技术领域
[0001] 本
发明属于盐湖卤水资源提取领域，涉及一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统及其处理方法。
背景技术
[0002] 随着全球矿物
能源的逐渐枯竭，锂已经成为21世纪能源和轻质
合金的理想材料，被称为推动世界前进的重要元素，在高能
电池、航空航天以及
核聚变发电等领域有重要的用途。镁和锂类似，具有轻金属的各种用途，
氧化镁是其最重要的一种氧化物，具有优良的耐
碱、耐热和绝缘等性能，用途广泛。
[0003] 盐湖卤水资源丰富，富含多种有价元素，盐湖卤水经过制盐，提取
硼、
钾、溴、碘等元素后，约有80％左右的锂和几乎全部的镁留在母液中。与从
矿石中提锂相比，盐湖提锂更简便、成本更低，因此，卤水提锂取代矿石提锂已成为发展趋势。
[0004] 由于盐湖卤水所含元素众多，尤其是镁和锂两种元素理化性质相似，分离难度大。目前，从盐湖卤水中提锂的主要方法有：(1)沉淀法、(2)
铝酸盐法、(3)离子交换
吸附法、(4)
碳化法和(5)
溶剂萃取法。
专利CN 1618997A提供了一种从盐湖卤水中联合提取镁、锂的方法，采用
氨和碳酸氢铵两段沉镁，实现镁、锂的有效分离与提取，生产镁系列产品和碳酸锂，该方法涉及氨的循环，和其他沉淀法类似，工艺可靠性较好，但工艺流程较复杂；专利CN
106430254A公开了一种从盐湖卤水中提锂的方法，该法用活化
高岭土盐酸浸出制取铝盐，再加入到盐湖卤水进行反应，得到含锂沉淀，与其他铝酸盐法类似，虽然碱耗低，但是水量
蒸发大，处理成本较高；专利CN 104925836A提供了一种从含锂卤水中提锂的离子交换吸附法，该方法选择性好，回收率高，但是吸附
树脂成本高、寿命短和再生困难等问题成为主要制约因素；专利CN 1335263A提供了一种碳化提锂的方法，该方法首先在盐湖卤水中加入沉淀剂，使得Mg2+和Li+沉淀出来，再通过碳化或碳
酸化作用使得锂沉淀溶解，达到镁锂分离的效果，最后制得碳酸锂，碳化法成本低，易于实现工业化，但是收率低，此外存在二氧化碳的来源问题；专利CN 102001692A提供了一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，所用萃取法选择性较好，但是存在设备
腐蚀严重和萃取剂损失问题，成本较高。
[0005] 综上所述，现有方法多重在单一提锂，资源利用率不高，经济性差，且均存在一定问题，因此，如何以较简便的方法、较低的成本实现镁和锂的协同提取，实现卤水资源高效利用是盐湖卤水开发急需解决的问题。
发明内容
[0006] 针对
现有技术中存在的问题，本发明提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统及其处理方法。本发明利用湿法
冶金和
火法冶金各自的优势，将湿法反应分离和火法提纯有机耦合，将盐湖卤水元素提取的传统工艺技术进行集成，实现盐湖卤水中元素镁和锂的高值化协同提取；同时充分利用烟气余热，实现热量
梯级利用，提取过程中无
废水和废渣产生，尾气达标排放，属于一种绿色化清洁工艺技术。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一方面，本发明提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统，所述协同提取系统主要包括喷雾
焙烧系统、除尘系统、化浆洗涤装置、固液分离装置、提镁单元、提锂单元和烟气处理系统；其中，所述喷雾焙烧系统的物料出口与所述除尘系统的物料入口相连，所述除尘系统的烟气出口与所述烟气处理系统的气体入口相连，所述除尘系统的固体物料出口依次与所述化浆洗涤装置和固液分离装置相连，所述固液分离装置的固体物料出口与所述提镁单元的物料入口相连，所述固液分离装置的液体出口与所述提锂单元的物料入口相连，所述提镁单元的产物包括氧化镁，所述提锂单元的产物包括氢氧化镁沉淀和碳酸锂，所述氢氧化镁沉淀进入所述提镁单元进行提镁。
[0009] 本发明中，所述协同提取系统综合利用湿法和火法提纯技术，通过各系统间的相互连接，物料的有效回用，极大地提高了盐湖卤水中镁和锂协同提取的收率，实现其高值化利用。
[0010] 以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0011] 作为本发明优选的技术方案，所述喷雾焙烧系统包括空压机和喷雾焙烧塔，所述空压机的气体出口与喷雾焙烧塔的底部气体入口相连。
[0012] 优选地，所述除尘系统包括旋
风分离器和布袋
除尘器，所述旋风分离器的烟气出口与布袋除尘器的入口相连。
[0013] 本发明中，所述喷雾焙烧塔出口物料先进入旋风分离器，再进入布袋除尘器，这样设置在于刚离开喷雾焙烧塔的物料
温度较高，一般的布袋除尘器难以满足该温度要求；所述旋风分离器和布袋除尘器的固体物料出口均与所述化浆洗涤装置相连，烟气经过两次除尘，使得气体与固体充分分离，以提高产品的收率。
[0014] 优选地，所述提镁单元包括依次连接的第一化浆洗涤装置、第一固液分离装置、第二化浆洗涤装置、第二固液分离装置和
