本实用新型涉及锂盐生产
技术领域：
，尤其涉及一种用于生产硫酸法锂盐的系统。
背景技术：
：锂是一种重要的战略性资源物质，是现代高科技产品不可或缺的重要原料。我国探明的锂资源总储量居世界第二位，但锂产量只占全球总产量的5％左右，是锂产品的净进口国。碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂制品的基础材料，因而成为了锂行业中用量最大的锂产品，其他锂产品其本上都是碳酸锂的下游产品。碳酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提取和矿石提取。目前，国外主要采用盐湖卤水提取工艺生产碳酸锂，我国则主要采用固体矿石提取工艺。虽然我国也在积极开采盐湖锂资源，但由于技术、资源等因素的限制，开发速度相对缓慢。矿石提取锂主要是采用锂辉石、锂云母等固体锂矿石生产碳酸锂和其他锂产品。从矿石中提取锂资源的历史悠久，技术也较成熟，主要生产工艺有石灰烧结法和硫酸法，其中硫酸法是目前使用的主要方法。在除杂后进行板框过滤和蒸发浓缩，之后再进行沉锂等后续操作，最终制得成品。蒸发浓缩需要蒸汽加热系统对硫酸锂溶液进行蒸发，使得溶液中的水分变为气态逸出，从而实现浓缩的目的。这种工艺具有能源消耗大、处理成本和难度较大、成本高、耗时，效率低，污染严重。除杂后的过滤多采用板框过滤方式，由于滤布孔径大，导致其精度降低，使得吕后料液中固含量较高，而后工序没有采用有效手段进行固体杂质拦截，使得产品品质较低；该蒸发浓缩工艺所需设备较多，维护成本和难度较高。蒸发浓缩浪费水资源的同时还对环境造成污染，不利于企业的可持续健康发展。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于生产硫酸法锂盐的系统,具有收率高、纯度高、能源消耗小、成本低、处理难度小、节约时间、效率高和无污染等优点。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于生产硫酸法锂盐的系统，包括：酸浸装置、除杂装置、微滤膜过滤装置、膜浓缩装置、沉淀池、过滤器、热水池和干燥装置；所述酸浸装置用于制备硫酸锂浸出液；所述除杂装置与酸浸装置相连，将硫酸锂浸出液中的钙镁离子形成沉淀；所述微滤膜过滤装置与除杂装置相连，将除杂装置产生的硫酸锂浸出液过滤得到滤液；所述膜浓缩装置与微滤膜过滤装置相连，将滤液进行浓缩，得到透过液和浓缩液；所述沉淀池与膜浓缩装置的浓缩液出口相连；所述过滤器与沉淀池的出口相连，分离得到碳酸锂沉淀，所述碳酸锂沉淀输送至热水池内，在热水池内洗涤后，输送至干燥装置。本实用新型的有益效果是：发明人在多年的研究中，发现蒸发浓缩具有能源消耗大、处理成本和难度较大、成本高、耗时，效率低，污染严重等问题。首次提出了将膜过滤和膜浓缩用于硫酸法锂盐生产工艺中。并在除杂装置和沉淀池之间设置微滤膜过滤装置和膜浓缩装置，将硫酸锂溶液进行深度净化和浓缩，具有提高产品品质、节能降耗、降低处理成本等优点。通过微滤膜过滤装置将溶液中的悬浮物拦截，实现固液分离；在酸浸过程中产生悬浮物，如果不去除掉，会影响产品品质以及后续处理工艺难度和成本；而且由于悬浮物的物化特性，容易产生过滤材料堵塞、频繁更换的(相对于板框压滤机来说)问题；利用微滤膜将溶液中的悬浮物拦截，实现固液分离，具有精度高、拦截效率高的优点。通过膜浓缩装置将锂离子浓度提高至饱和状态，实现料液浓缩。与现有技术中的蒸发浓缩相比，本实用新型采用的膜过滤和膜浓缩配合使用具有收率高、纯度高、能源消耗小、成本低、处理难度小、节约时间、效率高、无污染等优点。