本發(fā)明涉及冶金化工領(lǐng)域，尤其涉及一種碳酸鋰連續(xù)浸出反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著鋰電池、潤滑脂、輪胎橡膠等工業(yè)對鋰需求量的增加以及航天、航空及核能等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)︿嚰捌浜辖鸬男枨蟛粩鄶U(kuò)大，金屬鋰的產(chǎn)量也不斷增長。碳酸鋰是生產(chǎn)二次鋰鹽和金屬鋰的基礎(chǔ)材料，是鋰工業(yè)中最基本、最重要的產(chǎn)品。碳酸鋰廣泛應(yīng)用于電子材料、化學(xué)、醫(yī)療、工業(yè)陶瓷、冶金等眾多領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)、電動(dòng)汽車、綠色能源等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，鋰及其化合物市場需求量日益激增，其需求量已供不應(yīng)求，價(jià)格居高不下。

2、拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程中，鋰在拜耳法溶出過程中約80％進(jìn)入溶液氧化鋁是鋁電解的原料，長期使用高鋰含量的氧化鋁，會對鋁電解過程造成嚴(yán)重影響，如電解溫度降低、爐膛規(guī)整度惡化、電解生產(chǎn)穩(wěn)定度降低、電流效率降低、能耗增高等。將氧化鋁生產(chǎn)流程中鋰資源高效回收利用，不僅有助于提高氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，消除對下游鋁電解不良影響，而且為低品位富鋰鋁土礦經(jīng)濟(jì)高效利用開辟新途徑。專利cn?115124052?a一種電池級碳酸鋰的制備方法、?cn?107500318?a從氧化鋁工廠鋁酸鈉溶液中提取碳酸鋰的方法公布了從氧化鋁生產(chǎn)過程提取碳酸鋰的方法。均采用先將氧化鋁生產(chǎn)流程中的鋰吸附于氫氧化鋁固體，再進(jìn)行高溫濕浸出的工藝。由于該技術(shù)處理產(chǎn)業(yè)化初期，尚無的將富鋰固體中的碳酸鋰脫除至溶液成套裝置報(bào)道。

3、鋰輝石純堿壓煮法工藝是２０世紀(jì)６０年代提出的一種從鋰輝石制備碳酸鋰的方法，主要是將β鋰輝石與碳酸鈉溶液在較高的溫度和壓力下反應(yīng)，鋰輝石中的鋰被溶液中的鈉離子置換，并以碳酸鋰的形式析出，通過碳化反應(yīng)將壓煮反應(yīng)生成的難溶碳酸鋰生成碳酸氫鋰溶解于水并與反應(yīng)殘?jiān)ǚ解c石）分離，最后通過加熱使碳酸氫鋰轉(zhuǎn)化為碳酸酸鋰析出。純堿壓煮法的生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)過程物料流通量小、產(chǎn)品純度高、工藝過程對設(shè)備的腐蝕小等。但到目前為止，還沒有將該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際的報(bào)道，也沒有成熟的純堿壓煮浸出碳酸鋰的成套流程和裝置。

4、鋰輝石純堿壓煮法浸出碳酸鋰、含鋰氫氧化鋁浸出碳酸鋰，其浸出工序的主要目的是將料漿中的鋰浸出，形成含有鋰的溶液，為后續(xù)的液固分離、除雜等工序提供原料基礎(chǔ)。

5、傳統(tǒng)浸出裝置是主要是類似于氧化鋁行業(yè)的管道化溶出裝置，將含鋰的原礦漿通過多級乏汽預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，蒸汽間接加熱至浸出溫度后，進(jìn)入浸出反應(yīng)器進(jìn)行保溫浸出，浸出碳酸鋰后的料漿進(jìn)行多級閃蒸進(jìn)行降溫后進(jìn)入出料槽，閃蒸降溫產(chǎn)生的乏汽用于預(yù)熱原礦漿。

