1.本發(fā)明屬于蒸發(fā)結晶技術領域，涉及結晶系統(tǒng)，特別涉及一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)及工藝。

背景技術：

2.碳酸鋰，是一種無色單斜系晶體，常用作陶瓷、玻璃、鐵氧體等的原料，元件噴銀漿等，醫(yī)學上用以治療精神憂郁癥。碳酸鋰晶體可由碳酸鋰母液結晶獲得。高純度的碳酸鋰結晶對工藝要求要更高。

3.目前傳統(tǒng)的結晶工藝進行結晶時，大多數(shù)使用的是蒸發(fā)結晶，蒸發(fā)潔凈時會有換熱點的產(chǎn)生，因此就得有對應的換熱設備，不僅占地面積大，且成本高。另外，傳統(tǒng)的結晶器底部一般都設計攪拌器或泵，但是結晶完成的晶型并不穩(wěn)定，產(chǎn)生的碳酸鋰晶體不能夠滿足工業(yè)標準要求。

4.因此，本專利申請設計了一種專門針對高純度碳酸鋰結晶的系統(tǒng)及工藝，能夠提高碳酸鋰的結晶效率，保證晶型穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)及工藝。

6.本發(fā)明解決其技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

7.一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其創(chuàng)新之處在于：包括進料管線、一級結晶器、第一壓縮機、二級結晶器及二級壓縮機，所述進料管線通過進料泵連接至所述一級結晶器，所述一級結晶器的頂端通過第一閃蒸蒸汽管線連接至所述第一壓縮機的進口，所述第一壓縮機出口通過蒸汽輸送管線連接至所述一級結晶器底端，所述蒸汽輸送管線與閃蒸蒸汽管線之間連接有第一平衡組件；所述一級結晶器下端的出料口連接過料管線，所述過料管線通過過料泵沿過料輸送管線連接至所述二級結晶器，所述二級結晶器的頂端通過第二閃蒸蒸汽管線連接至所述第二壓縮機的進口，所述第二壓縮機出口通過第二蒸汽輸送管線連接至所述一級結晶器底端，所述第二蒸汽輸送管線與第二閃蒸蒸汽管線之間連接有第二平衡組件，所述二級結晶器下端的出料口連接出料管線，所述出料管線通過出料泵沿出料管線排出。

8.過料泵的端部通過回流管線連接至所述一級結晶器，出料泵的端部通過回流管線連接至所述二級結晶器，回流管線、回流管線均用作調(diào)節(jié)結晶系統(tǒng)中的晶漿比例，同時消除細晶。

9.第一平衡組件及第二平衡組件均包括平衡缸體及設置于平衡缸體內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安裝有轉(zhuǎn)動扇葉，第一、二壓縮機出口溫度和壓力均比壓縮機進口要高，為了維持穩(wěn)定勢，必要有一部分壓縮機出口的蒸汽返回到壓縮機進口去，這時通過平衡組件內(nèi)的轉(zhuǎn)動扇葉并設置合適的進出閥門開度，使得轉(zhuǎn)動扇葉維持合理的轉(zhuǎn)速，連續(xù)性的送到壓縮機進

口定量的蒸汽。

10.一級結晶器及二級結晶器的下部均橫向等間隔設置有若干導氣管，能夠?qū)σ患壗Y晶器及二級結晶器底部產(chǎn)生擾動，增強結晶效果。

11.一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，其創(chuàng)新之處在于：所述工藝步驟為：

12.1)濃度30％，溫度為70℃的工業(yè)級碳酸鋰物料自進料管線通過進料泵沿著輸送管線打入到一級結晶器中；

13.2)30％的碳酸鋰在一級結晶器中，在第一壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第一閃蒸汽管線進入到第一壓縮機中，經(jīng)過第一壓縮機的加壓升溫后，通過第一蒸汽輸送管線輸送至一級結晶器底部作為擾動氣流進入到結晶器重組分部位；

14.3)30％的碳酸鋰在一級結晶器中同時經(jīng)過第一閃蒸汽管線與第一蒸汽輸送管線之間的第一平衡組件，維持一定的負壓，使得進入一級結晶器里的碳酸鋰溫度由70℃降至55℃，降溫梯度為15℃，促使碳酸鋰溶液達到臨界飽和點；

15.4)經(jīng)過一次降溫的碳酸鋰物料，自過料管線通過過料泵沿著過料輸送管線打入到二級結晶器中；

16.5)進入到二級結晶器中的碳酸鋰溶液隨著溫度的降低，濃度提高至32％，再第二壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第二閃蒸汽管線進入到第二壓縮機中，經(jīng)過第二壓縮機的加壓升溫后，通過第二蒸汽輸送管線輸送至二級結晶器底部，作為擾動氣流進入到二級結晶器重組分部位；

