本實用新型涉及鋰鹽生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鋰濃縮液的生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

鋰是一種重要的戰(zhàn)略性資源物質(zhì)，是現(xiàn)代高科技產(chǎn)品不可或缺的重要原料。我國探明的鋰資源總儲量居世界第二位，但鋰產(chǎn)量只占全球總產(chǎn)量的5％左右，是鋰產(chǎn)品的凈進口國。

碳酸鋰是生產(chǎn)二次鋰鹽和金屬鋰制品的基礎(chǔ)材料，因而成為了鋰行業(yè)中用量最大的鋰產(chǎn)品，其他鋰產(chǎn)品其本上都是碳酸鋰的下游產(chǎn)品。碳酸鋰的生產(chǎn)工藝根據(jù)原料來源的不同可以分為鹽湖鹵水提取和礦石提取。目前，國外主要采用鹽湖鹵水提取工藝生產(chǎn)碳酸鋰，我國則主要采用固體礦石提取工藝。雖然我國也在積極開采鹽湖鋰資源，但由于技術(shù)、資源等因素的限制，開發(fā)速度相對緩慢。

礦石提取鋰主要是采用鋰輝石、鋰云母等固體鋰礦石生產(chǎn)碳酸鋰和其他鋰產(chǎn)品。從礦石中提取鋰資源的歷史悠久，技術(shù)也較成熟，主要生產(chǎn)工藝有石灰燒結(jié)法和硫酸法，其中硫酸法是目前使用的主要方法。

而在目前硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰生產(chǎn)過程中，在除雜后進行板框過濾和蒸發(fā)濃縮，之后再進行沉鋰等后續(xù)操作，最終制得成品。蒸發(fā)濃縮具有以下缺點：

(1)蒸發(fā)濃縮需要蒸汽加熱系統(tǒng)對硫酸鋰溶液進行蒸發(fā)，使得溶液中的水分變?yōu)闅鈶B(tài)逸出，從而實現(xiàn)濃縮的目的。這種工藝決定了大量的能源消耗，處理成本和難度較大。

(2)該蒸發(fā)濃縮工藝所需設備較多，維護成本和難度較高；

(3)蒸發(fā)濃縮浪費水資源的同時還對環(huán)境造成污染，不利于企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

(4)濃縮得到的硫酸鋰濃縮液濃度較高，同時里面的固體雜質(zhì)的含量也會隨之增高，而影響到產(chǎn)品的純度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種硫酸鋰濃縮液的生產(chǎn)裝置，具有收率高、純度高、能源消耗小、成本低、處理難度小、節(jié)約時間、效率高和無污染等優(yōu)點。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種硫酸鋰濃縮液的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置包括膜濃縮裝置和精密過濾裝置；

所述膜濃縮裝置包括第一錯流過濾器和使硫酸鋰濃縮液流動進入第一錯流過濾器的液體泵，所述第一錯流過濾器包括第一外殼和設置在第一外殼內(nèi)部的濃縮膜，所述濃縮膜將第一外殼內(nèi)腔分為濃縮腔和濾液腔，所述第一外殼上設置有料液入口、第一濃縮液出口和透過液出口，所述料液入口、第一濃縮液出口均與所述濃縮腔連通，所述透過液出口與所述濾液腔連通；