煅烧炉，所述第一固液分离装置的液体出口得到
氯化钠溶液，所述第二固液分离装置的液体出口与第一化浆洗涤装置的顶部入口相连，所述第二固液分离装置的固体出口与煅烧炉的入口相连。
[0015] 优选地，所述提锂单元包括依次连接的
蒸发器、第一沉淀装置、第三固液分离装置、第二沉淀装置和第四固液分离装置，所述蒸发器冷凝液出口与第二化浆洗涤装置的顶部入口相连，所述第三固液分离装置的固体出口与第一化浆洗涤装置的顶部入口相连，所述第四固液分离装置后还连接有
输送机，所述第四固液分离装置的液体出口得到氯化钠溶液。
[0016] 本发明中，所述第一沉淀装置产生的氢氧化镁沉淀经固液分离后返回到所述提镁单元的第一化浆洗涤装置，可以有效提高盐湖卤水中镁元素的提取率，避免了资源的浪费，经济性较好。
[0017] 优选地，所述喷雾焙烧塔的底部入口前、化浆洗涤装置与固液分离装置之间、第一化浆洗涤装置与第一固液分离装置之间、第二化浆洗涤装置与第二固液分离装之间、第一沉淀装置与第三固液分离装置之间和第二沉淀装置与第四固液分离装置之间均设有
泵。
[0018] 作为本发明优选的技术方案，所述空压机为螺杆式
压缩机或
活塞式压缩机。
[0019] 优选地，所述旋风分离器包括单管旋风除尘器和/或多管除尘器。
[0020] 优选地，所述固液分离装置、第一固液分离装置、第二固液分离装置、第三固液分离装置和第四固液分离装置为过滤装置或离心装置，优选为板框
压滤机。
[0021] 优选地，所述蒸发器为三效降膜蒸发器。
[0022] 优选地，所述泵为
离心泵、往复泵、旋转泵或
旋涡泵中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：离心泵和往复泵的组合，离心泵和旋转泵的组合，往复泵和旋涡泵的组合，往复泵、旋转泵和旋涡泵的组合，离心泵、往复泵和旋涡泵的组合等。
[0023] 作为本发明优选的技术方案，所述烟气处理系统包括中和吸收塔和喷雾
造粒塔，所述中和吸收塔的底部出口与喷雾造粒塔的液体入口相连，所述喷雾造粒塔的出口得到氯化
钙产品。
[0024] 优选地，所述烟气处理系统还包括
热交换器和石灰化浆装置，所述热交换器的热
流体入口与所述布袋除尘器的烟气出口相连，所述热交换器的热流体出口与所述中和吸收塔的底部气体进口相连，所述石灰化浆装置的出口与中和吸收塔的底部浆料进口相连。
[0025] 优选地，所述中和吸收塔与喷雾造粒塔之间设有
循环泵，所述循环泵的入口与所述中和吸收塔的底部出口相连，所述循环泵的出口与中和吸收塔的顶部入口和喷雾造粒塔的液体入口相连。
[0026] 作为本发明优选的技术方案，所述热交换器为列
管式换热器。
[0027] 优选地，所述中和吸收塔为三级循环吸收塔。
[0028] 优选地，所述循环泵为离心泵、往复泵、旋转泵或旋涡泵中任意一种。
[0029] 第二方面，本发明提供了上述协同提取系统的处理方法，所述方法包括以下步骤：
[0030] (a)将盐湖卤水进行喷雾焙烧，再经除尘处理得到固体物料和烟气；
[0031] (b)将步骤(a)得到的固体物料进行化浆洗涤和固液分离后得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0032] (c)将步骤(b)得到的含镁固体物料经多级化浆洗涤和固液分离后得到氢氧化镁固体，再经煅烧得到氧化镁；
[0033] (d)将步骤(b)得到的含锂液体物料依次经蒸发浓缩、多级沉淀反应和固液分离后得到氢氧化镁和碳酸锂，将得到的氢氧化镁返回步骤(c)进行处理。
[0034] 作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述盐湖卤水是指经过提取钾、钠和溴后的以氯化镁为主，含有氯化锂和氯化钠的溶液，其中镁含量为80-150g/L，例如80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L或150g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；氯含量为260-500g/L，例如260g/L、290g/L、320g/L、
350g/L、380g/L、410g/L、440g/L、470g/L或500g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；锂含量为4-8g/L，例如4g/L、4.5g/L、5g/L、5.5g/L、6g/L、6.5g/L、7g/L、7.5g/L或8g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；钠含量为1-2g/L，例如1g/L、1.2g/L、1.4g/L、1.6g/L、1.8g/L、或2g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0035] 优选地，步骤(a)所述盐湖卤水进料温度为30-50℃，例如30℃、33℃、36℃、39℃、42℃、45℃、48℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0036] 优选地，步骤(a)所述喷雾焙烧需要通入压缩空气，所述压缩空气由空压机提供。
