用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统

409 编辑：中冶有色技术网来源：碧菲分离膜(大连)有限公司

2024-01-05 14:26:42

权利要求书： 1.一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，包括沿物料走向依次设置的煅烧设备、浸出装置、净化装置和析出设备，煅烧设备包括台架以及设于台架顶部的卧式煅烧炉，浸出装置包括机架以及设于机架上并相互配合的搅拌机构和搅拌罐，其特征在于，所述净化装置包括进液管、出液管、残液管、连接管、储液罐和两个前后对称设置的净化单元；所述净化单元包括横向设置的底管、设于底管上方的顶管、多个竖直设于底管与顶管之间并依次横向分布的管式纳滤膜、两个依次串接在底管上的第一阀门、以及设于顶管上的第二阀门，每个所述管式纳滤膜的下端内部进液口均并联在底管上，每个所述管式纳滤膜的上端内部出液口均并联在顶管上；所述进液管横向设于两个净化单元中的底管的左侧，两个净化单元中的所述底管的左端开口处均并联插接在进液管上，两个所述底管的右端均封闭，所述残液管横向设于两个净化单元中的顶管的左侧，两个净化单元中的所述顶管的左端开口处均并联插接在残液管上，所述连接管的一端插接在储液罐的底部一侧，所述净化单元还包括横向设于多个管式纳滤膜上端外侧的分离管以及两个依次串接在分离管上的第三阀门，每个所述管式纳滤膜的上端外部出液口均并联在分离管上；所述出液管横向设于两个净化单元中的两个分离管的左侧，两个净化单元中的所述分离管的左端均并联插接在出液管上；所述出液管的一端与连接管的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，每个所述底管上还均串接有一个短管，所述短管设于两个第一阀门的下游侧，两个所述短管之间还设有第一转换机构和第二转换机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，所述第一转换机构包括小径转换管和两个小径管，两个所述小径管分别竖直插接在两个短管上侧，所述小径转换管横向设于两个小径管的上方，两个所述小径管的端部开口处均并联插接在小径转换管上；每个所述小径管上还均串接有两个第四阀门。

4.根据权利要求3所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，所述第二转换机构包括大径转换管和两个大径管，两个所述大径管分别竖直插接在两个短管上侧，所述大径转换管横向设于两个大径管的上方，两个所述大径管的端部开口处均并联插接在大径转换管上；每个所述大径管上还均串接有两个第五阀门。

5.根据权利要求1所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，还包括提升机和压力泵，所述卧式煅烧炉的底部出料口与提升机的底部进料口相连，所述提升机的顶部出料口与搅拌罐的顶部进料口相连；所述压力泵的进液口与搅拌罐的底部出液口相连，所述压力泵的出液口与进液管的一端相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，所述析出设备包括箱体、原液管、出料管和排污管，所述箱体的内部从左往右依次形成有进液腔、析出腔和沉淀腔，所述原液管插接在箱体的顶部一侧并向下伸入到进液腔的底部内侧，所述析出腔的底部向下形成有锥斗部，所述出料管插接在锥斗部的底部一侧，所述排污管插接在箱体的底部一侧并与沉淀腔的内部相互连通，所述储液罐的顶部出液口与原液管的端部开口处相连。

7.根据权利要求6所述的一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，其特征在于，所述析出腔内部还设有多个倾斜设置的蜂窝状析出管，所述进液腔与析出腔的顶部开口处之间还穿插固定有回液管，所述析出腔与沉淀腔的顶部开口处之间还穿插固定有汇流管，所述汇流管一端向下延伸至沉淀腔的底部内侧。