所述精密過濾裝置包括第二錯流過濾器，所述第二錯流過濾器包括第二外殼和設置在第二外殼內(nèi)部的過濾膜，所述過濾膜將第二外殼內(nèi)腔分為濾前腔和濾后腔，所述第二外殼上設置有濃縮液入口和第二濃縮液出口，所述濃縮液入口與所述濾前腔連通，所述第二濃縮液出口與所述濾后腔連通，所述濃縮液入口通過管道與所述第一濃縮液出口連通。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：采用膜濃縮裝置對硫酸鋰溶液中的鋰離子進行攔截，將多余的水分分離出去，提高硫酸鋰溶液中總的鋰離子含量，濃縮得到硫酸鋰濃縮液，而分離得到的透過液其純凈度較高，可以繼續(xù)循環(huán)應用到生產(chǎn)過程中，并采用精密過濾裝置對濃縮得到的硫酸鋰濃縮液進行精密過濾，除去硫酸鋰濃縮液中的固體雜質(zhì)和一些大分子溶質(zhì)類雜質(zhì)，使硫酸鋰濃縮液具有較高的純度；與現(xiàn)有技術(shù)中的生產(chǎn)工藝相比，本實用新型采用的膜濃縮技術(shù)具有能源消耗小、生產(chǎn)成本低、濃縮效率高、處理難度小、環(huán)境污染小、產(chǎn)品收率高等優(yōu)點，并且在濃縮之后進行精密過濾，保證了生產(chǎn)得到的硫酸鋰濃縮液具有優(yōu)良的品質(zhì)和較高的純度。本實用新型的濃縮和過濾過程中均采用錯流過濾器，溶液平行于濃縮膜的膜面流動，在流經(jīng)濃縮膜的膜面時產(chǎn)生的剪切力能夠?qū)饪s膜的膜面滯留的溶質(zhì)帶走，因此能夠很好地保證濃縮的濃度和過濾精度，同時保證了濃縮膜和過濾膜的過濾通量。

作為優(yōu)選，所述濃縮膜為RO膜或者NF膜，所述過濾膜為UF膜或者MF膜。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：利用RO膜或者NF膜能夠有效的攔截硫酸鋰溶液中的鋰離子，保證對硫酸鋰溶液具有良好的濃縮效果；由于UF膜和MF膜的過濾精度均比較高，利用UF膜或者MF膜作為過濾膜能夠?qū)α蛩徜嚾芤褐薪?jīng)濃縮后含量增加的雜質(zhì)進行有效過濾，提高硫酸鋰濃縮液的純度。

進一步地，所述濃縮膜為DTRO膜。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：DTRO膜即碟管式反滲透膜，在壓力的作用下，基本只有水分子透過DTRO膜，保證了對鋰離子的有效攔截，對溶液的濃縮倍數(shù)高，并且能有效減少膜的結(jié)垢，膜污染較輕，清洗周期長，同時DT的特殊結(jié)構(gòu)及水力學設計使膜組易于清洗，清洗后通量恢復性非常好，從而延長了膜片壽命，因此利用DTRO膜更加利于保持第一錯流過濾器的濃縮的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，該生產(chǎn)裝置還包括料液槽和濃縮液收集箱，所述液體泵通過管道與所述料液槽連通，所述濃縮液收集箱通過管道與所述第二濃縮液出口連通。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：液體泵工作使料液槽內(nèi)的硫酸鋰溶液流入第一錯流過濾器進行濃縮后，得到硫酸鋰濃縮液，硫酸鋰濃縮液流入第二錯流過濾器進行過濾，過濾后的硫酸鋰濃縮液進入濃縮液收集箱進行存儲。

作為優(yōu)選，所述液體泵為低壓泵，所述膜濃縮裝置還包括保安過濾器和循環(huán)泵，所述低壓泵、保安過濾器、循環(huán)泵和所述料液入口通過管道依次連通，所述第一濃縮液出口還通過管道連通所述循環(huán)泵。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：低壓泵使料液槽內(nèi)的硫酸鋰溶液進入保安過濾器進行過濾，保安過濾器可以防止外部的大顆粒雜質(zhì)進入而污染硫酸鋰溶液；循環(huán)泵對硫酸鋰溶液進行增壓，增壓后的硫酸鋰溶液從料液副口進入第一錯流過濾器的濃縮腔內(nèi)，水分子透過濃縮膜進入濾液腔，達到對濃縮腔內(nèi)的硫酸鋰溶液進行濃縮的目的，經(jīng)濃縮得到的硫酸鋰濃縮液如果濃度未達到濃度要求時，可以再次經(jīng)循環(huán)泵增壓進入到第一第一錯流過濾器的濃縮腔內(nèi)進行濃縮。

