一种碳酸锂生产中的沉锂系统及沉锂工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种碳酸锂生产中的沉锂系统及沉锂工艺，系统包括板式换热器和夹套式反应釜，原料管路、碱液管路、蒸汽管路和DCS控制系统；富锂溶液依次流经加料泵、板式换热器、温度传感器、原料流量计和加料阀后进入反应釜中；蒸汽管路分成两条支路分别与板式换热器和反应釜的夹套连通，两条支路上分别连接有蒸汽调节阀；碱液管路上连接有加碱泵、碱液流量计和加碱阀；碱液和经板式换热器加热至设定温度后的原料分别经相应管路送入反应釜的内腔中；反应釜的顶部连接有搅拌装置、液位传感器和温度传感器，底部连接有排料管路和冷凝水管路；各管路上的器件均与DCS控制系统连接，DCS控制系统控制各管路上的器件工作与否及如何工作。

A Lithium Deposition System and Technology in Lithium Carbonate Production

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸锂生产中的沉锂系统及沉锂工艺
本专利技术属于碳酸锂生产领域，具体为一种碳酸锂生产中的沉锂系统及沉锂工艺。
技术介绍
碳酸锂生产中，一般是经除杂净化后的富锂溶液原料与碳酸钠溶液发生沉锂反应生成碳酸锂晶体。由于反应过程中对原料富锂溶液及碳酸钠溶液的加入量、反应温度、反应时间都有较严格的要求，因此，必须对上述参数进行准确控制。受沉锂反应釜的单台容积所限，规模较大的碳酸锂生产线通常需要很多台反应釜交替操作，加料量、温度、排料都采用人工操作和控制，不仅劳动强度大，且操作精度低，导致沉锂所得碳酸锂的品质也出现差异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能保证沉锂产品高品质的沉锂系统及方法。本专利技术提供的这种碳酸锂生产中的沉锂系统，包括板式换热器和夹套式反应釜，原料管路、碱液管路、蒸汽管路和DCS控制系统；原料管路上连接有加料泵、温度传感器、原料流量计和加料阀，原料富锂溶液依次流经加料泵、板式换热器、温度传感器、原料流量计和加料阀后进入反应釜中；蒸汽管路分成两条支路分别与板式换热器和反应釜的夹套连通，两条支路上分别连接有蒸汽调节阀；碱液管路上连接有加碱泵、碱液流量计和加碱阀；碱液和经板式换热器加热至设定温度后的原料分别经相应管路送入反应釜的内腔中；反应釜的顶部连接有搅拌装置、液位传感器和温度传感器，底部连接有排料管路和冷凝水管路，排料管路上连接有排料阀，冷凝水管路上连接有切断阀和疏水阀；各管路上的器件均与DCS控制系统连接，通过DCS控制系统控制各管路上的器件工作与否，同时分别通过原料管路和反应釜连接的温度传感器感应的温度数据来控制两蒸汽支路上蒸汽调节阀的开度，以满足两支路上各自蒸汽的需求量。上述技术方案的一种实施方式中，所述加料泵和加碱泵均为带控制器的管道增压泵；上述技术方案的一种实施方式中，所述原料流量计和碱液流量计均为带控制器、反馈单位时间流量的电磁流量计。上述技术方案的一种实施方式中，所述蒸汽调节阀为带控制器的电磁调节阀；所述加料阀和加碱阀为带控制器的电磁开关阀。上述技术方案的一种实施方式中，所述排料阀为带控制器的电磁开关阀；所述搅拌装置带控制器。上述技术方案的一种实施方式中，所述板式换热器的蒸汽出口管与所述冷凝水排水管路连通。