说明书：一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统技术领域[0001] 本实用新型涉及一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统。背景技术[0002] 碳酸锂是用于制备钴酸锂、锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等锂离子电池正极材料的关键材料，而碳酸锂的原料是锂辉石，天然开采出来的锂辉石需要经过多道反应步骤才能最终生成碳酸锂，目前的碳酸锂最常用的方法就是先将锂辉石投入到卤水中，然后提取出含锂料液，再经纯碱除钙、用盐酸酸化，再与纯碱反应，最终制得碳酸锂，但是采用上述方法制备碳酸锂需要耗费较多时间，导致整个制备过程较长，因为上述方法所涉及到步骤均是化学反应，反应的进行速度较慢，而且必须等到上一道反应全部结束后才能开始下一道反应；此外，上述方法还需要准备数量较多的大体积容器来储存反应物，所以导致整个系统的占地面积较大，有待于进一步改进。实用新型内容

[0003] 针对上述现有技术的现状，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种大幅缩短了制备过程并显著减小了占地面积的用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统。[0004] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，包括沿物料走向依次设置的煅烧设备、浸出装置、净化装置和析出设备，煅烧设备包括台架以及设于台架顶部的卧式煅烧炉，浸出装置包括机架以及设于机架上并相互配合的搅拌机构和搅拌罐，其特征在于，所述净化装置包括进液管、出液管、残液管、连接管、储液罐和两个前后对称设置的净化单元；所述净化单元包括横向设置的底管、设于底管上方的顶管、多个竖直设于底管与顶管之间并依次横向分布的管式纳滤膜、两个依次串接在底管上的第一阀门、以及设于顶管上的第二阀门，每个所述管式纳滤膜的下端内部进液口均并联在底管上，每个所述管式纳滤膜的上端内部出液口均并联在顶管上；所述进液管横向设于两个净化单元中的底管的左侧，两个净化单元中的所述底管的左端开口处均并联插接在进液管上，两个所述底管的右端均封闭，所述残液管横向设于两个净化单元中的顶管的左侧，两个净化单元中的所述顶管的左端开口处均并联插接在残液管上，所述连接管的一端插接在储液罐的底部一侧，所述净化单元还包括横向设于多个管式纳滤膜上端外侧的分离管以及两个依次串接在分离管上的第三阀门，每个所述管式纳滤膜的上端外部出液口均并联在分离管上；所述出液管横向设于两个净化单元中的两个分离管的左侧，两个净化单元中的所述分离管的左端均并联插接在出液管上；所述出液管的一端与连接管的另一端相连。[0005] 优选地，每个所述底管上还均串接有一个短管，所述短管设于两个第一阀门的下游侧，两个所述短管之间还设有第一转换机构和第二转换机构。[0006] 优选地，所述第一转换机构包括小径转换管和两个小径管，两个所述小径管分别竖直插接在两个短管上侧，所述小径转换管横向设于两个小径管的上方，两个所述小径管的端部开口处均并联插接在小径转换管上；每个所述小径管上还均串接有两个第四阀门。[0007] 优选地，所述第二转换机构包括大径转换管和两个大径管，两个所述大径管分别竖直插接在两个短管上侧，所述大径转换管横向设于两个大径管的上方，两个所述大径管的端部开口处均并联插接在大径转换管上；每个所述大径管上还均串接有两个第五阀门。[0008] 优选地，还包括提升机和压力泵，所述卧式煅烧炉的底部出料口与提升机的底部进料口相连，所述提升机的顶部出料口与搅拌罐的顶部进料口相连；所述压力泵的进液口与搅拌罐的底部出液口相连，所述压力泵的出液口与进液管的一端相连。[0009] 优选地，所述析出设备包括箱体、原液管、出料管和排污管，所述箱体的内部从左往右依次形成有进液腔、析出腔和沉淀腔，所述原液管插接在箱体的顶部一侧并向下伸入到进液腔的底部内侧，所述析出腔的底部向下形成有锥斗部，所述出料管插接在锥斗部的底部一侧，所述排污管插接在箱体的底部一侧并与沉淀腔的内部相互连通，所述储液罐的顶部出液口与原液管的端部开口处相连。[0010] 优选地，所述析出腔内部还设有多个倾斜设置的蜂窝状析出管，所述进液腔与析出腔的顶部开口处之间还穿插固定有回液管，所述析出腔与沉淀腔的顶部开口处之间还穿插固定有汇流管，所述汇流管一端向下延伸至沉淀腔的底部内侧。[0011] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型采用煅烧的方法使锂辉石生成铝酸锂，然后将生成的铝酸锂采用“随产随走”的方式持续不断的转移到浸出装置中以陆续的生成氢氧化锂，再将生成的氢氧化锂也采用“随产随走”的方式输入到净化装置中以分离出锂离子溶液，最后将锂离子溶液采用“随产随走”的方式输入到析出设备中以最终转化为碳酸锂，由于整个系统都是采用“随产随走”的方式进行进料和出料，下道步骤无需等到上道步骤完全结束就能同步开始，所以节省出较多时间以大幅缩短了制备过程；此外，也无需配备数量较多的大体积容器来储存反应物，进而显著减小了整个系统的占地面积。附图说明[0012] 图1为本实用新型的前视结构图；[0013] 图2为本实用新型的净化装置的右前侧结构图；[0014] 图3为本实用新型的析出设备的右前侧结构图。具体实施方式[0015] 除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0016] 为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。[0017] 如图1～3所示，一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，包括沿物料走向依次设置的煅烧设备1、浸出装置2、净化装置3和析出设备4，煅烧设备1包括台架11以及设于台架11顶部的卧式煅烧炉12，浸出装置2包括机架21以及设于机架21上并相互配合的搅拌机构