6、存在的問題為：碳酸鋰溶解度較低，而且其溶解度隨溫度的升高而降低，在料漿加熱和預(yù)熱的過程中碳酸鋰易在換熱面形成結(jié)疤；浸出反應(yīng)器內(nèi)的浸出液多為碳酸鋰的飽和溶液，在閃蒸過程浸出液的濃度會逐步升高，碳酸鋰會因過飽和而析出，導(dǎo)致閃蒸器出料管結(jié)晶堵塞，影響系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種碳酸鋰管道化連續(xù)浸出反應(yīng)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中含鋰料漿在浸出碳酸鋰過程中換熱面結(jié)疤嚴(yán)重，浸出液余熱利用過程中碳酸鋰飽和析出的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中一種碳酸鋰管道化連續(xù)浸出反應(yīng)裝置的技術(shù)方案如下：

3、一種碳酸鋰連續(xù)浸出反應(yīng)裝置，包括漿料槽、化學(xué)清洗槽、沖洗水槽和出料槽，還包括出料管路和進(jìn)料管路，浸出反應(yīng)裝置還包括多個(gè)漿料換熱器和多個(gè)順次連接的浸出反應(yīng)器，定義各漿料換熱器分別為第一漿料換熱器、第二漿料換熱器……第n漿料換熱器，漿料換熱器為具有管程和殼程的套管換熱器，各浸出反應(yīng)器分別為第一浸出反應(yīng)器、第二浸出反應(yīng)器……第l浸出反應(yīng)器，n、l為不小于3的正整數(shù)，第一漿料換熱器、第二漿料換熱器……第n漿料換熱器的管程順次串連于所述進(jìn)料管路上，進(jìn)料管路的出料端與第一浸出反應(yīng)器相連，浸出反應(yīng)裝置還包括與第一浸出反應(yīng)器相連的加熱裝置，第n漿料換熱器、第n-1漿料換熱器……第一漿料換熱器的殼程順次串連于所述出料管路上，出料管路的進(jìn)料端與第l浸出反應(yīng)器的出料口相連，出料管路的出料端通過出料支路分別與沖洗水槽和出料槽相連，各出料支路上均設(shè)置有出料支路開關(guān)閥，進(jìn)料管路的進(jìn)料端分別通過進(jìn)料支路與料漿槽和沖洗水槽相連，各進(jìn)料支路上均設(shè)置有進(jìn)料支路開關(guān)閥，進(jìn)料管路的出料端與第一浸出反應(yīng)器的進(jìn)料口相連，管程內(nèi)的流體流向與殼程內(nèi)的流體流向相反。

4、進(jìn)一步的，浸出反應(yīng)裝置還包括化學(xué)清洗槽，進(jìn)料管路的進(jìn)料端通過進(jìn)料支路與化學(xué)清洗槽的出水口相連，出料管路的出料端通過出料支路與化學(xué)清洗槽的進(jìn)水口相連。

5、進(jìn)一步的，各進(jìn)料支路上還均設(shè)置有輸送泵，進(jìn)料管路上于第一漿料換熱器的上游設(shè)置有高壓喂料泵。

6、進(jìn)一步的，輸送泵、高壓喂料泵為隔膜泵、柱塞泵或離心泵。

7、進(jìn)一步的，加熱裝置包括蒸汽緩沖器，蒸汽緩沖器通過并連布置的蒸汽管道分別與各浸出反應(yīng)器的蒸汽入口相連，浸出反應(yīng)器的蒸汽加熱方式為蒸汽與物料直接混合加熱。

8、進(jìn)一步的，浸出反應(yīng)器的工作溫度為180～260℃；

9、進(jìn)一步的，各蒸汽管道上均順次串連有蒸汽調(diào)節(jié)閥、切斷閥和止回閥。

10、進(jìn)一步的，各浸出反應(yīng)器均包括反應(yīng)釜和與反應(yīng)釜相連的進(jìn)料管和出料管，進(jìn)料管下端管口位于反應(yīng)釜的中上側(cè)，出料管的下端管口位于反應(yīng)釜的中下側(cè)。

11、進(jìn)一步的，出料管道上于第一漿料換熱器的下游設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，壓力調(diào)節(jié)閥與第l浸出反應(yīng)器連鎖控制，其控制條件為通過壓力調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)第l浸出反應(yīng)器反的壓力高于其中物料工作溫度下料漿的飽和蒸汽壓0.1mpa以上。