[0037] 优选地，所述压缩空气压
力为0.4-0.6MPa，例如0.4MPa、0.42MPa、0.45MPa、0.48MPa、0.5MPa、0.53MPa、0.55MPa、0.57MPa或0.6MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；进气温度为30-50℃，例如30℃、33℃、36℃、39℃、
42℃、45℃、48℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0038] 优选地，所述压缩空气与盐湖卤
水体积比为(90-120):1，例如90:1、95:1、100:1、105:1、110:1、115:1或120:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0039] 优选地，步骤(a)所述喷雾焙烧在
燃料提供热量条件下进行。
[0040] 优选地，所述燃料为甲醇、柴油、
液化气或
天然气中任意一种。
[0041] 本发明中，所用燃料一般单一使用，可以有效避免燃料混合使用容易造成的爆炸危险。
[0042] 优选地，步骤(a)所述喷雾焙烧在喷雾焙烧塔内进行。
[0043] 优选地，所述喷雾焙烧塔底部温度为600-800℃，例如600℃、630℃、660℃、690℃、720℃、750℃、780℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；顶部温度为350-550℃，例如350℃、380℃、400℃、430℃、450℃、480℃、500℃、520℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0044] 优选地，所述喷雾焙烧塔内物料
停留时间为2-6s，例如2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s、5s、5.5s或6s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为3-5s。
[0045] 优选地，所述喷雾焙烧塔出口物料温度为300-500℃，例如300℃、330℃、360℃、390℃、420℃、450℃、480℃或500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0046] 优选地，步骤(a)所述除尘处理分别在旋风分离器和布袋除尘器内进行。
[0047] 优选地，所述布袋除尘器进口烟气温度为220-320℃，例如220℃、240℃、260℃、280℃、300℃或320℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为250-300℃。
[0048] 优选地，所述布袋除尘器出口烟气温度为200-300℃，例如200℃、220℃、240℃、260℃、280℃或300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为220-280℃。
[0049] 本发明中，进入布袋除尘器的烟气温度不能太高，否则布袋除尘器难以承受，因此需要先通过旋风分离器分离以及降温；离开布袋除尘器的烟气温度不宜太低，温度太低，烟气中的酸气容易变成酸液，导致布袋除尘器堵塞。
[0050] 优选地，步骤(b)和步骤(c)所述洗涤为逆流洗涤。
[0051] 优选地，步骤(b)和步骤(c)所述固液分离为过滤分离。
[0052] 优选地，步骤(b)和步骤(c)所述化浆洗涤和固液分离操作温度为50-90℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-80℃。
[0053] 优选地，步骤(c)所述多级化浆洗涤和固液分离为两级化浆洗涤和固液分离。
[0054] 优选地，步骤(c)所述煅烧在煅烧炉内进行。
[0055] 优选地，步骤(c)所述煅烧温度为400-800℃，例如400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为550-750℃，进一步优选为600-700℃。
[0056] 优选地，步骤(c)所述煅烧时间为0.5-2h，例如0.5h、0.75h、1h、1.25h、1.5h、1.75h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.8-1.2h。
[0057] 优选地，步骤(c)所述氧化镁产品中氧化镁含量大于98wt％，例如98.1wt％、98.4wt％、98.7wt％、99.0wt％、99.3wt％、99.6wt％或99.9wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0058] 优选地，步骤(d)所述蒸发浓缩在蒸发器内进行。