22和搅拌罐23；净化装置3包括进液管310、出液管37、残液管34、连接管319、储液罐318和两个前后对称设置的净化单元；净化单元包括横向设置的底管31、设于底管31上方的顶管33、多个竖直设于底管31与顶管33之间并依次横向分布的管式纳滤膜32、两个依次串接在底管

31上的第一阀门311、以及设于顶管33上的第二阀门35，每个管式纳滤膜32的下端内部进液口均并联在底管31上，每个管式纳滤膜32的上端内部出液口均并联在顶管33上；进液管310横向设于两个净化单元中的底管31的左侧，两个净化单元中的底管31的左端开口处均并联插接在进液管310上，两个底管31的右端均封闭，残液管34横向设于两个净化单元中的顶管

33的左侧，两个净化单元中的顶管33的左端开口处均并联插接在残液管34上，连接管319的一端插接在储液罐318的底部一侧，净化单元还包括横向设于多个管式纳滤膜32上端外侧的分离管36以及两个依次串接在分离管36上的第三阀门38，每个管式纳滤膜32的上端外部出液口均并联在分离管36上；出液管37横向设于两个净化单元中的两个分离管36的左侧，两个净化单元中的分离管36的左端均并联插接在出液管37上；出液管37的一端与连接管

319的另一端相连。

[0018] 每个底管31上还均串接有一个短管39，短管39设于两个第一阀门311的下游侧，两个短管39之间还设有第一转换机构和第二转换机构。[0019] 第一转换机构包括小径转换管313和两个小径管312，两个小径管312分别竖直插接在两个短管39上侧，小径转换管313横向设于两个小径管312的上方，两个小径管312的端部开口处均并联插接在小径转换管313上；每个小径管312上还均串接有两个第四阀门314。[0020] 第二转换机构包括大径转换管316和两个大径管315，两个大径管315分别竖直插接在两个短管39上侧，大径转换管316横向设于两个大径管315的上方，两个大径管315的端部开口处均并联插接在大径转换管316上；每个大径管315上还均串接有两个第五阀门317。[0021] 一种用于锂辉石提纯碳酸锂的工艺系统，还包括提升机5和压力泵6，卧式煅烧炉12的底部出料口与提升机5的底部进料口相连，提升机5的顶部出料口与搅拌罐23的顶部进料口相连；压力泵6的进液口与搅拌罐23的底部出液口相连，压力泵6的出液口与进液管310的一端相连。