本实用新型所述的净化浓缩工艺适用于锂盐生产过程中的净化和浓缩，锂盐可以为碳酸锂，也可以氢氧化锂或者其他含锂的化合物等等。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述膜浓缩装置为纳滤膜浓缩装置或反渗透膜浓缩装置。采用上述进一步方案的有益效果是：通过纳滤膜浓缩装置或反渗透膜浓缩装置可以进一步提高浓缩效果，将硫酸锂溶液富集到锂含量为40-50g/L的浓缩液，便于后续工艺的进行。进一步，所述纳滤膜浓缩装置的孔径截留物质的分子量为100以上。采用上述进一步方案的有益效果是：一方面可以保证浓缩的的终浓度，一方面可以保证通量，浓缩效率高。进一步，所述微滤膜过滤装置的微滤膜的孔径为1-5微米。采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高溶液中的悬浮物的过滤效果，实现固液分离，避免对后期产品的影响。如果孔径过小，过滤精度提高但是通量降低；如果孔径过大，通量升高但是过滤精度降低。进一步，还包括焙烧装置、冷却装置和磨矿装置；所述焙烧装置用于对锂辉石焙烧；所述冷却装置与焙烧装置相连，用于冷却焙烧后的锂辉石，得到锂辉石焙砂；所述磨矿装置与冷却装置相连，用于将锂辉石焙砂制得锂辉石矿粉，所述锂辉石矿粉输送至酸浸装置中。进一步，所述酸浸装置包括酸化窑和浸出槽，所述酸化窑的出口与浸出槽的入口相连，所述浸出槽的出口与除杂装置相连。采用上述方案的有益效果是：通过上述装置可以成功制备硫酸锂浸出液，并用于后续的工艺中。进一步，所述膜浓缩装置的透过液的出口与水回用系统相连。采用上述进一步方案的有益效果是：膜浓缩装置产生的透过液返回水回用系统，可以循环利用，具有环保、节约用水等优点，显著降低了成本。附图说明图1为本实用新型所述用于生产硫酸法锂盐的系统结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、焙烧装置，2、冷却装置，3、磨矿装置，4、酸化窑，5、浸出槽，6、除杂装置，7、微滤膜过滤装置，8、膜处理浓缩装置，9、沉淀池，10、真空过滤器，11、热水池，12、干燥装置，13、水回用系统。具体实施方式以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，一种用于生产硫酸法锂盐的系统，包括：焙烧装置1、冷却装置2、磨矿装置3、酸浸装置、除杂装置6、微滤膜过滤装置7、膜浓缩装置8、沉淀池9、过滤器、热水池11和干燥装置12；所述焙烧装置1用于对锂辉石焙烧；所述冷却装置2与焙烧装置1相连，用于冷却焙烧后的锂辉石，得到锂辉石焙砂；所述磨矿装置3与冷却装置2相连，用于将锂辉石焙砂制得锂辉石矿粉，所述锂辉石矿粉输送至酸浸装置中。所述酸浸装置用于制备硫酸锂浸出液；所述酸浸装置包括酸化窑4和浸出槽5，所述酸化窑4的出口与浸出槽5的入口相连，所述浸出槽5的出口与除杂装置相连。所述除杂装置6与酸浸装置相连，将硫酸锂浸出液中的钙镁离子形成沉淀。所述微滤膜过滤装置7与除杂装置6相连，将除杂装置6产生的硫酸锂浸出液过滤得到滤液，同时去除钙镁等杂质以及悬浮物；所述膜浓缩装置8与微滤膜过滤装置7相连，将滤液进行浓缩，得到透过液和浓缩液；所述膜浓缩装置8的透过液的出口与水回用系统13相连。所述沉淀池9与膜浓缩装置8的浓缩液出口相连；所述过滤器与沉淀池9的出口相连，分离得到碳酸锂沉淀，所述碳酸锂沉淀输送至热水池11内，在热水池11内洗涤后，输送至干燥装置12。所述过滤器为真空过滤器10。所述膜浓缩装置8为纳滤膜浓缩装置8或反渗透膜浓缩装置8。