[0059] 优选地，步骤(d)所述蒸发浓缩以
蒸汽为热源。
[0060] 优选地，所述蒸汽进口温度120-160℃，例如120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃或160℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为130-150℃。
[0061] 优选地，所述蒸汽冷凝液出口温度为60-90℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为70-80℃。
[0062] 优选地，步骤(d)所述多级沉淀反应和固液分离分别为一级沉淀反应和固液分离及二级沉淀反应和固液分离。
[0063] 优选地，所述一级沉淀反应为沉镁反应，以氢氧化钠为沉淀剂。
[0064] 优选地，所述一级沉淀反应温度为50-90℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-80℃。
[0065] 优选地，所述一级沉淀反应时间为10-40min，例如10min、15min、20min、25min、30min、35min或40min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0066] 优选地，所述二级沉淀反应为沉锂反应，以碳酸钠为沉淀剂。
[0067] 优选地，所述二级沉淀反应温度为50-90℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-80℃。
[0068] 优选地，所述二级所述沉淀反应时间为20-50min，例如20min、25min、30min、35min、40min、45min或50min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0069] 优选地，步骤(d)所述固液分离为过滤分离，操作温度为50-90℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-80℃。
[0070] 作为本发明优选的技术方案，将步骤(a)得到的烟气进行处理，其处理方法包括以下步骤：
[0071] (A)将步骤(a)得到的烟气经热交换后进行中和吸收，得到
氯化钙溶液，尾气达标排放；
[0072] (B)将步骤(A)得到的氯化钙溶液经喷雾造粒得到氯化钙产品。
[0073] 作为本发明优选的技术方案，步骤(A)所述热交换以空气为冷源。
[0074] 优选地，步骤(A)所述热交换后空气温度为150-230℃，例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或230℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为170-210℃。
[0075] 优选地，步骤(A)所述热交换后烟气温度为120-180℃，例如120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为130-150℃。
[0076] 优选地，步骤(A)所述中和吸收在中和吸收塔内进行。
[0077] 优选地，步骤(A)所述中和吸收以石灰乳为中和剂，其
质量浓度为5％-10％，例如5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0078] 优选地，所述石灰乳由石灰和水经化浆处理得到。
[0079] 优选地，所述化浆处理在石灰化浆槽内进行。
[0080] 优选地，步骤(A)所述尾气中氯化氢含量不大于10ppm，例如10ppm、9ppm、8ppm、7ppm、6ppm、5ppm、4ppm、3ppm、2ppm或1ppm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为不大于5ppm。
[0081] 优选地，步骤(B)所述喷雾造粒在喷雾造粒塔内进行。
[0082] 优选地，步骤(B)所述喷雾造粒以步骤(A)热交换后的空气为热源。
[0083] 作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
[0084] (Ⅰ)将温度为30-50℃的盐湖卤水与压力为0.4-0.6Mpa、温度为30-50℃的压缩空气在燃料提供热量条件下进入喷雾焙烧塔进行焙烧，其中压缩空气与盐湖卤水体积比为(90-120):1，喷雾焙烧塔底部温度为600-800℃，顶部温度为350-550℃，物料在塔内停留时间为3-5s，喷雾焙烧塔顶部出口物料温度为300-500℃，依次进入旋风分离器和布袋除尘器进行除尘处理，得到固体物料和烟气，进入布袋除尘器时烟气温度为250-300℃，离开布袋除尘器时烟气温度为220-280℃；