[0022] 析出设备4包括箱体41、原液管42、出料管43和排污管44，箱体41的内部从左往右依次形成有进液腔46、析出腔47和沉淀腔48，原液管42插接在箱体41的顶部一侧并向下伸入到进液腔46的底部内侧，析出腔47的底部向下形成有锥斗部45，出料管43插接在锥斗部45的底部一侧，排污管44插接在箱体41的底部一侧并与沉淀腔48的内部相互连通，储液罐

318的顶部出液口与原液管42的端部开口处相连。

[0023] 析出腔47内部还设有多个倾斜设置的蜂窝状析出管49，进液腔46与析出腔47的顶部开口处之间还穿插固定有回液管410，析出腔47与沉淀腔48的顶部开口处之间还穿插固定有汇流管411，汇流管411一端向下延伸至沉淀腔48的底部内侧。[0024] 工作原理：[0025] 将锂辉石送入到卧式煅烧炉12中进行煅烧以生成铝酸锂及其他杂质，再将铝酸锂通过提升机5送入到搅拌罐23中，然后再将反应用的碱液倒入到搅拌罐23中并启动搅拌机构22工作，进而使铝酸锂与碱液充分反应以制得氢氧化锂料液，上述原理均为现有技术。[0026] 将氢氧化锂料液接入到进液管310的一端并将进液管310的另一端封闭，根据流量选择启用单个净化单元或两个净化单元，打开每个底管31上的两个第一阀门311后，氢氧化锂料就会进入到底管31中，进而经由每个管式纳滤膜32的下端内部进液口进入到每个管式纳滤膜32的内部，从而利用管式纳滤膜32的特性分离出氢氧化锂料液中的锂离子溶液，分离出的锂离子溶液经由每个管式纳滤膜32的上端外部出液口进入到分离管36中，随即进入到出液管37中，进而经由连接管319进入到储液罐318中；分离后的残液则经由每个管式纳滤膜32的上端内部出液口进入到顶管33中，打开第二阀门35后，残液就能通过残液管34向外排出。[0027] 储液罐318中的锂离子溶液会先经由原液管42进入到进液腔46中，当液位到达一定高度后，进液腔46中的锂离子溶液会经由回液管410进入到析出腔47中并渐渐充满在每个蜂窝状析出管49中，此时将碳酸钠溶液加入到析出腔47中以与锂离子溶液发生反应，进而制得碳酸锂晶体并下沉到锥斗部45内，最后通过出料管43向外排出以收集，而当位于析出腔47内部的残液的液位到达一定高度后，就会经由汇流管411进入到沉淀腔48中，经沉淀后最终通过排污管44向外排出，上述原理均为现有技术。[0028] 当其中一个净化单元中的底管31发生堵塞时，则可以根据流量大小选择启用第一转换机构或第二转换机构；使用时，先将每个小径管312上的两个第四阀门314或每个大径管315上的两个第五阀门317打开，进而使底管31中的液体经由对应的一个小径管312或一个大径管315进入到小径转换管313或大径转换管316中，从而使液体经由另一个小径管312或另一个大径管315进入到另一个净化单元中的底管31中，进而使液体仅使用一个净化单元进行分离，此过程中，需将发生堵塞的净化单元中的第二阀门35和两个第三阀门38均关闭以保证系统内的压力。[0029] 本实用新型采用煅烧的方法使锂辉石生成铝酸锂，然后将生成的铝酸锂采用“随产随走”的方式持续不断的转移到浸出装置2中以陆续的生成氢氧化锂，再将生成的氢氧化锂也采用“随产随走”的方式输入到净化装置3中以分离出锂离子溶液，最后将锂离子溶液采用“随产随走”的方式输入到析出设备4中以最终转化为碳酸锂，由于整个系统都是采用“随产随走”的方式进行进料和出料，下道步骤无需等到上道步骤完全结束就能同步开始，所以节省出较多时间以大幅缩短了制备过程；此外，也无需配备数量较多的大体积容器来储存反应物，进而显著减小了整个系统的占地面积。[0030] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。