CN218089009U - 一种盐湖卤水浓缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盐湖卤水浓缩装置，包括蒸发体和集液装置，蒸发体包括输水通道和蒸发面，所述输水通道将盐湖卤水输送至蒸发面，所述蒸发面对盐湖卤水进行蒸发浓缩，所述集液装置对浓缩后的液体进行收集；蒸发面包括顶部和底部，所述输水通道将盐湖卤水输送至所述顶部，在重力作用下沿所述蒸发面流至所述底部，所述集液装置对底部的液体进行收集。该装置通过光热界面蒸发进行盐湖卤水浓缩，并解决界面结盐的问题，使器件连续稳定输出浓缩卤水。
Description
技术领域
本发明涉及一种浓缩装置，尤其涉及一种盐湖卤水浓缩装置。
背景技术
我国盐湖锂资源主要集中在青藏地区，西部地区环境生态脆弱，对环境保护要求高，因此盐湖提锂过程中会限制盐田的大规模开发。然而卤水浓缩是盐湖提锂工艺里面的重要一环节，浓缩卤水的稳定供应是盐湖提锂的基石。
近年来，高效的光热转换材料和界面蒸发技术受到人们的关注。通过光谱调控实现对太阳光能的高吸收并进一步转化成热，水体界面由液态加热蒸发成气态，实现水体浓缩。然而盐湖里面盐浓度高，光热界面蒸发材料的表面会出现结盐的现象，从而堵塞水蒸发通道，导致器件不能连续工作。因此设计开发具有长时间持续工作，具有高效蒸发速率的浓缩装置具有重要意义。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种盐湖卤水浓缩装置，该装置通过光热界面蒸发进行盐湖卤水浓缩，并解决光吸收结盐的问题，使器件连续稳定输出浓缩卤水。
一种盐湖卤水浓缩装置，包括蒸发体和集液装置，所述蒸发体包括输水通道和蒸发面，所述输水通道将盐湖卤水输送至蒸发面，所述蒸发面对盐湖卤水进行蒸发浓缩，所述集液装置对浓缩后的液体进行收集；
所述蒸发面包括顶部和底部，所述输水通道将盐湖卤水输送至所述顶部，在重力作用下沿所述蒸发面流至所述底部，所述集液装置对底部的液体进行收集。
作为一种优选方案，所述蒸发面的顶部和底部通过弧形曲面连接。
作为一种优选方案，所述蒸发面上设置有太阳光吸收体材料，所述太阳光吸收体材料用于光热转换蒸发盐湖卤水。
作为一种优选方案，所述蒸发体为类锥体结构，所述输水通道沿所述类锥体的轴部延伸至顶部。
作为一种优选方案，蒸发体由内至外依次包括支撑体、疏水隔热材料层、太阳光吸收体材料层，所述疏水隔热材料沿支撑体表面设置，置于太阳光吸收体材料层与所述支撑体之间，所述太阳光吸收体材料层用于隔绝太阳光吸收体材料层与所述支撑体之间进行热传递和水传输。
作为一种优选方案，所述支撑体为泡沫多孔结构。
作为一种优选方案，疏水隔热材料层为聚苯乙烯泡沫、硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维或二氧化硅气凝胶毡中的任一种或多种的组合。
作为一种优选方案，所述疏水隔热材料层的厚度为2cm-10cm。
作为一种优选方案，所述太阳光吸收体材料层的厚度为0.1cm-2cm。
作为一种优选方案，所述太阳光吸收体材料层为吸光材料和离子聚合物的复合材料层，所述离子聚合物为阳离子聚合物或阴离子聚合物。
本发明所产生的有益效果包括：
本发明中的装置通过将盐湖卤水导流至蒸发面，并以流动水的形式蒸发浓缩，防止界面析盐，实现持续稳定的蒸发浓缩；
借用重力作用使水流在蒸发面上的流动节约能耗；
蒸发层对太阳光进行能量转换作为光热蒸发的动力源，进一步实现绿色生产。
附图说明
图1为本发明中盐湖浓缩装置结构图；
图2为对比例1中蒸发体的结构图；
图3为实施例3支撑体的结构图；