[0085] (Ⅱ)将步骤(Ⅰ)得到的固体物料进行化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为60-80℃，得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0086] (Ⅲ)将步骤(Ⅰ)得到的烟气在热交换器中与空气进行热交换，离开热交换器
时空气温度为170-210℃，烟气温度为130-150℃，离开后的烟气进入中和吸收塔，与来自石灰化浆槽的质量浓度为5％-10％的石灰乳
接触进行中和吸收，排空尾气中氯化氢浓度不高于5ppm，所得溶液进入喷雾造粒塔，以离开热交换器的空气作热源进行喷雾造粒，得到氯化钙产品；
[0087] (Ⅳ)将步骤(Ⅱ)得到的含镁固体物料再经两级化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为60-80℃，得到氢氧化镁固体，将所得氢氧化镁固体在600-700℃条件下煅烧0.8-1.2h，得到氧化镁含量大于98％的高纯氧化镁；
[0088] (Ⅴ)将步骤(Ⅱ)得到的含锂液体物料在蒸发器中进行蒸发浓缩，以130-150℃的蒸汽为热源，浓缩后的溶液以氢氧化钠为沉淀剂进行沉镁反应，反应温度为60-80℃，反应时间为10-40min，在60-80℃条件下过滤分离，得到的氢氧化镁返回步骤(Ⅳ)进行处理，得到的溶液再以碳酸钠为沉淀剂进行沉锂反应，反应温度为60-80℃，反应时间为20-50min，在60-80℃条件下过滤分离，得到碳酸锂产品和氯化钠溶液。
[0089] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0090] (1)本发明所述系统相互组合，所述工艺过程相互集成，将反应分离与提纯有机耦合，通过盐湖卤水中镁和锂的多级协同提取实现高收率，锂的收率达到93％以上，镁的收率高达98％以上；
[0091] (2)本发明所述系统与方法已经工业化实施，所得产品系列化、高值化，
能量合理梯级利用，
原子经济性显著；
[0092] (3)本发明无废水和废渣产生，废气达标排放，过程清洁环保，为盐湖卤水中有价元素的综合提取提供了新的途径。
附图说明
[0093] 图1是本发明
实施例1所述协同提取系统的装置连接示意图；
[0094] 图2是本发明实施例3所述协同提取系统的工艺流程示意图；
[0095] 其中，1-空压机，2-喷雾焙烧塔，3-旋风分离器，4-布袋除尘器，5-热交换器，6-石灰化浆槽，7-中和吸收塔，8-喷雾造粒塔，9-化浆洗涤装置，10-固液分离装置，11-第一化浆洗涤装置，12-第一固液分离装置，13-第二化浆洗涤装置，14-第二固液分离装置，15-煅烧炉，16-蒸发器，17-第一沉淀装置，18-第三固液分离装置，19-第二沉淀装置，20-第四固液分离装置，21-输送机。
具体实施方式
[0096] 为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以
权利要求书为准。
[0097] 本发明具体实施方式部分提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统及其处理方法，所述协同提取系统主要包括喷雾焙烧系统、除尘系统、化浆洗涤装置9、固液分离装置10、提镁单元、提锂单元和烟气处理系统；其中，所述喷雾焙烧系统的物料出口与所述除尘系统的物料入口相连，所述除尘系统的烟气出口与所述烟气处理系统的气体入口相连，所述除尘系统的固体物料出口依次与所述化浆洗涤装置9和固液分离装置10相连，所述固液分离装置10的固体物料出口与所述提镁单元的物料入口相连，所述固液分离装置10的液体出口与所述提锂单元的物料入口相连，所述提镁单元的产物包括氧化镁，所述提锂单元的产物包括氢氧化镁沉淀和碳酸锂，所述氢氧化镁沉淀进入所述提镁单元进行提镁。
[0098] 其处理方法包括以下步骤：
[0099] (a)将盐湖卤水进行喷雾焙烧，再经除尘处理得到固体物料和烟气；
[0100] (b)将步骤(a)得到的固体物料进行化浆洗涤和固液分离后得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0101] (c)将步骤(b)得到的含镁固体物料经多级化浆洗涤和固液分离后得到氢氧化镁固体，再经煅烧得到氧化镁；
[0102] (d)将步骤(b)得到的含锂液体物料依次经蒸发浓缩、多级沉淀反应和固液分离后得到氢氧化镁和碳酸锂，将得到的氢氧化镁返回步骤(c)进行处理。
[0103] 以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0104] 实施例1：
[0105] 本实施例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统，如图1所示，所述协同提取系统主要包括喷雾焙烧系统、除尘系统、化浆洗涤装置9、板框压滤机10、提镁单元、提锂单元和烟气处理系统；其中，所述喷雾焙烧系统的物料出口与所述除尘系统的物料入口相连，所述除尘系统的烟气出口与所述烟气处理系统的气体入口相连，所述除尘系统的固体物料出口依次与所述化浆洗涤装置9和板框压滤机10相连，所述板框压滤机10的固体物料出口与所述提镁单元的物料入口相连，所述板框压滤机10的液体出口与所述提锂单元的物料入口相连，所述提镁单元的产物包括氧化镁，所述提锂单元的产物包括氢氧化镁沉淀和碳酸锂，所述氢氧化镁沉淀进入所述提镁单元进行提镁。
