申请日2012.05.14
公开(公告)日2013.12.04
IPC分类号C01D3/06
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著提高。
权利要求书
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：
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
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。
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.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1000～10000m2，盐梯度保温太阳池池深 优选3～4m，优选在距池底高0.5～1m处铺设所述第二热交换器。
说明书
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
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
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-，而不含Ca2+和Mg2+，或 Ca2+和Mg2+含量很低的盐湖。
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。
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
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。
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、 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。
方案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。
方案2.根据方案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。
方案3.根据方案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。
方案4.一种盐湖卤水处理方法，包括以下步骤：
步骤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。
方案5.根据方案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。
方案6.根据方案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。
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，
将热交换后的第二地热水作为第一地热水的水源。
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，
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。
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：
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
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。
方案10.根据方案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。
方案11.根据方案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。
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：
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。
方案13.根据方案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。
方案14.根据方案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。
方案15.根据方案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。
本发明的技术效果是：
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，使得卤水的蒸发速率和制卤效 率得到显著提高。
各优选的技术方案的各技术效果为：
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。
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。
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。
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。