图中1、支撑体，101、半球体，102、圆柱体，2、隔热层，3、蒸发层，4、输水通道，5、集液装置，6、导管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明中的盐湖卤水浓缩装置用于浓缩盐湖卤水，以便于对浓缩后的卤水进行提锂，该装置也可以用于浓缩海水或其余含盐液体，其包括蒸发体和集液装置 5，蒸发体用于对卤水进行蒸发浓缩，集液装置5用于收集浓缩后的卤水，其中蒸发体包括输水通道4和蒸发面，输水通道4用于将待浓缩的盐湖卤水输送至蒸发面，蒸发面对盐湖卤水进行蒸发浓缩，进而将浓缩后的液体输送至集液装置5，蒸发体包括顶部和底部，输水通道4将卤水输送至顶部，水在重力作用下沿蒸发面流至底部，在由顶部流至底部过程中实现蒸发浓缩，顶部和底部之间为连续的曲面连接，通过设计曲面的弧度和曲面的形状调整水流速度，进而控制浓缩程度。
输水通道4为管道结构，其一端连通盐湖卤水源一端通向蒸发体顶部，通过管道输送方式输送卤水防止水源直接接触蒸发界面导致在界面处浓缩析盐，卤水在重力作用下沿蒸发面由上至下流，节约能耗，实现绿色生产。若在蒸发面上有盐分析出时，顶部的水流会冲洗蒸发面上析出的盐分，保证蒸发面的稳定持续工作。上面所提到的蒸发面不仅可以是曲面也可以是平面，若为平面可以是阶梯面、斜面，曲面可以是圆弧面或多段不同弧度的圆弧面连接，还可以是曲面和平面的结合，靠近顶部的为曲面，靠近底部的为平面，或者靠近顶部的为平面，靠近底部的为曲面，图1中为上部曲面下部平面结构，曲面为半圆球面，平面为竖直设置的平面。具体的，蒸发体结构可以是圆锥体、棱锥体、圆台体、棱台体。
蒸发面设置在蒸发体上，蒸发体由内向外依次包括支撑体1、隔热层2和蒸发层3(太阳光吸收体层)，隔热层2包覆于支撑体1表面，至少包覆于支撑体1 用于导流的曲面上，隔热层2置于蒸发层3与支撑体1之间，同时隔热层2需要具备疏水性，起到隔热阻水的作用，防止蒸发层3的热量传输至支撑体1，导致热损耗，同时防止蒸发层3中的水分渗入支撑体1中，影响蒸发浓缩效果。
蒸发体可以设置为类锥体结构，包括曲面和底面，呈轴对称结构，曲面为蒸发面，底面下设置集液装置5，用于承接沿曲面流出的水，输水通道4设置在支撑体1内或者支撑体1外，其一端连接盐湖卤水源，另一端通向蒸发体顶部，若设置在支撑体1内，可以设置在类锥体结构的中心轴位置，如图1，输水通道4 可以是一根或多根，可以是直管或s型管。
上述提到的集液装置5可以是面积大于类锥体水平面积的托盘或其余形式的收集槽，沿曲面流出的水被收集到托盘内，在托盘底部设置导液管，浓缩后的水通过导液管导出。本发明中的盐湖卤水浓缩装置可以直接漂浮于盐湖水面上，输水通道4直接连通盐湖卤水，通过动力源输送至浓缩装置的顶端。
本发明中的支撑体1起到结构支撑作用，可以是任何不与疏水隔热材料层反应的材料，优选轻质材料，更加优选为泡沫多孔材料，可以是泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫碳中的一种或多种的复合材料。隔热层2可以是任何起到隔热效果的疏水材料，以热导率低于0.04Wm-1K-1为佳，优选聚苯乙烯泡沫、硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维或二氧化硅气凝胶毡。隔热层2可以是一层也可以为多层结构，每层结构可以相同也可以不同，其整体能够实现对应的效果即可。蒸发层3为本装置的核心部位，对表面的水热蒸发实现浓缩，其可以是任何产热材料，产热形式包括但不限于热传输产热、电加热产热、光热转换产热，其中热传输产热为通过外接热源热传输至太阳光吸收体材料层，优选光热转换产热，蒸发层3吸收太阳光后转换为热量，在该模式下，蒸发层3材料可以是任何能够实现光热转换的材料，优选为吸光材料和离子聚合物的复合材料，吸光材料用于吸收太阳光实现光热转换，离子聚合物用于减少盐析出，离子聚合物可以是阳离子聚合物或阴离子聚合物或两种离子的结合。其上蒸发层3的厚度优选1cm-5cm，隔热层2的厚度为2cm-10cm，蒸发面上盐湖卤水的流速通量范围为1.5kg/m2/h-10kg/m2/h。