17.6)32％的碳酸鋰在二級結晶器中通過第二閃蒸汽管線與第二蒸汽輸送管線之間的第二平衡組件，維持一定的負壓，使得進入到二級結晶器里的碳酸鋰溫度油55度降至40℃，降溫梯度為15℃，使得碳酸鋰溶液超越臨界飽和點，達到過飽和區(qū)域，此時會有大量晶體析出，并在二級結晶器底部進一步長大；

18.7)產(chǎn)生的碳酸鋰晶漿自出料管線通過出料泵沿著出料管線排出到后段增稠和離心工段。

19.本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

20.1、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，沒有冷卻結晶的換熱點，避免因增加換熱點而引起的設備堵塞和增加占地面積，以及增加系統(tǒng)的投入，節(jié)省成本。

21.2、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，能滿足碳酸鋰的工業(yè)級向高純級的制備，通過等溫差梯度降溫結晶過程，設計合理的養(yǎng)晶時間，可生產(chǎn)出滿足高純級碳酸鋰產(chǎn)品的標準要求。

22.3、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，充分利用在降溫過程中的閃蒸汽，通過壓縮機的加壓升溫，又作為擾動氣流返回到系統(tǒng)中，幾乎沒有改變物料的水分含量，避免了水分含量的變化而引起的“爆晶”。

23.4、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，與傳統(tǒng)設計的結晶器底部加攪拌或泵的型式完全不同，可以最大化的保證晶體的晶型穩(wěn)定，不破壞晶體結構，同時保證結晶器底部的流動通暢，不堵塞。

24.5、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，充分利用蒸汽壓縮機的工作特定，開創(chuàng)性的引入的連續(xù)結晶系統(tǒng)里；同時閃蒸汽加壓升溫返回結晶系統(tǒng)，也是本結晶

工藝的最大亮點。

25.6、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，過料泵的端部通過回流管線連接至所述一級結晶器，出料泵的端部通過回流管線連接至所述二級結晶器，回流管線、回流管線均用作調(diào)節(jié)結晶系統(tǒng)中的晶漿比例，同時消除細晶。

26.7、本發(fā)明的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，第一平衡組件及第二平衡組件均包括平衡缸體及設置于平衡缸體內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安裝有轉(zhuǎn)動扇葉，第一、二壓縮機出口溫度和壓力均比壓縮機進口要高，為了維持穩(wěn)定勢，必要有一部分壓縮機出口的蒸汽返回到壓縮機進口去，這時通過平衡組件內(nèi)的轉(zhuǎn)動扇葉并設置合適的進出閥門開度，使得轉(zhuǎn)動扇葉維持合理的轉(zhuǎn)速，連續(xù)性的送到壓縮機進口定量的蒸汽。

附圖說明

27.圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

28.圖2為本發(fā)明一級結晶器的局部結構示意圖；

29.圖3為本發(fā)明第一平衡組件的結構示意圖。

30.附圖標記說明

31.1-進料管線、2-進料泵、3-輸送管線、4-一級結晶器、5-蒸汽輸送管線、6-第一閃蒸蒸汽管線、7-第一平衡組件、8-第一壓縮機、9-第二平衡組件、10-第二閃蒸蒸汽管線、11-第二蒸汽輸送管線、12-第二壓縮機、13-二級結晶器、14-過料管線、15-過料泵、16-過料輸送管線、17-出料管線、18-出料泵、19-出料管線、20-回流管線、21-回流管線、22-導氣管、23-平衡缸體、24-轉(zhuǎn)動軸、25-轉(zhuǎn)動扇葉。

具體實施方式

32.下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

33.一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其創(chuàng)新之處在于：包括進料管線1、一級結晶器4、第一壓縮機8、二級結晶器13及二級壓縮機12，所述進料管線1通過進料泵2連接至所述一級結晶器4，所述一級結晶器4的頂端通過第一閃蒸蒸汽管線6連接至所述第一壓縮機8的進口，所述第一壓縮機8出口通過蒸汽輸送管線5連接至所述一級結晶器4底端，所述蒸汽輸送管線5與閃蒸蒸汽管線6之間連接有第一平衡組件7；所述一級結晶器4下端的出料口連接過料管線14，所述過料管線14通過過料泵15沿過料輸送管線16連接至所述二級結晶器13，所述二級結晶器13的頂端通過第二閃蒸蒸汽管線10連接至所述第二壓縮機12的進口，所述第二壓縮機12出口通過第二蒸汽輸送管線11連接至所述一級結晶器13底端，所述第二蒸汽輸送管線11與第二閃蒸蒸汽管線10之間連接有第二平衡組件9，所述二級結晶器13下端的出料口連接出料管線17，所述出料管線17通過出料泵18沿出料管線19排出。

