本系统采用太阳能烟囱技术,通过集热棚、烟囱、基底、喷雾装置和隔板的组合,实现盐湖卤水的高效富集。集热棚位于基底上方,中心设有开口连接烟囱,内侧下表面安装多个喷雾装置。基底被隔板分隔成多个卤水蒸发腔室,集热棚和隔板内填充相变材料。该系统利用烟囱效应和温室效应提升蒸发速率,并通过喷雾装置实现卤水的独立雾化浓缩,提高换热效率。相变材料与喷雾装置的结合使用,减少外界气候变化对卤水浓缩过程的影响,增强精盐品质的可控性。
背景技术
我国的盐湖资源丰富,盐湖卤水中蕴含多种化学组分,如Li, K, Na, Mg, Br等,具有极高的开发价值,其中,青藏高原地区的盐湖尤为集中。这些地区海拔高,地势平坦开阔,常年干旱,日照丰富,非常适宜利用太阳能进行盐湖卤水资源的提取利用。目前主要通过就地建立盐田,利用太阳能进行盐田滩晒的方法获取富集老卤,即通过自然蒸发实现卤水的浓缩和析盐后,再进行下一步的深度化工处理以制取精盐。
上述普通盐田滩晒技术是利用天然风能和太阳能实现对盐湖卤水进行富集,具有低能耗、且工艺简单的优势。但也有很多不足,主要体现在以下四个方面:
(1)盐田建设面积大,成矿周期长。卤水汇集在指定的盐田中形成卤水池中滩晒,卤水只在盐田表面进行自然蒸发,且液面空气流速较低,因而蒸发效率低,导致盐田建设面积大,由此还会引发卤水的渗漏,引起资源浪费。使用该技术,成矿周期往往长达一年以上,在整个生产周期占比巨大,使得整个生产过程效率低下。
(2)卤水的蒸发过程受气象条件变化影响大,蒸发过程不可控性大。盐湖多集中于高海拔地区,具有昼夜及年平均气温变化大的特点。环境条件的变化如昼夜的温度波动,及太阳辐照的波动,或表面风速的差异都会使得卤水的蒸发环境受到极大影响,而由于卤水成分复杂,往往极其需要保证蒸发环境的稳定性才能使得卤水的结晶路线符合预期,故普通日晒工艺中最后成矿获得的产物往往质量不高,增加了深加工的难度与复杂度。
(3)后续还需进行单独的盐颗粒筛选过程。卤水的浓缩最终目标是提取出目标精盐,而将其真正运用到工业生产中,不仅需要满足成分的要求,还需将其控制在一定的尺寸范围内,普通滩晒过程根本无法对精盐的尺寸进行控制。如碳酸锂,其在锂电池等领域具有广泛的应用,碳酸锂粒径的大小对锂盐的性能和应用有着重要的影响。粒径越小,比表面积越大,化学反应速率越快,电化学性能也越好。
(4)由于卤水处于开放式的环境,卤水的蒸发过程会使得本就干旱的盐湖地区水资源减少,破坏生态环境的平衡。
实现思路