作為優(yōu)選，所述濃縮液出口設置有用于檢測硫酸鋰濃縮液濃度的液體濃度傳感器。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：通過液體濃度傳感器可以檢測硫酸鋰濃縮液是否達到了濃縮的濃度要求。

作為優(yōu)選，在所述第一濃縮液出口與所述濃縮液入口連通的管道上設置有第一閥門，在所述第一濃縮液出口與循環(huán)泵連通的管道上設置有第二閥門，當所述第一閥門關(guān)閉，所述第二閥門打開時，所述第一濃縮液出口與所述循環(huán)泵連通，當所述第二閥門關(guān)閉，所述第一閥門打開時，所述第一濃縮液出口與所述濃縮液入口連通。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：當液體濃度傳感器檢測到從第一濃縮液出口流出的硫酸鋰濃縮液的濃度未達到濃縮要求之前，第一閥門始終保持關(guān)閉狀態(tài)，第二閥門打開，從第一濃縮液出口流出的硫酸鋰濃縮液繼續(xù)流向循環(huán)泵方向然后再次進入錯流過濾器進行濃縮，如此循環(huán)往復，直至液體濃度傳感器檢測到從第一濃縮液出口流出的硫酸鋰濃縮液的濃度達到濃縮要求之后，第一閥門打開，第二閥門關(guān)閉，從第一濃縮液出口流出的硫酸鋰濃縮液即可流入第二錯流過濾器內(nèi)進行精密過濾。

作為優(yōu)選，在所述料液槽與低壓泵連通的管道上設置有液體流量傳感器，在所述保安過濾器與循環(huán)泵之間的管道上設置有第三閥門，當所述第二閥門打開，所述第三閥門關(guān)閉時，所述循環(huán)泵與所述第一濃縮液出口連通，所述第一閥門、第二閥門和第三閥門均為電磁閥。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：這樣在料液槽排空后，僅對未達到濃縮要求的硫酸鋰濃縮液進行循環(huán)濃縮，此時即可關(guān)閉第三閥門，并關(guān)閉低壓泵，減少能源的浪費，同時也避免硫酸鋰濃縮液向料液槽方向倒流第一閥門、第二閥門和第三閥門均采用電磁閥，可以實現(xiàn)對各個閥門的打開和關(guān)閉動作的自動控制。

作為優(yōu)選，在所述第一濃縮液出口和濃縮液入口連通的管道上設置有減壓泵。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：減壓泵起到降低進入第二錯流過濾器內(nèi)的硫酸鋰濃縮液的壓力，保證過濾的精度，同時也可以起到保護過濾膜的作用，避免過大的壓力對過濾膜造成損壞，延長過濾膜的使用壽命。

作為優(yōu)選，所述膜濃縮裝置還包括透過液收集箱，所述透過液收集箱通過管道與所述透過液出口連通，所述透過液收集箱與透過液出口連通的管道上設置有第四閥門，所述第一外殼上設置有與所述濾液腔連通的清洗接口，所述清洗接口外接清洗管，所述清洗管上設置有清洗閥門，所述清洗接口和第四閥門均為電磁閥。

采用上述技術(shù)方案的有益效果為：通過清洗接口連接清洗裝置，可以定期對濃縮膜進行清洗，進一步保證了濃縮膜的過濾通量；清洗閥門和第四閥門采用電磁閥可以實現(xiàn)自動控制打開和關(guān)閉的動作。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、料液槽，2、液體流量傳感器，3、低壓泵，4、保安過濾器，5、第三閥門，6、循環(huán)泵，7、第一錯流過濾器，8、透過液收集箱，9、第四閥門，10、液體濃度傳感器，11、第一閥門，12、第二閥門，13、減壓泵，14、第二錯流過濾器，15、濃縮液收集箱，100、膜濃縮裝置，200、精密過濾裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

