矿石及电解质提锂领域盐溶液特点及蒸发器选用

锂矿（锂云母或锂辉石）经配料、焙烧、破碎、浸出、除杂、锂盐溶液蒸发浓缩（90g/L）、再除杂、沉锂（粗碳酸锂），再经碳化热解等过程制得电池级碳酸锂。上述过程中沉锂母液经中和、盐溶液蒸发结晶分离（或分盐结晶分离）得到钾钠盐。上述过程中的蒸发结晶母液经闪蒸冷冻结晶、重溶蒸发结晶得到硫酸钠盐；冷冻母液经除氟工序等返回前段生产过程中。

我国部分地区使用的中低品位铝土矿来制备冶金级氧化铝，随着电解生产的进行，锂元素在铝电解质中累积至含锂量1-2.7%（含锂Li+计）。含锂铝电解渣经破碎除渣-酸浸溶-沉氟除钙镁-盐溶液蒸发浓缩结晶浓缩锂浓度-净化锂浓缩液-沉锂-离心得到工业级碳酸锂-后续精处理制电池级碳酸锂。

3.1 多盐分的混合蒸发浓缩或蒸发结晶分盐

矿石硫酸焙烧法或硫酸盐焙烧法未净化除杂前，主要含有的阳离子为锂、钠、钾、钙、镁、铷、铯等，阴离子主要是硫酸根、氟等。经过除杂去除大部分钙、镁、氟等离子，余下锂、钠、钾、铷及铯等阳离子（主要为钠离子，其次钾离子，铷、铯离子视矿石的情况而异）。因此蒸发实质是多盐分的混合蒸发浓缩或蒸发结晶分盐设备。

蒸发器总体选用：一套和多套蒸发浓缩结晶器，部分需要冷冻结晶系统

3.2 单项目水量一般较大，水质有变化但相对稳定

蒸发量根据项目规模及锂初始浓度而异，一般而言，单项目蒸发水量较大。原料矿石及除杂情况会影响进料量的情况。但就单个项目而言，原料端和预处理端稳定后，水质相对稳定。

附：氯化锂在水中的溶解度

硫酸钠及硫酸钾等溶液溶解度及沸点情况见其他相关资料

蒸发器形式选用：高含盐溶液的蒸发尽量选用强制循环蒸发器，100%能确定不会存在结晶析盐的个别场景可非常慎重采用降膜蒸发器。但不要为了节约成本采用降膜或自然循环蒸发器，更不要采用“四不像的所谓强制循环蒸发器”。并且保证蒸发换热器料液的流动速度，最好流动速度能达到2m/s，同时增加强制循环泵变频器，实际流速的可调可控。

3.3 选用多效蒸发器还是MVR蒸发器？

硫酸法或硫酸盐法提锂，盐分主要是硫酸盐，初始沸点升高不大。从节能的角度出发可以采用MVR蒸发器。但随着锂浓度的升高及其他微量成分的提高，沸点也会逐渐升高。注意蒸发的终结点及锂达标清液的及排放，并做好进料原液的预处理及锂达标清液的后序处理。

盐酸法铝电解质提锂，盐分主要是氯化钠和氯化锂，初始沸点7-8℃，实际沸点往往高达10℃至12℃，甚至更高。初步判定是受锂浓度及其他微量离子累积浓度的影响。有工业蒸汽的场合，蒸发器优先选用三效或其他多效蒸发器。确无工业蒸汽的场合，可选用高沸升的压缩机的MVR蒸发器。实际操作时，全流程紧密配合，及时排放锂达标的高锂清液维持盐溶液沸点升总体稳定。

3.4 蒸发器的材质选择

硫酸或硫酸盐焙烧法产生的含锂溶液，主要阴离子为硫酸根离子，另外还可能存在少量的氟离子等其他阴离子。盐溶液蒸发器可以选用不锈钢316L或部分不锈钢304材质。

盐酸法铝电解质提锂，盐分主要是氯化钠和氯化锂，同时含有少量的氟离子等其他阴离子。可以选择双相不锈钢材质，选用钛材质一定要考虑氟离子的影响。二次蒸汽可以选用不锈钢材质。氯离子中低温可以采用PE或玻璃钢材质。生产情况、水质不确定，客户考虑降低初次造价的废水，也可以采用碳钢材质。后序生产工艺等变化因素都逐步确定，蒸发系统稳定运行后，可后备制作钛或双相钢换热器，在设备出现腐蚀或清洗的空档进行切换，如此则投资风险较小。选用碳钢材质，将废水的PH值调节至中性或微碱性。

3.5 起泡沫及除沫器的选择，防止冷凝水夹带锂离子离开系统。

矿石提锂或锂电质提锂因受前端影响，均有一定的起沫情况，但一般不会严重失控。除沫器采用复合功能除沫器，尽量不要选用单一丝网除沫器。特别防止泡沫带料进入MVR蒸发器的叶轮，进而损伤叶轮。MVR蒸发器的除沫器更应采用复合功能的除沫器，一道除沫器不能消除风险，可以考虑增加两道除沫器。

定期检测冷凝水中锂的浓度，采取措施防止锂离子进入冷凝水，蒸发冷凝水做到密闭回用。杜绝锂离子进入循环水等外开口的水体中。

3.6 达标锂溶液的排放

从相关数据可看出，浓度高的氯化锂溶液的实际沸点是非常高的。锂离子浓度达到指标要求的高锂母液，要及时排至后序的沉锂环节，这样可以确保蒸发系统的稳定运行。前端的除杂、后端处理均非常重要。前端的除杂一定要尽量降低钙、镁、氟离子的浓度，防止蒸发系统的结垢及腐蚀。

3.7 其他盐分的资源化及减少其他盐分夹带走锂元素。

严格的前端预处理，所产生的盐分一般纯度较高，符合工业盐或工业硫酸钠标准。硫酸盐焙烧法还存在钾钠分离的问题。

另外一个需要注意问题：想方设法降低离心出盐的含水率，减少盐分夹带走锂元素。转自微信公众号左右名言