本发明中的装置水是从上往下经过光热转换器，水的流速控制在 1.5kg/m2/h-10kg/m2/h，不仅能够保证经过蒸发体后蒸发掉设定量的水分，同时蒸发体的温度升高，使得盐的溶解度升高，不会在光热蒸发材料表面结盐。下面的集液装置5收集浓缩后的溶液，沿导管6导入结晶池。水是从上往下流入，即使是有盐析出，上面新注入的卤水也会将盐溶解冲洗走。所以防止器件结盐。在实际应用时，多个盐湖卤水浓缩装置集成在一起共同作用提高工作效率。
下面以具体实施例的方式进一步说明
实施例1
支撑体1为聚苯乙烯泡沫，结构包括上部的半球体101和下部的圆柱体102，半球体101直径与圆柱体直径相当，圆柱体102的横截面圆周长为62.8cm，支撑体1垂直高度10cm。支撑体1外部包裹一层2cm厚度的二氧化硅气凝胶毡，作为隔热层2。然后其外部紧密包裹上一层光热蒸发材料作为蒸发层，蒸发层厚度为0.2cm，光热蒸发材料为涂覆有光热蒸发材料的碳布。光热蒸发材料选用海藻酸钠和炭黑，从支撑体1的内部***内径10mm的水管作为输水通道4，通入蒸发体顶部，以圆形托盘作为集液装置5。通过水泵控制卤水流量10ml/L从蒸发体上部经过蒸发面流下，将该装置放置于模拟太阳光下，持续工作2h时间。得到蒸发速度2L/m2/h，卤水被浓缩5倍，得到浓缩液的TDS值(总固溶含量) 为156g/L。
实施例2
支撑体1为聚苯乙烯泡沫，结构包括上部的半球体101和下部的圆柱体102，半球体直径与圆柱体102直径相当，圆柱体102的横截面圆周长为62.8cm，支撑体1垂直高度5cm。支撑体1外部包裹一层2cm厚度的二氧化硅气凝胶毡，作为隔热层2。然后其外部紧密包裹上一层光热蒸发材料作为蒸发层，蒸发层厚度为0.2cm，光热蒸发材料为涂覆有光热蒸发材料的碳布。光热蒸发材料为海藻酸钠何炭黑，从支撑体1的内部***内径10mm的水管作为输水通道4，通入蒸发体顶部，以圆形托盘作为集液装置5。通过水泵控制卤水流量10ml/L从蒸发体上部经过蒸发面流下，将该装置放置于模拟太阳光下，持续工作2h时间。得到蒸发速度2.5L/m2/h，卤水被浓缩6.2倍，得到浓缩液的TDS值(总固溶含量) 为195g/L。
实施例3
支撑体1为聚苯乙烯泡沫，结构包括上部的半球体101和下部的圆柱体102，半球体101直径与圆柱体102直径相当，圆柱体102的横截面圆周长为125.6cm，支撑体1垂直高度15cm。支撑体1外部包裹一层0.1cm厚度的二氧化硅气凝胶毡，作为隔热层2。然后其外部紧密包裹上一层光热蒸发材料作为蒸发层，蒸发层厚度为0.3cm，光热蒸发材料为涂覆有光热蒸发材料的碳布。光热蒸发材料为聚丙烯酸和石墨烯，从支撑体1的内部***内径10mm的水管作为输水通道4，通入蒸发体顶部，以圆形托盘作为集液装置5。通过水泵控制卤水流量10ml/L 从蒸发体上部经过蒸发面流下，将该装置放置于户外空旷的阳光底下，持续工作8h(8：00am-4:00pm)。得到蒸发速度2.2L/m2/h，卤水被浓缩6倍，得到浓缩液的TDS值(总固溶含量)为182g/L。
对比例1
如图2所示，与实施例3的不同之处仅在于支撑体1的结构，支撑体1为实施例3下部的圆柱体沿对斜面(即沿图3中a位置)切削除上面部分后得到的块体，在切削面上设置隔热层2和蒸发层，隔热层2厚度、蒸发层厚度与实施例3 相同，户外连续工作8小时,(8：00am-4:00pm),得到蒸发速度1.5L/m2/h，卤水被浓缩2倍，得到浓缩液的TDS值(总固溶含量)为109g/L。