實施例

如圖1所示，一種硫酸鋰濃縮液的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置包括依次連接的料液槽1、膜濃縮裝置100、精密過濾裝置200和濃縮液收集箱15。

所述精密過濾裝置200包括第二錯流過濾器14和減壓泵13。所述第二錯流過濾器14包括第二外殼和設置在第二外殼內(nèi)部的過濾膜，所述過濾膜為UF膜(即超濾膜)或者MF膜(即微濾膜)，在壓力的作用下，水和硫酸鋰溶質(zhì)透過膜，而大于膜孔的微粒、大分子等(主要是硫酸鈣等雜質(zhì))由于篩分作用被截留，從而使硫酸鋰濃縮液得到凈化。在本實施例中，所述過濾膜優(yōu)選采用UF膜。

所述過濾膜將第二外殼內(nèi)腔分為濾前腔和濾液腔，所述第二外殼上還設置有濃縮液入口和第二濃縮液出口，所述濃縮液入口與所述濾前腔連通，所述第二濃縮液出口與所述濾后腔連通，所述第二濃縮液出口與所述濃縮液收集箱15通過管道連接。

所述膜濃縮裝置100包括液體泵、保安過濾器4、第三閥門5、循環(huán)泵6、第一錯流過濾器7、第四閥門9、透過液收集箱8、液體濃度傳感器10、第一閥門11和第二閥門12，所述液體泵為低壓泵3。所述料液槽1、低壓泵3、保安過濾器4、第三閥門5和循環(huán)泵6的進口通過管道依次連接，在所述料液槽1與低壓泵3連通的管道上設置有液體流量傳感器2。

所述第一錯流過濾器7包括第一外殼和設置在第一外殼內(nèi)部的濃縮膜，所述濃縮膜為RO膜(即反滲透膜)，在壓力的作用下，基本只有水分子透過濃縮膜，保證了對鋰離子的有效攔截。所述濃縮膜也可以采用NF膜(即納濾膜)，其濃縮倍數(shù)相對采用RO膜更低，適用于濃縮濃度要求低的硫酸鋰溶液的生產(chǎn)。在本實施例中，所述濃縮膜優(yōu)選采用DTRO膜。DTRO膜即碟管式反滲透膜，適合于處理過濾高濃度的液體，能有效減少膜的結(jié)垢，膜污染較輕，清洗周期長，同時DT的特殊結(jié)構(gòu)及水力學設計使膜組易于清洗，清洗后通量恢復性非常好，從而延長了膜片壽命，因此利用DTRO膜更加利于保持第一錯流過濾器7過濾濃縮的穩(wěn)定性。

所述濃縮膜將第一外殼內(nèi)腔分為濃縮腔和濾液腔，所述第一外殼上還設置有料液入口、第一濃縮液出口、透過液出口和清洗接口，所述料液入口、第一濃縮液出口均與所述濃縮腔連通，所述透過液出口、清洗接口均與所述濾液腔連通。

所述循環(huán)泵6的出口通過管道與所述料液入口連接，所述透過液收集箱8通過管道與所述透過液出口連接，所述第四閥門9設置在所述透過液收集箱8與透過液出口連通的管道上，所述清洗接口外接清洗管，所述清洗管上設置有清洗閥門(清洗管道和清洗閥門未在圖中示出，清洗管道和清洗閥門均為現(xiàn)有技術(shù)中的部件，二者在本實用新型中的設置，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)說明書中本部分的描述即可充分理解并重現(xiàn)其結(jié)構(gòu))。