所述纳滤膜浓缩装置8的孔径截留物质的分子量为100-300。所述微滤膜过滤装置7的微滤膜的孔径为1-5微米。本实用新型对于膜过滤以及膜浓缩过程中的膜材料没有特殊严格的限制。均可以从市售获得或者常规方法制备。微滤膜根据成膜材料分为无机膜和有机高分子膜，无机膜又分为陶瓷膜、金属膜和金属间化合物多孔材料，有机高分子膜又分为天然高分子膜和合成高分子膜；根据膜的形式又分为平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜；根据制膜原理，高分子膜的制备方法分为溶出法(干-湿法)、拉伸成孔法、相转化法、热致相法，浸涂法、辐照法、表面化学改性法、核径迹法、动力形成法等，无机膜的制备方法主要有溶胶-凝胶法、烧结法、化学沉淀法等。应用较广的应该属于有机高分子中空纤维膜，主要的微滤膜品种有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等。纳滤膜的材质为高分子材料，主要是聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PvA)、磺化聚砜(sPS)、磺化聚醚砜(sPEs)、醋酸纤维素(cA)及其衍生物等。常见的反渗透膜材料有两大类，即醋酸纤维素膜元件和复合膜元件。(1)醋酸纤维素膜元件一般用纤维素经酯化生成三醋酸纤维，再经二次水解成混合一、二、三醋酸纤维。影响膜的脱盐率与产水量最重要的因素是乙酰含量高则脱盐率高，但产水量少。醋酸纤维素膜本质上的弱点是，随时间的推移，酯基官能团将水解，同时脱盐率逐渐下降而流量增加，随着水解作用的加强，膜更易受到微生物侵袭，同时膜本身也将失去它的功能和完整性。(2)复合膜元件复合膜的主要支持结构是经砑光机砑光后的聚酯无纺织物，其表面无松散纤维并且坚硬光滑，由于聚酯无纺织物非常不规则并且太疏松，不适合作为盐屏障层的底层，因而将微孔工程塑料聚砜浇注在非纺织物表面上，聚砜层表面的孔控制在大约15nm，屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺，厚度大约在0.2um。高交联度芳香聚酰胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。在具体操作时，利用上述系统可以采取下面的工艺进行硫酸法锂盐的生产。1)酸浸：将预处理后的锂辉石矿粉浸入硫酸溶液中，得到硫酸锂浸出液。预处理的具体方法为：取锂辉石精矿置于焙烧装置1中，在1100-1200℃下对锂辉石精矿焙烧0.5-2小时，之后输送至冷却装置2，在冷却装置2中冷却降温至80-145℃，得锂辉石焙砂；将锂辉石焙砂输送至磨矿装置3中，利用磨矿装置3对锂辉石焙砂进行磨矿，得粒径小于80目的锂辉石矿粉。酸浸的反应条件为：向锂辉石矿粉中加入浓度93％-98％的硫酸，并在酸化窑4中于250-300℃的条件下焙烧，得到酸熟料，控制酸熟料的残酸质量百分含量为3％-6％；将酸熟料置于浸出槽5中，向酸熟料中加入碳酸钙，碳酸钙的加入摩尔量为残酸摩尔量的1.1倍，得混合物，向混合物中加水，当混合物的pH值在5.5-6.0时，进行过滤，得到固含量10％以上的硫酸锂浸出液。2)将硫酸锂浸出液采用除杂装置6进行除杂处理，沉淀钙镁离子，得到经除杂处理的含有锂的浸出液。3)膜过滤：将步骤2)经除杂处理的含有锂的浸出液利用微滤膜过滤装置7进行膜过滤，膜过滤的孔径为1-5μm，膜过滤的温度为0-100℃，膜过滤的压力为0.02-0.2Mpa，得到滤液和固体杂质。4)膜浓缩：将步骤3)得到的滤液利用纳滤膜浓缩装置或反渗透膜浓缩装置进行膜浓缩，得到透过液和浓缩液(将硫酸锂溶液富集到锂含量为50g/L的浓缩液)，将透过液返回水回用系统13。