本专利技术提供的这种利用上述系统进行沉锂反应的方法，包括以下步骤：(1)往反应釜中加碱液DCS控制系统控制启动碱液管路上的加碱泵、打开加碱阀，往反应釜内加入设定量的常温碱液，当液位传感器反馈的液位在DCS控制系统显示高于搅拌装置的底面时，DCS控制系统启动搅拌装置，同时打开反应釜夹套连接的蒸汽调节阀；(2)往反应釜中加富锂溶液DCS控制系统控制启动原料管路上的加料泵、打开加料阀，当DCS控制系统有原料流量计的流量数据显示时，控制与板式换热器连接的蒸汽支路上的蒸汽调节阀打开至最大开度，直至达到设定值，同时控制反应釜夹套连接的蒸汽支路上蒸汽调节阀减小开度；当原料管路上温度传感器反馈的温度数据在DCS控制系统显示大于设定温度时，DCS控制系统控制该蒸汽支路上蒸汽调节阀减小开度，直至DCS控制系统的温度显示回到设定值；(3)DCS控制系统控制与反应釜夹套连接的蒸汽支路上蒸汽调节阀的增大开度，使反应釜内的温度稳定在设定的反应温度，并开始计时，直至设定的反应时间；(4)DCS控制系统控制开启排料阀排出反应釜底部的沉淀物至后续分离工序；(5)当液位传感器反馈反应釜内的液面在DCS控制系统的显示数据低于搅拌装置的底面时，DCS控制系统控制搅拌装置停止工作，继续排料至液位传感器反馈的数据为0时，DCS控制系统控制排料阀关闭；(6)重复上述步骤。上述方法中，所述板式换热器将原料富锂溶液加热至70-85℃。上述技术方案的一种实施方式中，所述反应釜中的反应温度为90-95℃。上述技术方案的一种实施方式中，所述沉锂反应时间累计为2-4小时。本专利技术在设备方面通过板式换热器和反应釜配合，在管路方面分别设置碱液管路、原料管路和蒸汽管路，蒸汽作为高温热源，加热原料及反应釜中原料和碱液的混合液，板式换热器作为原料液和蒸汽进行换热反应的场所，使原料液在板式换热器中加热至设定的合适温度后送入反应釜中，这样可缩短原料液和碱液在反应釜中的沉锂反应时间，反应釜的底部连接有排料管路。各管路上分别设置相应的器件，以满足原料液的输送及输送量、温度等的反馈，各器件的控制器可通过工业总线或者无线通讯与DCS控制系统连接，通过DCS控制系统集中控制及显示各管路上及反应釜连接器件的动作或者反馈数据显示，可及时自动调整各管路上各器件的匹配状态，从而使反应釜内的沉锂反应能在设定的反应时间顺利进行及反应后的沉淀物自动排出。简言之，本专利技术的加碱、加料过程数据及所加总量均能有效自动控制，操作精度高，从而保证沉锂产品的高品质。附图说明附图1为本专利技术一个实施例的布置示意图。附图2为本发专利技术的控制流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开的这种碳酸锂生产系统，包括设备板式换热器1和夹套式反应釜2，包括原料管路A、碱液管路B和蒸汽管路C。原料为富锂溶液，碱液为碳酸钠溶液。反应釜2的顶部有与其内腔连通的原料入口接管和碱液入口接管、底部有与内腔连通的排料管路D，夹套顶部有蒸汽入口接管、底部有冷凝水出口管路E。反应釜2的顶部安装有搅拌装置3(可外购)，搅拌装置的搅拌件伸入反应釜2的底部。原料管路A包括加料泵A1、原料流量计A2、加料阀A3及管道。加料泵A1连接于板式换热器1的进料管道上，原料流量计A2和加料阀A3连接于板式换热器1的出料管道上。加料阀A3与反应釜2顶部的原料入口接管连通。碱液管路B包括通过管道依次连接的加碱泵B1、碱液流量计B2和加碱阀B3，加碱阀B3与反应釜2顶部的碱液入口接管连通。蒸汽管路C分成支路C1和支路C2。支路C1包括蒸汽入口管和蒸汽出口管，蒸汽入口管上连接有第一蒸汽调节阀C11，将部分蒸汽送入板式换热器1中加热原料，蒸汽出口管与反应釜2的冷凝水出口管路E连通。支路C2包括管道及其上连接的第二蒸汽调节阀C21，支路C2将部分蒸汽送入反应釜2的夹套中加热反应釜内腔中碱液和富锂溶液的混合液。原料和蒸汽在板式换热器1中进行换热反应使原料的温度升高至设定温度后经出料管道流出，经该管道上的原料流量计A2计量后送入反应釜2中。为了保证原料经蒸汽加热至设定的温度，且能保持在合适的设定温度，在板式换热器1的原料出口管上还连接有温度传感器WC，通过温度传感器WC感应的温度数据来实时调整支路C1上第一蒸汽调节阀的开度，以及时调整支路C1通过的蒸汽量。本实施例将反应釜2内的沉锂反应温度经试验确定优选为95℃，并保持这个温度两个小时，相应的使原料液在板式换热器1内加热至85℃。反应温度选择95℃能使沉锂反应时间在合适的2小时内完成，反应效率高。