鋰礦生產(chǎn)碳酸鋰的基本情況

鋰礦（鋰云母或鋰輝石）經(jīng)配料、焙燒、破碎、浸出、除雜、鋰鹽溶液蒸發(fā)濃縮（90g/L）、再除雜、沉鋰（粗碳酸鋰），再經(jīng)碳化熱解等過(guò)程制得電池級(jí)碳酸鋰。上述過(guò)程中沉鋰母液經(jīng)中和、鹽溶液蒸發(fā)結(jié)晶分離（或分鹽結(jié)晶分離）得到鉀鈉鹽。上述過(guò)程中的蒸發(fā)結(jié)晶母液經(jīng)閃蒸冷凍結(jié)晶、重溶蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鈉鹽；冷凍母液經(jīng)除氟工序等返回前段生產(chǎn)過(guò)程中。

鋁電解質(zhì)提鋰的基本情況

我國(guó)部分地區(qū)使用的中低品位鋁土礦來(lái)制備冶金級(jí)氧化鋁，隨著電解生產(chǎn)的進(jìn)行，鋰元素在鋁電解質(zhì)中累積至含鋰量1-2.7%（含鋰Li+計(jì)）。含鋰鋁電解渣經(jīng)破碎除渣-酸浸溶-沉氟除鈣鎂-鹽溶液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶濃縮鋰濃度-凈化鋰濃縮液-沉鋰-離心得到工業(yè)級(jí)碳酸鋰-后續(xù)精處理制電池級(jí)碳酸鋰。

料液的特點(diǎn)及蒸發(fā)器選型

3.1 多鹽分的混合蒸發(fā)濃縮或蒸發(fā)結(jié)晶分鹽

礦石硫酸焙燒法或硫酸鹽焙燒法未凈化除雜前，主要含有的陽(yáng)離子為鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、銣、銫等，陰離子主要是硫酸根、氟等。經(jīng)過(guò)除雜去除大部分鈣、鎂、氟等離子，余下鋰、鈉、鉀、銣及銫等陽(yáng)離子（主要為鈉離子，其次鉀離子，銣、銫離子視礦石的情況而異）。因此蒸發(fā)實(shí)質(zhì)是多鹽分的混合蒸發(fā)濃縮或蒸發(fā)結(jié)晶分鹽設(shè)備。

蒸發(fā)器總體選用：一套和多套蒸發(fā)濃縮結(jié)晶器，部分需要冷凍結(jié)晶系統(tǒng)。

3.2 單項(xiàng)目水量一般較大，水質(zhì)有變化但相對(duì)穩(wěn)定

蒸發(fā)量根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模及鋰初始濃度而異，一般而言，單項(xiàng)目蒸發(fā)水量較大。原料礦石及除雜情況會(huì)影響進(jìn)料量的情況。但就單個(gè)項(xiàng)目而言，原料端和預(yù)處理端穩(wěn)定后，水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。

蒸發(fā)器形式選用：高含鹽溶液的蒸發(fā)盡量選用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，但不要為了節(jié)約成本采用降膜或自然循環(huán)蒸發(fā)器，并且保證蒸發(fā)換熱器料液的流動(dòng)速度，最好流動(dòng)速度能達(dá)到2m/s，同時(shí)增加強(qiáng)制循環(huán)泵變頻器，實(shí)際流速的可調(diào)可控。

3.3 選用多效蒸發(fā)器還是MVR蒸發(fā)器？

硫酸法或硫酸鹽法提鋰，鹽分主要是硫酸鹽，初始沸點(diǎn)升高不大。從節(jié)能的角度出發(fā)可以采用MVR蒸發(fā)器。但隨著鋰濃度的升高及其他微量成分的提高，沸點(diǎn)也會(huì)逐漸升高。注意蒸發(fā)的終結(jié)點(diǎn)及鋰達(dá)標(biāo)清液的及排放，并做好進(jìn)料原液的預(yù)處理及鋰達(dá)標(biāo)清液的后序處理。

鹽酸法鋁電解質(zhì)提鋰，鹽分主要是氯化鈉和氯化鋰，初始沸點(diǎn)7-8℃，實(shí)際沸點(diǎn)往往高達(dá)10℃至12℃，甚至更高。初步判定是受鋰濃度及其他微量離子累積濃度的影響。采用MVR或多效蒸發(fā)器均合理，因此，我們要結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)及投資成本綜合考慮，有工業(yè)蒸汽的場(chǎng)合，蒸發(fā)器優(yōu)先選用三效或其他多效蒸發(fā)器。確無(wú)工業(yè)蒸汽的場(chǎng)合，可選用高沸升的壓縮機(jī)的MVR蒸發(fā)器。實(shí)際操作時(shí)，全流程緊密配合，及時(shí)排放鋰達(dá)標(biāo)的高鋰清液維持鹽溶液沸點(diǎn)升總體穩(wěn)定。

3.4 蒸發(fā)器的材質(zhì)選擇

硫酸或硫酸鹽焙燒法產(chǎn)生的含鋰溶液，主要陰離子為硫酸根離子，另外還可能存在少量的氟離子等其他陰離子。鹽溶液蒸發(fā)器可以選用不銹鋼316L甚至是鈦材。

鹽酸法鋁電解質(zhì)提鋰，鹽分主要是氯化鈉和氯化鋰，同時(shí)含有少量的氟離子等其他陰離子?？梢赃x擇雙相不銹鋼材質(zhì)，選用鈦材質(zhì)一定要考慮氟離子的影響。二次蒸汽可以選用不銹鋼材質(zhì)。氯離子中低溫可以采用PE或玻璃鋼材質(zhì)。生產(chǎn)情況、水質(zhì)不確定，客戶考慮降低初次造價(jià)的廢水，也可以采用碳鋼材質(zhì)。后序生產(chǎn)工藝等變化因素都逐步確定，蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，可后備制作鈦或雙相鋼換熱器，在設(shè)備出現(xiàn)腐蝕或清洗的空檔進(jìn)行切換，如此則投資風(fēng)險(xiǎn)較小。選用碳鋼材質(zhì)，將廢水的PH值調(diào)節(jié)至中性或微堿性。

3.5 起泡沫及除沫器的選擇，防止冷凝水夾帶鋰離子離開系統(tǒng)。

礦石提鋰或鋰電質(zhì)提鋰因受前端影響，均有一定的起沫情況，但一般不會(huì)嚴(yán)重失控。除沫器采用復(fù)合功能除沫器，盡量不要選用單一絲網(wǎng)除沫器。特別防止泡沫帶料進(jìn)入MVR蒸發(fā)器的葉輪，進(jìn)而損傷葉輪。MVR蒸發(fā)器的除沫器更應(yīng)采用復(fù)合功能的除沫器，一道除沫器不能消除風(fēng)險(xiǎn)，可以考慮增加兩道除沫器。

定期檢測(cè)冷凝水中鋰的濃度，采取措施防止鋰離子進(jìn)入冷凝水，蒸發(fā)冷凝水做到密閉回用。杜絕鋰離子進(jìn)入循環(huán)水等外開口的水體中。

3.6 達(dá)標(biāo)鋰溶液的排放

從相關(guān)數(shù)據(jù)可看出，濃度高的氯化鋰溶液的實(shí)際沸點(diǎn)是非常高的。鋰離子濃度達(dá)到指標(biāo)要求的高鋰母液，要及時(shí)排至后序的沉鋰環(huán)節(jié)，這樣可以確保蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。前端的除雜、后端處理均非常重要。前端的除雜一定要盡量降低鈣、鎂、氟離子的濃度，防止蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)垢及腐蝕。