[0106] 所述喷雾焙烧系统包括螺杆式压缩机1和喷雾焙烧塔2，所述螺杆式压缩机1的气体出口与喷雾焙烧塔2的底部气体入口相连。
[0107] 所述除尘系统包括单管旋风除尘器3和布袋除尘器4，所述单管旋风除尘器3的烟气出口与布袋除尘器4的入口相连。
[0108] 所述提镁单元包括依次连接的第一化浆洗涤装置11、第一板框压滤机12、第二化浆洗涤装置13、第二板框压滤机14和煅烧炉15，所述第一板框压滤机12的液体出口得到氯化钠溶液，所述第二板框压滤机14的液体出口与第一化浆洗涤装置11的顶部入口相连，所述第二板框压滤机14的固体出口与煅烧炉15的入口相连。
[0109] 所述提锂单元包括依次连接的三效降膜蒸发器16、第一沉淀装置17、第三板框压滤机18、第二沉淀装置19和第四板框压滤机20，所述三效降膜蒸发器16冷凝液出口与第二化浆洗涤装置13的顶部入口相连，所述第三板框压滤机18的固体出口与第一化浆洗涤装置11的顶部入口相连，所述第四板框压滤机20后还连接有输送机21，所述第四板框压滤机20的液体出口得到氯化钠溶液。
[0110] 所述喷雾焙烧塔2的底部入口前、化浆洗涤装置9与板框压滤机10之间、第一化浆洗涤装置11与第一板框压滤机12之间、第二化浆洗涤装置13与第二板框压滤机14之间、第一沉淀装置17与第三板框压滤机18之间和第二沉淀装置19与第四板框压滤机20之间均设有离心泵。
[0111] 所述烟气处理系统包括列管式换热器5、石灰化浆装置6、三级循环吸收塔7和喷雾造粒塔8，所述列管式换热器5的热流体入口与所述布袋除尘器4的烟气出口相连，所述列管式换热器5的热流体出口与所述三级循环吸收塔7的底部气体进口相连，所述石灰化浆装置6的出口与三级循环吸收塔7的底部浆料进口相连，所述三级循环吸收塔7与喷雾造粒塔8之间设有离心泵，所述离心泵的入口与所述三级循环吸收塔7的底部出口相连，所述离心泵的出口与三级循环吸收塔7的顶部入口和喷雾造粒塔8的液体入口相连，所述喷雾造粒塔8的出口得到氯化钙产品。
[0112] 实施例2：
[0113] 本实施例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统，所述系统的装置及其连接参照实施例1，区别仅在于：所述空压机1为
活塞式压缩机，所述旋风分离器3为多管除尘器，所述泵均为往复泵。
[0114] 实施例3：
[0115] 本实施例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取方法，所述方法采用实施例1中的系统进行，其工艺流程如图2所示，处理方法包括以下步骤：
[0116] (Ⅰ)将进料量为1m3/h，温度为30℃，镁含量为80g/L，锂含量为4g/L，钠含量为1g/L，氯含量为260g/L的盐湖卤水与压力为0.4Mpa、温度为30℃的压缩空气在天燃气提供热量条件下进入喷雾焙烧塔2进行焙烧，其中压缩空气与盐湖卤水体积比为120:1，喷雾焙烧塔2底部温度为600℃，顶部温度为350℃，物料在塔内停留时间为2s，喷雾焙烧塔2顶部出口物料温度为300℃，依次进入旋风分离器3和布袋除尘器4进行除尘处理，得到固体物料和烟气，进入布袋除尘器4时烟气温度为250℃，离开布袋除尘器4时烟气温度为220℃；
[0117] (Ⅱ)将步骤(Ⅰ)得到的固体物料进行化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为50℃，得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0118] (Ⅲ)将步骤(Ⅰ)得到的烟气在热交换器5中与空气进行热交换，进入热交换器5的冷空气温度为30℃，离开时空气温度为150℃，烟气温度为120℃，离开后的烟气进入中和吸收塔7，与来自石灰化浆槽6的质量浓度为5％的石灰乳接触进行中和吸收，生成氯化钙溶液，尾气达标排放，所得溶液进入喷雾造粒塔8，以离开热交换器5的空气作热源进行喷雾造粒，得到氯化钙产品；
[0119] (Ⅳ)将步骤(Ⅱ)得到的含镁固体物料再经两级化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为50℃，得到氢氧化镁固体，将所得氢氧化镁固体在400℃条件下煅烧2h，得到氧化镁产品；
[0120] (Ⅴ)将步骤(Ⅱ)得到的含锂液体物料在蒸发器16中进行蒸发浓缩，以120℃的蒸汽为热源，冷凝液出口温度为60℃，浓缩后的溶液以氢氧化钠为沉淀剂进行沉镁反应，反应温度为50℃，反应时间为40min，在50℃条件下过滤分离，得到的氢氧化镁返回步骤(Ⅳ)进行处理，得到的溶液再以碳酸钠为沉淀剂进行沉锂反应，反应温度为50℃，反应时间为50min，在50℃条件下过滤分离，得到碳酸锂产品和氯化钠溶液。
[0121] 以处理1m3盐湖卤水为依据，步骤(Ⅰ)所述喷雾焙烧氯化镁分解率为80％，所得固体物料为200kg，组成如表1-1所示。