5)沉锂：将浓缩液输送至沉淀池9中，并向浓缩液中加入纯碱饱和溶液，使碳酸锂沉淀，利用真空过滤器10过滤分离，得到碳酸锂沉淀。6)在热水池11中，将碳酸锂沉淀利用热水洗涤碳酸锂，热水的温度为40-90℃，分离，利用干燥装置12干燥，制得成品碳酸锂。本实用新型实施例中的膜过滤的微滤膜的材质为陶瓷膜或金属间化合物多孔材料，尤其采用金属间化合物多孔材料的过滤效果更好，由于酸浸过程后产生的浸出液中，过滤性能差极易堵塞，通过金属间化合物多孔材料并设置合适的过滤条件可以保证长时间稳定运行、过滤效果好。本实用新型实施例中的膜浓缩的材料为高分子材料。下面通过一些具体的实施例来进行具体介绍。实施例1硫酸法锂盐的生产工艺包括以下步骤：1)酸浸：将预处理后的锂辉石矿粉浸入硫酸溶液中，得到硫酸锂浸出液。预处理的具体方法为：取锂辉石精矿置于焙烧装置1中，在1100℃下对锂辉石精矿焙烧0.5小时，之后输送至冷却装置2，在冷却装置2中冷却降温至80℃，得锂辉石焙砂；将锂辉石焙砂输送至磨矿装置3中，利用磨矿装置3对锂辉石焙砂进行磨矿，得粒径小于80目的锂辉石矿粉。酸浸的反应条件为：向锂辉石矿粉中加入浓度93％-98％的硫酸，并在酸化窑4中于250℃的条件下焙烧，得到酸熟料，控制酸熟料的残酸质量百分含量为3％；将酸熟料置于浸出槽5中，向酸熟料中加入碳酸钙，碳酸钙的加入摩尔量为残酸摩尔量的1.1倍，得混合物，向混合物中加水，当混合物的pH值在5.5时，进行过滤，得到固含量10％以上的硫酸锂浸出液。2)将硫酸锂浸出液采用除杂装置6进行除杂处理，沉淀钙镁离子，得到经除杂处理的含有锂的浸出液。3)膜过滤：将步骤2)经除杂处理的含有锂的浸出液利用微滤膜过滤装置7进行膜过滤，膜过滤的孔径为1μm，膜过滤的温度为0℃，膜过滤的压力为0.02Mpa，得到滤液和固体杂质。4)膜浓缩：将步骤3)得到的滤液利用纳滤膜浓缩装置进行膜浓缩，得到透过液和浓缩液(将硫酸锂溶液富集到锂含量为50g/L的浓缩液)，使用纳 滤膜进行膜浓缩时，温度为0℃，压力为10Mpa，截留物质的分子量为100，将透过液返回水回用系统13。5)沉锂：将浓缩液输送至沉淀池9中，并向浓缩液中加入纯碱饱和溶液，使碳酸锂沉淀，利用真空过滤器10过滤分离，得到碳酸锂沉淀。6)在热水池11中，将碳酸锂沉淀利用热水洗涤碳酸锂，热水的温度为40℃，分离，利用干燥装置12干燥，制得成品碳酸锂。实施例2硫酸法锂盐的生产工艺包括以下步骤：1)酸浸：将预处理后的锂辉石矿粉浸入硫酸溶液中，得到硫酸锂浸出液。预处理的具体方法为：取锂辉石精矿置于焙烧装置1中，在1200℃下对锂辉石精矿焙烧2小时，之后输送至冷却装置2，在冷却装置2中冷却降温至145℃，得锂辉石焙砂；将锂辉石焙砂输送至磨矿装置3中，利用磨矿装置3对锂辉石焙砂进行磨矿，得粒径小于80目的锂辉石矿粉。酸浸的反应条件为：向锂辉石矿粉中加入浓度98％的硫酸，并在酸化窑4中于300℃的条件下焙烧，得到酸熟料，控制酸熟料的残酸质量百分含量为6％；将酸熟料置于浸出槽5中，向酸熟料中加入碳酸钙，碳酸钙的加入摩尔量为残酸摩尔量的1.1倍，得混合物，向混合物中加水，当混合物的pH值在6.0时，进行过滤，得到固含量10％以上的硫酸锂浸出液。2)将硫酸锂浸出液采用除杂装置6进行除杂处理，沉淀钙镁，得到经除杂处理的含有锂的浸出液。3)膜过滤：将步骤2)经除杂处理的含有锂的浸出液利用微滤膜过滤装置7进行膜过滤，膜过滤的孔径为5μm，膜过滤的温度为100℃，膜过滤的压力为0.2Mpa，得到滤液和固体杂质。