原料液在板式换热器中加热至85℃，既能缩短反应釜内的沉锂反应时间，又能避免在沉锂反应时间内溶液变成蒸汽，保证反应过程中的安全性。为了保持反应釜2内的反应温度在95℃，反应釜2的夹套连接有温度传感器WC，通过该温度传感器感应的蒸汽温度数据来调整支路2上第二蒸汽调节阀的开度，以及时调整支路C2通过的蒸汽量。反应釜2还连接有液位传感器YC，通过该液位传感器实时反馈反应釜内腔中的液面高度及碱液加料总量。排料管路D上连接有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：它包括板式换热器和夹套式反应釜，原料管路、碱液管路、蒸汽管路和DCS控制系统；原料管路上连接有加料泵、温度传感器、原料流量计和加料阀，原料富锂溶液依次流经加料泵、板式换热器、温度传感器、原料流量计和加料阀后进入反应釜中；蒸汽管路分成两条支路分别与板式换热器和反应釜的夹套连通，两条支路上分别连接有蒸汽调节阀；碱液管路上连接有加碱泵、碱液流量计和加碱阀；碱液和经板式换热器加热至设定温度后的原料分别经相应管路送入反应釜的内腔中；反应釜的顶部连接有搅拌装置、液位传感器和温度传感器，底部连接有排料管路和冷凝水管路，排料管路上连接有排料阀，冷凝水管路上连接有切断阀和疏水阀；各管路上的器件均与DCS控制系统连接，通过DCS控制系统控制各管路上的器件工作与否，同时分别通过原料管路和反应釜连接的温度传感器感应的温度数据来控制两蒸汽支路上蒸汽调节阀的开度，以满足两支路上各自蒸汽的需求量。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：它包括板式换热器和夹套式反应釜，原料管路、碱液管路、蒸汽管路和DCS控制系统；原料管路上连接有加料泵、温度传感器、原料流量计和加料阀，原料富锂溶液依次流经加料泵、板式换热器、温度传感器、原料流量计和加料阀后进入反应釜中；蒸汽管路分成两条支路分别与板式换热器和反应釜的夹套连通，两条支路上分别连接有蒸汽调节阀；碱液管路上连接有加碱泵、碱液流量计和加碱阀；碱液和经板式换热器加热至设定温度后的原料分别经相应管路送入反应釜的内腔中；反应釜的顶部连接有搅拌装置、液位传感器和温度传感器，底部连接有排料管路和冷凝水管路，排料管路上连接有排料阀，冷凝水管路上连接有切断阀和疏水阀；各管路上的器件均与DCS控制系统连接，通过DCS控制系统控制各管路上的器件工作与否，同时分别通过原料管路和反应釜连接的温度传感器感应的温度数据来控制两蒸汽支路上蒸汽调节阀的开度，以满足两支路上各自蒸汽的需求量。2.如权利要求1所述的碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：所述加料泵和加碱泵均为带控制器的管道增压泵。3.如权利要求1所述的碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：所述原料流量计和碱液流量计均为带控制器、反馈单位时间流量的电磁流量计。4.如权利要求1所述的碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：所述蒸汽调节阀为带控制器的电磁调节阀；所述加料阀和加碱阀为带控制器的电磁开关阀。5.如权利要求1所述的碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：所述排料阀为带控制器的电磁开关阀；所述搅拌装置带控制器。6.如权利要求1所述的碳酸锂生产中的沉锂系统，其特征在于：所述板式换热器的冷凝水出口管与所述冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉萍，姚腾猛，蔡旺，金生龙，袁爱武，张军梅，李伟达，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43