12、進(jìn)一步的，第n漿料換熱器的殼程與第l浸出反應(yīng)器之間的出料管路上設(shè)置有隔離閥門，第n漿料換熱器的管程、第一浸出反應(yīng)器之間連接的進(jìn)料管路與第n漿料換熱器的殼程、第l浸出反應(yīng)器之間的出料管路之間設(shè)置有回流管路，回流管路上設(shè)置有回流管路閥門。

13、進(jìn)一步的，各漿料換熱器采用多級串聯(lián)的管殼式加熱器。

14、本發(fā)明的有益效果為：使用時(shí)，漿料槽中承裝含鋰礦石漿的配料料漿，含鋰配料料漿經(jīng)進(jìn)料管路向第一浸出反應(yīng)器輸送，各級浸出反應(yīng)器生產(chǎn)的碳酸鋰溶液經(jīng)出料管路流回出料槽，在加熱裝置的作用下，碳酸鋰溶液是有余熱的，碳酸鋰溶液順次流經(jīng)第n漿料換熱器、第n-1漿料換熱器……第一漿料換熱器的管程，因此可以對流經(jīng)漿料換熱器殼程的配料料漿進(jìn)行加熱，被加熱后的配料料漿流向第一浸出反應(yīng)器，提升含鋰配料料漿進(jìn)入浸出反應(yīng)器的溫度，實(shí)現(xiàn)余熱利用，可以節(jié)省浸出反應(yīng)器加熱過程的能耗；經(jīng)第l浸出反應(yīng)器排出的碳酸鋰飽和溶液經(jīng)殼程與管程內(nèi)的液體換熱降溫，降溫過程中，碳酸鋰溶液溶解度提高，因此不容易在殼程內(nèi)形成碳酸鋰結(jié)疤，與常規(guī)閃蒸回收浸出料漿閃蒸利用余熱相比，可避免在閃蒸過程中浸出料漿的濃縮，避免碳酸鋰的過飽和析出和閃蒸冷凝水帶料問題。

15、進(jìn)一步的，本發(fā)明方案取消了料漿閃蒸器和冷凝水罐等設(shè)施，可簡化流程，降低投資。

16、進(jìn)一步的，預(yù)熱后的料漿在反應(yīng)器內(nèi)通入新蒸汽進(jìn)行直接加熱，不存在換熱面結(jié)疤問題，可大幅延長裝置運(yùn)行周期。因碳酸鋰溶解度隨溫度升高而降低，常規(guī)間接加熱的方式，換熱面的溫度較高，碳酸鋰易在換熱面結(jié)晶析出，導(dǎo)致裝置結(jié)疤非常嚴(yán)重，裝置難以實(shí)現(xiàn)長周期安全運(yùn)行。

17、進(jìn)一步的，由于碳酸鋰溶解度隨溫度降低而升高，碳酸鋰料漿在換熱器殼層預(yù)熱原礦漿過程中，其溫度級降低，其溶解度是不斷增加的，由于換熱面溫度低于浸出料漿溫度，在靠近換熱面的部位碳酸鋰的溶解度較高。因此殼層換熱面不會形成碳酸鋰結(jié)疤。

18、進(jìn)一步的，在裝置運(yùn)行過程中殼程中可能會有沉積或附積的其它結(jié)疤如氫氧化鋁結(jié)疤、硅酸鈣結(jié)疤，這些結(jié)疤難以用機(jī)械清理或水力清理的方式進(jìn)行去除，但這些結(jié)疤易于和酸堿反應(yīng)，本發(fā)明中采用化學(xué)清洗的方式可以將結(jié)疤溶解，從而實(shí)現(xiàn)換熱面的再生。

19、進(jìn)一步的，沖洗水槽的清水可以在裝置停機(jī)時(shí)將漿料換熱器內(nèi)管中的物料沖出，防止?jié){料換熱器積料。

20、進(jìn)一步的，化學(xué)清洗槽中的清洗液可以對漿料換熱器的結(jié)疤進(jìn)行化學(xué)清洗，實(shí)現(xiàn)換熱面再生。