由实施例1-3和对比例1可知，本发明中的装置利用太阳能使盐湖水在2～8h 内浓缩6倍以上，浓缩液的TDS值(总固溶含量)高达195g/L，实现高效无能耗工作，本发明中支撑体结构采用曲面设计，相对于对比例1中的平面结构，可以确保在全天内均有效接收到太阳光，提高太阳能入射量，提高蒸发效率，进而确保浓缩效率。
Claims (9)
1.一种盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：包括蒸发体和集液装置，所述蒸发体包括输水通道和蒸发面，所述输水通道将盐湖卤水输送至蒸发面，所述蒸发面对盐湖卤水进行蒸发浓缩，所述集液装置对浓缩后的液体进行收集；
所述蒸发面包括顶部和底部，所述输水通道将盐湖卤水输送至所述顶部，在重力作用下沿所述蒸发面流至所述底部，所述集液装置对底部的液体进行收集。
2.根据权利要求1所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述蒸发面的顶部和底部通过弧形曲面连接。
3.根据权利要求1所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述蒸发面上设置有热蒸发材料，所述热蒸发材料用于吸光并光热转换蒸发盐湖卤水。
4.根据权利要求1所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述蒸发体为类锥体结构，所述输水通道的出口设置于所述类锥体的顶部并位于所述类锥体的轴线上。
5.根据权利要求1所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：蒸发体由内至外依次包括支撑体、隔热层、蒸发层，所述隔热层沿支撑体表面设置，置于蒸发层与所述支撑体之间，所述隔热层用于隔绝蒸发层与所述支撑体之间的热传输。
6.根据权利要求5所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述支撑体为泡沫多孔结构。
7.根据权利要求5所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：隔热层为聚苯乙烯泡沫、硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维或二氧化硅气凝胶毡中的任一种或多种的组合。
8.根据权利要求5所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述隔热层的厚度为2cm-10cm。
9.根据权利要求5所述的盐湖卤水浓缩装置，其特征在于：所述蒸发层的厚度为0.1cm-2cm。
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2022
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116062821A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-05-05 | 上海颐析极新材料科技有限公司 | 一种基于光热蒸发的盐碱地淋洗液回收装置及回收方法 |
| CN116062821B (zh) * | 2022-12-31 | 2023-11-10 | 中穗华生态科技(上海)有限公司 | 基于光热蒸发的盐碱地淋洗液回收装置的淋洗液回收方法 |
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