34.過料泵15的端部通過回流管線20連接至所述一級結晶器4，出料泵18的端部通過回流管線21連接至所述二級結晶器13，回流管線20、回流管線21均用作調(diào)節(jié)結晶系統(tǒng)中的晶漿比例，同時消除細晶。

35.第一平衡組件7及第二平衡組件9均包括平衡缸體23及設置于平衡缸體內(nèi)的轉(zhuǎn)動

軸24，轉(zhuǎn)動軸上安裝有轉(zhuǎn)動扇葉25，第一、二壓縮機出口溫度和壓力均比壓縮機進口要高，為了維持穩(wěn)定勢，必要有一部分壓縮機出口的蒸汽返回到壓縮機進口去，這時通過平衡組件內(nèi)的轉(zhuǎn)動扇葉并設置合適的進出閥門開度，使得轉(zhuǎn)動扇葉維持合理的轉(zhuǎn)速，連續(xù)性的送到壓縮機進口定量的蒸汽。

36.一級結晶器4及二級結晶器13的下部均橫向等間隔設置有若干導氣管22，能夠?qū)σ患壗Y晶器及二級結晶器底部產(chǎn)生擾動，增強結晶效果。

37.一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，其創(chuàng)新之處在于：所述工藝步驟為：

38.1)濃度30％，溫度為70℃的工業(yè)級碳酸鋰物料自進料管線通過進料泵沿著輸送管線打入到一級結晶器中；

39.2)30％的碳酸鋰在一級結晶器中，在第一壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第一閃蒸汽管線進入到第一壓縮機中，經(jīng)過第一壓縮機的加壓升溫后，通過第一蒸汽輸送管線輸送至一級結晶器底部作為擾動氣流進入到結晶器重組分部位；

40.3)30％的碳酸鋰在一級結晶器中同時經(jīng)過第一閃蒸汽管線6與第一蒸汽輸送管線之間的第一平衡組件，維持一定的負壓，使得進入一級結晶器里的碳酸鋰溫度由70℃降至55℃，降溫梯度為15℃，促使碳酸鋰溶液達到臨界飽和點；

41.4)經(jīng)過一次降溫的碳酸鋰物料，自過料管線通過過料泵沿著過料輸送管線打入到二級結晶器中；

42.5)進入到二級結晶器中的碳酸鋰溶液隨著溫度的降低，濃度提高至32％，再第二壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第二閃蒸汽管線進入到第二壓縮機中，經(jīng)過第二壓縮機的加壓升溫后，通過第二蒸汽輸送管線輸送至二級結晶器底部，作為擾動氣流進入到二級結晶器重組分部位；

43.6)32％的碳酸鋰在二級結晶器中通過第二閃蒸汽管線與第二蒸汽輸送管線之間的第二平衡組件，維持一定的負壓，使得進入到二級結晶器里的碳酸鋰溫度油55度降至40℃，降溫梯度為15℃，使得碳酸鋰溶液超越臨界飽和點，達到過飽和區(qū)域，此時會有大量晶體析出，并在二級結晶器底部進一步長大；