[0122] 表1-1喷雾焙烧后固体物料组成
[0123]
[0124] 步骤(Ⅲ)所得尾气中氯化氢浓度为5ppm，得到氯化钙产品为290kg，氯化钙含量为99.1wt％。
[0125] 步骤(Ⅱ)得到含镁固体物料152kg，含锂液体物料0.5m3，其溶液组成如表1-2所示。
[0126] 表1-2含锂液体物料组成
[0127]
[0128] 步骤(Ⅴ)蒸发浓缩后得到浓缩盐溶液0.3m3，其组成如表1-3所示，沉镁反应后得到氢氧化镁沉淀41kg，盐溶液0.5m3，其组成如表1-4所示，沉锂反应后得到碳酸锂产品为20.35kg，该产品中碳酸锂含量为97.50wt％，其组成如表1-5所示，则锂的收率为93.8％。
[0129] 表1-3蒸发浓缩后盐溶液组成
[0130]
[0131] 表1-4沉镁反应后盐溶液组成
[0132]
[0133] 表1-5碳酸锂产品组成
[0134]
[0135] 步骤(Ⅳ)两次共得到含镁固体193kg，煅烧后得到氧化镁产品133kg，该产品中氧化镁含量为99.33wt％，其组成如表1-6所示，则镁的收率达到99.1％。
[0136] 表1-6氧化镁产品组成
[0137]
[0138] 实施例4：
[0139] 本实施例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取方法，所述方法采用实施例2中的系统进行，处理方法包括以下步骤：
[0140] (Ⅰ)将进料量为1.5m3/h，温度为40℃，镁含量为120g/L，锂含量为6g/L，钠含量为2g/L，氯含量为400g/L的盐湖卤水与压力为0.5Mpa、温度为40℃的压缩空气在天燃气提供热量条件下进入喷雾焙烧塔2进行焙烧，其中压缩空气与盐湖卤水体积比为100:1，喷雾焙烧塔2底部温度为700℃，顶部温度为450℃，物料在塔内停留时间为4s，喷雾焙烧塔2顶部出口物料温度为380℃，依次进入旋风分离器3和布袋除尘器4进行除尘处理，得到固体物料和烟气，进入布袋除尘器4时烟气温度为280℃，离开布袋除尘器4时烟气温度为250℃；
[0141] (Ⅱ)将步骤(Ⅰ)得到的固体物料进行化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为70℃，得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0142] (Ⅲ)将步骤(Ⅰ)得到的烟气在热交换器5中与空气进行热交换，进入热交换器5的冷空气温度为30℃，离开时空气温度为190℃，烟气温度为140℃，离开后的烟气进入中和吸收塔7，与来自石灰化浆槽6的质量浓度为8％的石灰乳接触进行中和吸收，生成氯化钙溶液，尾气达标排放，所得溶液进入喷雾造粒塔8，以离开热交换器5的空气作热源进行喷雾造粒，得到氯化钙产品；
[0143] (Ⅳ)将步骤(Ⅱ)得到的含镁固体物料再经两级化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为70℃，得到氢氧化镁固体，将所得氢氧化镁固体在650℃条件下煅烧1h，得到氧化镁产品；
[0144] (Ⅴ)将步骤(Ⅱ)得到的含锂液体物料在蒸发器16中进行蒸发浓缩，以140℃的蒸汽为热源，冷凝液出口温度为80℃，浓缩后的溶液以氢氧化钠为沉淀剂进行沉镁反应，反应温度为70℃，反应时间为25min，在70℃条件下过滤分离，得到的氢氧化镁返回步骤(Ⅳ)进行处理，得到的溶液再以碳酸钠为沉淀剂进行沉锂反应，反应温度为70℃，反应时间为35min，在70℃条件下过滤分离，得到碳酸锂产品和氯化钠溶液。
[0145] 以处理1m3盐湖卤水为依据，步骤(Ⅰ)所述喷雾焙烧氯化镁分解率为85％，所得固体物料为282kg，组成如表2-1所示。
[0146] 表2-1喷雾焙烧后固体物料组成
[0147]
[0148] 步骤(Ⅲ)所得尾气中氯化氢浓度为4ppm，得到氯化钙产品为465kg，氯化钙含量为99.3wt％。
[0149] 步骤(Ⅱ)得到含镁固体物料245kg，含锂液体物料0.65m3，其溶液组成如表2-2所示。
[0150] 表2-2含锂液体物料组成
[0151]
[0152] 步骤(Ⅴ)蒸发浓缩后得到浓缩盐溶液0.35m3，其组成如表2-3所示，沉镁反应后得到氢氧化镁沉淀42.8kg，盐溶液0.5m3，其组成如表2-4所示，沉锂反应后得到碳酸锂产品为31.3kg，该产品中碳酸锂含量为97.80wt％，其组成如表2-5所示，则锂的收率为96.5％。
[0153] 表2-3蒸发浓缩后盐溶液组成
[0154]
[0155] 表2-4沉镁反应后盐溶液组成
[0156]
[0157] 表2-5碳酸锂产品组成
[0158]
[0159]
[0160] 步骤(Ⅳ)两次共得到含镁固体287.8kg，煅烧后得到氧化镁产品198kg，该产品中氧化镁含量为99.52wt％，其组成如表2-6所示，则镁的收率达到98.5％。
[0161] 表2-6氧化镁产品组成
[0162]
[0163] 实施例5：