所述液體濃度傳感器10設置在所述第一濃縮液出口處，對第一濃縮液出口處的硫酸鋰濃縮液進行濃度檢測。所述第一濃縮液出口還設置有一端與其連通的管道，該管道另一端通過三通接頭另外連接兩根管道，該兩根管道中的其中一根上設置所述第一閥門11并連通至所述第二錯流過濾器14的濃縮液入口，另一根上設置所述第二閥門12并連通至所述第三閥門5與循環(huán)泵6之間的管道。所述減壓泵13設置在所述第一閥門11與第二錯流過濾器14的濃縮液入口連通的管道上。

作為優(yōu)選，所述清洗閥門、第四閥門9、第一閥門11、第二閥門12和第三閥門5均為電磁閥。

本實用新型的生產(chǎn)裝置配置有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以接收液體流量傳感器2和液體濃度傳感器10的信號，并可以對低壓泵3、循環(huán)泵6、減壓泵13、第一閥門11、第二閥門12、第三閥門5、第四閥門9和清洗閥門進行自動控制。

使用本實用新型的生產(chǎn)裝置進行硫酸鋰濃縮液的生產(chǎn)時，所述控制系統(tǒng)控制低壓泵3工作使料液槽1內(nèi)的硫酸鋰溶液進入保安過濾器4，防止外部的大顆粒雜質(zhì)進入而污染硫酸鋰溶液，此時第三閥門5處于打開狀態(tài)，同時循環(huán)泵6工作對硫酸鋰溶液進行增壓，增壓后的硫酸鋰溶液從料液入口進入第一錯流過濾器7的濃縮腔內(nèi)，水分子透過濃縮膜進入濾液腔，達到對濃縮腔內(nèi)的硫酸鋰溶液進行濃縮的目的。

在整個濃縮過程中，控制系統(tǒng)控制第四閥門9保持打開狀態(tài)，使濾液腔連通透過液收集箱8，濃縮得到的濾過液可以從濾過液出口流入透過液收集箱8進行保存。濃縮得到的硫酸鋰濃縮液從第一濃縮液出口流出，當液體濃度傳感器10檢測到硫酸鋰溶液未達到濃度要求時，所述控制系統(tǒng)控制所述第一閥門11關(guān)閉，控制所述第二閥門12打開，所述第一濃縮液出口與所述循環(huán)泵6連通，未達到濃度要求的硫酸鋰濃縮液再次進入第一錯流過濾器7內(nèi)進行濃縮，這樣避免未達到濃度要求的硫酸鋰濃縮液流向第二錯流過濾器14中，此時減壓泵13不工作；當液體濃度傳感器10檢測到硫酸鋰濃縮液已達到濃度要求時，所述控制系統(tǒng)控制所述第二閥門12關(guān)閉，控制所述第一閥門11打開，所述濃縮液出口與減壓泵13以及第二錯流過濾器14連通，同時控制系統(tǒng)控制減壓泵13開始工作，達到濃度要求的硫酸鋰濃縮液即可流向第二錯流過濾器14進行過濾，經(jīng)第二錯流過濾器14過濾后的硫酸鋰濃縮液從第二濃縮液出口流入濃縮液收集箱15內(nèi)進行保存。

在料液槽11排空后，液體流量傳感器2檢測不到液體通過，所述控制系統(tǒng)控制所述第三閥門5關(guān)閉，并控制低壓泵3停止工作。此時，硫酸鋰濃縮液僅進行循環(huán)濃縮工作，這樣既減少了能源的浪費，同時也避免硫酸鋰濃縮液向料液槽1方向倒流。

為了保證濃縮膜的膜通量，延長濃縮膜的使用壽命，需要定期對濃縮膜進行清洗，通過清洗接口外接清洗裝置，清洗時，所述控制系統(tǒng)控制所述清洗閥門打開，控制所述第四閥門9關(guān)閉，避免清洗液從透過液出口流出。

另外，也可以在第二外殼上設置清洗接口，并設置閥門，連接清洗裝置對過濾膜進行定期的清洗。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。