底14处)快速沉淀出碳酸锂结晶体30。经过热交换的富锂碳酸盐型卤水继续向多个小面积深池方向流动(即靠近出水口 17的多个水平池底14处)，经过充分热交换达到恒定温度的富锂碳酸盐型卤水在多个小面积深池区域进行大量沉积、产生晶型优化的碳酸锂结晶体30。
[0047]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0048]首先，本实用新型的温棚池I设置有梯度池底结构，梯度池底的多个水平池底14相当于多个换热区域，低温富锂碳酸盐型卤水进入池体10后会沿着池体10的长度方向自左向右依次进入各个换热区域，由于多个水平池底14的面积自左向右依次逐渐减小，因此，进入第一个水平池底14的低温富锂碳酸盐型卤水会迅速进行大面积、大范围的换热反应，从而低温富锂碳酸盐型卤水的温度会迅速升高，这样碳酸锂也会迅速结晶析出；随着卤水继续沿池体10长度方向向出水口 17方向流动，卤水温度也会逐渐升高，碳酸锂也会在各个水平池底14陆续析出；当卤水流动至靠近出水口 17的多个水平池底14区域时，由于靠近出水口17多个水平池底14面积比较小，且深度较深，此区域的温度比较高而稳定，因此低温富锂碳酸盐型卤水大部分是在此区域进行结晶析出。显然，这样梯度池底的结构设计，使得低温富锂碳酸盐型卤水进入温棚池I后快速换热、快速升温，从而快速得到碳酸锂结晶体，大大提升碳酸锂的析出速率。
[0049]其次，温棚池I设置有透光罩20，其透光罩体21为双层结构，具有很好的集热、蓄热效果，且可避免外部风沙等杂质引入池体10，避免碳酸锂结晶体中引入杂质。
[0050]最后，由于温棚池I中池体10的阶梯池底的结构设计以及透光罩20的结合利用，使得温棚池I内相对于外界保持较高的温度，通常情况下，在中国西部高原地区设置本实用新型的温棚池I，无论季节如何变化，温棚池I内的温度相对于外界温度高出30°C?50°C。在中国西部高原地区，温棚池I内的温度全年可以维持在20°C?80°C之间。这样，利用此温棚池I从富锂碳酸盐型卤水中进行碳酸锂盐的沉积工艺可以在一年中任何时候进行操作，即可以全年运行。
[0051]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种温棚池，其特征在于，该温棚池包括池体和与该池体密封连接的透光罩，该池体包括池壁和梯度池底，该梯度池底包括多个水平池底和多个与所述多个水平池底倾斜的斜面。2.如权利要求1所述的温棚池，其特征在于:所述池体包括第一池壁、与该第一池壁相对的第二池壁、连接该第一池壁和第二池壁的两个第三池壁，所述第一池壁的宽度大于所述第二池壁的宽度，所述第二池壁的深度大于所述第一池壁的深度。3.如权利要求2所述的温棚池，其特征在于:所述池体的深度自第一池壁到第二池壁的方向逐渐变深。4.如权利要求2所述的温棚池，其特征在于:所述第一池壁设置多个入水口，所述第二池壁设置多个出水口。5.如权利要求4所述的温棚池，其特征在于:所述池体具有多个靠近入水口区域的由大面积水平池底形成的大面积浅池，所述池体具有多个靠近出水口区域的由多个小面积水平池底形成的小面积深池。6.如权利要求5所述的温棚池，其特征在于:所述大面积浅池为换热池，所述小面积深池为保温池。7.如权利要求4所述的温棚池，其特征在于:所述多个入水口平行间隔设置于所述第一池壁。8.如权利要求4所述的温棚池，其特征在于:所述第二池壁设置两个出水口，每一出水口倾斜设置于第二池壁和第三池壁的交接处，该两个出水口相对于第二池壁排布成“八”字型。9.如权利要求1所述的温棚池，其特征在于:所述透光罩包括透光罩体和固定架，所述固定架固定于所述池体的边缘，所述透光罩体为双层结构。10.如权利要求1所述的温棚池，其特征在于:所述透光罩体包括外层、内层和介于外层和内层之间的集热腔，该外层为透光板，用于吸收外界的太阳光;该内层为集热板，该集热腔形成于该透光板和集热板之间。
【文档编号】C01D15/08GK205500802SQ201620283368
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】董亚萍, 李武, 曾云, 朱贤麟, 刘鑫, 胡斌, 李东东, 高丹丹, 边绍菊, 彭娇玉, 杨小平, 黄维农
【申请人】中国科学院青海盐湖研究所, 西藏国能矿业发展有限公司