[0164] 本实施例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取方法，所述方法采用实施例1中的系统进行，处理方法包括以下步骤：
[0165] (Ⅰ)将进料量为2m3/h，温度为50℃，镁含量为150g/L，锂含量为8g/L，钠含量为2g/L，氯含量为500g/L的盐湖卤水与压力为0.6Mpa、温度为50℃的压缩空气在天燃气提供热量条件下进入喷雾焙烧塔2进行焙烧，其中压缩空气与盐湖卤水体积比为90:1，喷雾焙烧塔2底部温度为800℃，顶部温度为550℃，物料在塔内停留时间为6s，喷雾焙烧塔2顶部出口物料温度为450℃，依次进入旋风分离器3和布袋除尘器4进行除尘处理，得到固体物料和烟气，进入布袋除尘器4时烟气温度为320℃，离开布袋除尘器4时烟气温度为280℃；
[0166] (Ⅱ)将步骤(Ⅰ)得到的固体物料进行化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为90℃，得到含锂液体物料和含镁固体物料；
[0167] (Ⅲ)将步骤(Ⅰ)得到的烟气在热交换器5中与空气进行热交换，进入热交换器5的冷空气温度为30℃，离开时空气温度为230℃，烟气温度为180℃，离开后的烟气进入中和吸收塔7，与来自石灰化浆槽6的质量浓度为10％的石灰乳接触进行中和吸收，生成氯化钙溶液，尾气达标排放，所得溶液进入喷雾造粒塔8，以离开热交换器5的空气作热源进行喷雾造粒，得到氯化钙产品；
[0168] (Ⅳ)将步骤(Ⅱ)得到的含镁固体物料再经两级化浆、逆流洗涤和过滤分离处理，操作温度为90℃，得到氢氧化镁固体，将所得氢氧化镁固体在800℃条件下煅烧0.5h，得到氧化镁产品；
[0169] (Ⅴ)将步骤(Ⅱ)得到的含锂液体物料在蒸发器16中进行蒸发浓缩，以160℃的蒸汽为热源，冷凝液出口温度为90℃，浓缩后的溶液以氢氧化钠为沉淀剂进行沉镁反应，反应温度为90℃，反应时间为10min，在90℃条件下过滤分离，得到的氢氧化镁返回步骤(Ⅳ)进行处理，得到的溶液再以碳酸钠为沉淀剂进行沉锂反应，反应温度为90℃，反应时间为20min，在90℃条件下过滤分离，得到碳酸锂产品和氯化钠溶液。
[0170] 以处理1m3盐湖卤水为依据，步骤(Ⅰ)所述喷雾焙烧氯化镁分解率为90％，所得固体物料为336kg，组成如表3-1所示。
[0171] 表3-1喷雾焙烧后固体物料组成
[0172]
[0173] 步骤(Ⅲ)所得尾气中氯化氢浓度为4.2ppm，得到氯化钙产品为620kg，氯化钙含量为99.2wt％。
[0174] 步骤(Ⅱ)得到含镁固体物料324kg，含锂液体物料0.6m3，其溶液组成如表3-2所示。
[0175] 表3-2含锂液体物料组成
[0176]
[0177] 步骤(Ⅴ)蒸发浓缩后得到浓缩盐溶液0.3m3，其组成如表3-3所示，沉镁反应后得到氢氧化镁沉淀35.6kg，盐溶液0.45m3，其组成如表3-4所示，沉锂反应后得到碳酸锂产品为42.0kg，该产品中碳酸锂含量为97.92wt％，其组成如表3-5所示，则锂的收率为97.3％。
[0178] 表3-3蒸发浓缩后盐溶液组成
[0179]
[0180] 表3-4沉镁反应后盐溶液组成
[0181]
[0182] 表3-5碳酸锂产品组成
[0183]
[0184] 步骤(Ⅳ)两次共得到含镁固体359.6kg，煅烧后得到氧化镁产品248kg，该产品中氧化镁含量为99.60wt％，其组成如表3-6所示，则镁的收率达到98.8％。
[0185] 表3-6氧化镁产品组成
[0186]
[0187] 对比例1：
[0188] 本对比例提供了一种盐湖卤水中镁和锂的协同提取系统及其处理方法，所述系统的装置及其连接参照实施例1，区别仅在于：所述第三板框压滤机18的固体出口不与第一化浆洗涤装置11的顶部入口相连。
[0189] 其处理方法参照实施例3中的方法进行，此时，沉镁反应后得到氢氧化镁沉淀不能返回到第一化浆洗涤装置11中，则提镁单元得到的氢氧化镁固体只有152kg，此时镁的收率只有78.0％。
[0190] 综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述协同提取系统综合利用湿法和火法提纯技术，通过各装置之间的搭配与连接，不同工艺技术的集成与耦合，高效地实现了盐湖卤水中有价元素的提取，锂的收率达到93％以上，镁的收率高达98％以上；同时本发明充分利用烟气余热，实现热量梯级利用，提取过程中无废水和废渣产生，尾气达标排放，清洁环保，应用前景广泛。
[0191]
申请人
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细系统装置与工艺流程，但本发明并不局限于上述详细装置与流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置与流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明系统装置和工艺方法的等效替换及辅助装置、成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