4)膜浓缩：将步骤3)得到的滤液利用反渗透膜浓缩装置进行膜浓缩，得 到透过液和浓缩液(将硫酸锂溶液富集到锂含量为40g/L的浓缩液)，使用纳滤膜进行膜浓缩时，温度为40℃，压力为20Mpa，截留物质的分子量为300，将透过液返回水回用系统。5)沉锂：将浓缩液输送至沉淀池9中，并向浓缩液中加入纯碱饱和溶液，使碳酸锂沉淀，利用真空过滤器10过滤分离，得到碳酸锂沉淀。7)在热水池11中，将碳酸锂沉淀利用热水洗涤碳酸锂，热水的温度为90℃，分离，利用干燥装置12干燥，制得成品碳酸锂。实施例3硫酸法锂盐的生产工艺包括以下步骤：1)酸浸：将预处理后的锂辉石矿粉浸入硫酸溶液中，得到硫酸锂浸出液。预处理的具体方法为：取锂辉石精矿置于焙烧装置1中，在1150℃下对锂辉石精矿焙烧1小时，之后输送至冷却装置2，在冷却装置2中冷却降温至120℃，得锂辉石焙砂；将锂辉石焙砂输送至磨矿装置3中，利用磨矿装置3对锂辉石焙砂进行磨矿，得粒径小于80目的锂辉石矿粉。酸浸的反应条件为：向锂辉石矿粉中加入浓度95％的硫酸，并在酸化窑4中于280℃的条件下焙烧，得到酸熟料，控制酸熟料的残酸质量百分含量为5％；将酸熟料置于浸出槽5中，向酸熟料中加入碳酸钙，碳酸钙的加入摩尔量为残酸摩尔量的1.1倍，得混合物，向混合物中加水，当混合物的pH值在5.8时，进行过滤，得到固含量10％以上的硫酸锂浸出液。2)将硫酸锂浸出液采用膜过滤除杂装置6进行除杂处理，沉淀钙镁离子，得到经除杂处理的含有锂的浸出液。3)膜过滤：将步骤2)经除杂处理的含有锂的浸出液利用微滤膜过滤装置7进行膜过滤，膜过滤的孔径为2μm，膜过滤的温度为50℃，膜过滤的压力为0.1Mpa，得到滤液和固体杂质。4)膜浓缩：将步骤3)得到的滤液利用纳滤膜浓缩装置进行膜浓缩，得到 透过液和浓缩液(将硫酸锂溶液富集到锂含量为45g/L的浓缩液)，使用纳滤膜进行膜浓缩时，温度为20℃，压力为15Mpa，截留物质的分子量为200，将透过液返回水回用系统13。5)沉锂：将浓缩液输送至沉淀池9中，并向浓缩液中加入纯碱饱和溶液，使碳酸锂沉淀，利用真空过滤器10过滤分离，得到碳酸锂沉淀。6)在热水池11中，将碳酸锂沉淀利用热水洗涤碳酸锂，热水的温度为60℃，分离，利用干燥装置12干燥，制得成品碳酸锂。发明人在研究中还进行了膜过滤孔径的调整试验，具体操作为：在实施例1的基础调整膜过滤的孔径，其他的参数以及步骤不变。试验结果如表1。根据表1的实验结果，可以看出，孔径越小，固体的颗粒拦截率越高，当孔径为0.1-5微米之间时，固体颗粒拦截率均可以达到90％以上，尤其孔径在0.1-1微米之间，固体颗粒拦截率均可以达到99.9％。但是，发明人在研究中发现，孔径在0.1-1微米之间，通量很低，过滤时间较长且容易阻塞顾虑孔，使制得的成品碳酸锂的收率下降、成本升高。因此，综合考虑后，将膜过滤的孔径在1-5微米之间，可以同时保证固体颗粒拦截率效果好，通量好、成品碳酸锂的收率高、成品碳酸锂的纯度高。表1膜过滤的孔径(微米)固体颗粒拦截率膜过滤通量(m3/h.㎡)0.199.9％0.20.599.9％0.31(即实施例1)99.9％0.6395％0.7592％0.8788％0.851086％0.91582.5％1.01881％1.12078％1.2在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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,例如：管道、传送带等连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3