44.7)產(chǎn)生的碳酸鋰晶漿自出料管線通過出料泵沿著出料管線排出到后段增稠和離心工段。

45.盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。技術特征：

1.一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其特征在于：包括進料管線(1)、一級結晶器(4)、第一壓縮機(8)、二級結晶器(13)及二級壓縮機(12)，所述進料管線(1)通過進料泵(2)連接至所述一級結晶器(4)，所述一級結晶器(4)的頂端通過第一閃蒸蒸汽管線(6)連接至所述第一壓縮機(8)的進口，所述第一壓縮機(8)出口通過蒸汽輸送管線(5)連接至所述一級結晶器(4)底端，所述蒸汽輸送管線(5)與閃蒸蒸汽管線(6)之間連接有第一平衡組件(7)；所述一級結晶器(4)下端的出料口連接過料管線(14)，所述過料管線(14)通過過料泵(15)沿過料輸送管線(16)連接至所述二級結晶器(13)，所述二級結晶器(13)的頂端通過第二閃蒸蒸汽管線(10)連接至所述第二壓縮機(12)的進口，所述第二壓縮機(12)出口通過第二蒸汽輸送管線(11)連接至所述一級結晶器(13)底端，所述第二蒸汽輸送管線(11)與第二閃蒸蒸汽管線(10)之間連接有第二平衡組件(9)，所述二級結晶器(13)下端的出料口連接出料管線(17)，所述出料管線(17)通過出料泵(18)沿出料管線(19)排出。2.根據(jù)權利要求1所述的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其特征在于：所述過料泵(15)的端部通過回流管線(20)連接至所述一級結晶器(4)。3.根據(jù)權利要求1所述的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其特征在于：所述出料泵(18)的端部通過回流管線(21)連接至所述二級結晶器(13)。4.根據(jù)權利要求1所述的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其特征在于：所述第一平衡組件(7)及第二平衡組件(9)均包括平衡缸體(23)及設置于所述平衡缸體內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸(24)，所述轉(zhuǎn)動軸上安裝有轉(zhuǎn)動扇葉(25)。5.根據(jù)權利要求1所述的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)，其特征在于：所述一級結晶器(4)及二級結晶器(13)的下部均橫向等間隔設置有若干導氣管(22)。6.根據(jù)權利要求1～5任意一項所述的高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶工藝，其特征在于：所述工藝步驟為：1)濃度30％，溫度為70℃的工業(yè)級碳酸鋰物料自進料管線通過進料泵沿著輸送管線打入到一級結晶器中；2)30％的碳酸鋰在一級結晶器中，在第一壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第一閃蒸汽管線進入到第一壓縮機中，經(jīng)過第一壓縮機的加壓升溫后，通過第一蒸汽輸送管線輸送至一級結晶器底部作為擾動氣流進入到結晶器重組分部位；3)30％的碳酸鋰在一級結晶器中同時經(jīng)過第一閃蒸汽管線6與第一蒸汽輸送管線之間的第一平衡組件，維持一定的負壓，使得進入一級結晶器里的碳酸鋰溫度由70℃降至55℃，降溫梯度為15℃，促使碳酸鋰溶液達到臨界飽和點；4)經(jīng)過一次降溫的碳酸鋰物料，自過料管線通過過料泵沿著過料輸送管線打入到二級結晶器中；5)進入到二級結晶器中的碳酸鋰溶液隨著溫度的降低，濃度提高至32％，再第二壓縮機的作用下產(chǎn)生閃蒸汽；通過第二閃蒸汽管線進入到第二壓縮機中，經(jīng)過第二壓縮機的加壓升溫后，通過第二蒸汽輸送管線輸送至二級結晶器底部，作為擾動氣流進入到二級結晶器重組分部位；6)32％的碳酸鋰在二級結晶器中通過第二閃蒸汽管線與第二蒸汽輸送管線之間的第二平衡組件，維持一定的負壓，使得進入到二級結晶器里的碳酸鋰溫度油55度降至40℃，降溫梯度為15℃，使得碳酸鋰溶液超越臨界飽和點，達到過飽和區(qū)域，此時會有大量晶體析

出，并在二級結晶器底部進一步長大；7)產(chǎn)生的碳酸鋰晶漿自出料管線通過出料泵沿著出料管線排出到后段增稠和離心工段。

技術總結

本發(fā)明涉及一種高純碳酸鋰的閃蒸汽壓縮式連續(xù)結晶系統(tǒng)及工藝，將壓縮機引入的連續(xù)結晶系統(tǒng)里，充分利用在降溫過程中的閃蒸汽，通過壓縮機的加壓升溫，又作為擾動氣流返回到系統(tǒng)中，幾乎沒有改變物料的水分含量，避免了水分含量的變化而引起的“爆晶”。本發(fā)明沒有冷卻結晶的換熱點，避免了因增加換熱點而引起的設備堵塞和增加占地面積及系統(tǒng)投入；且能滿足碳酸鋰的工業(yè)級向高純級的制備，通過等溫差梯度降溫結晶過程，設計合理的養(yǎng)晶時間，可生產(chǎn)出滿足高純級碳酸鋰產(chǎn)品的標準要求。同時，本發(fā)明與傳統(tǒng)設計的結晶器底部加攪拌或泵的型式完全不同，可以最大化的保證晶體的晶型穩(wěn)定，不破壞晶體結構，同時保證結晶器底部的流動通暢，不堵塞。不堵塞。不堵塞。

技術研發(fā)人員：劉建波

受保護的技術使用者：天津農(nóng)學院

技術研發(fā)日：2021.12.31

技術公布日：2022/4/8