本發明涉及鹵水資源開發與利用，具體而言，涉及一種碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離系統和分離方法。

背景技術：

1、傳統技術中，鋰的初步富集多采用等溫蒸發法，通過蒸發鹵水以提高鋰離子的濃度，然而，這一過程在液相達到飽和后，鋰離子在固相中的析出呈現出分散且難以控制的狀態，導致鋰的提取效率低下，不利于后續的加工與利用。在鹽湖中的富集方法受到自然條件的顯著限制，如氣候、日照等，使得鋰的富集過程變得“靠天吃飯”，缺乏工業化的可控性與效率。

2、在碳酸鹽型鹽湖及碳酸鋰沉鋰母液中提取鋰的現有方法主要包括沉淀法和吸附法。沉淀法盡管能夠實現鋰的初步提取，但其工藝流程冗長，過度依賴于當地的自然氣候條件，自動化程度極低，li+的沉淀往往不充分，導致終產物的收率低。更有甚者，在碳酸鋰沉淀后的母液中，li+的濃度依然較高，造成鋰資源的顯著浪費。而吸附法雖能產出如氫氧化鋰等高價值產品，但在解吸過程中，碳酸根、硫酸根、硼等雜質離子殘留在解吸液中，如果未經有效處理而直接進行鋰的濃縮，將導致碳酸鋰沉淀，這不僅污染了膜分離系統，降低了其有效性，也使得鋰的高效富集變得困難。此外，吸附法在產物純度方面同樣受限，硫酸根、硼等雜質離子的存在，降低了最終鋰產品的純度，影響了產品的市場競爭力。

3、當前的提鋰技術在效率、純度和環境適應性上存在顯著不足。等溫蒸發法雖然簡單，但鋰的析出模式限制了其提取效率；而沉淀法和吸附法雖然各有優勢，但分別在自動化程度、產品收率與純度上存在缺陷。特別是，碳酸鹽型鹽湖鹵水中的雜質離子如碳酸根、硫酸根和硼離子，對鋰的濃縮富集構成了直接障礙，限制了高純度鋰產品的產出。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離系統和分離方法，能夠實現鋰的高效濃縮富集，提高產品純度，提高產品收率。

2、為了實現上述目的，根據本發明的一方面，提供了一種碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離方法包括：s1，對原鹵a進行預處理，之后除去懸浮物和鈣鎂，得到鹵水b；s2，將鹵水b排入結晶蒸發室進行蒸發濃縮和毛細結晶，親水多孔纖維繩組和蒸發池體析出氯化鈉、氯化鉀，得到富鋰鹵水c；s3，將富鋰鹵水c排入低溫結晶蒸發室，進行低溫蒸發、冷凍脫硝和毛細結晶，利用池體析出芒硝、鉀芒硝，纖維繩組析出氯化鈉、氯化鉀、芒硝、鉀芒硝，得到富鋰鹵水d；s4，將富鋰鹵水d排入鋰鹽結晶蒸發室，進行蒸發濃縮和毛細結晶，利用池體析出鉀石鹽，纖維繩組析出富鋰固體h，得到富鋰鹵水e；s5，當富鋰鹵水e中硼酸根濃度達到預定值時，引入硼礦池，加入淡水或原始鹵水或工業酸混合反應，析出粗硼礦，當開始析出鋰鹽時進行固液分離，固液分離后得到富鋰鹵水f；s6，向富鋰鹵水f加入過量純堿溶液，攪拌均勻后，在80～100℃條件下沉淀結晶，所得晶體經洗滌、干燥，得到成品工業級碳酸鋰，得到沉鋰母液g；s7、沉鋰母液g與凈化鹵水b共同進入s2步驟，除去其中的氯化鈉、氯化鉀。

3、應用本發明的技術方案，碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離方法將親水多孔纖維對鹽溶液的毛細管作用、結晶蒸發室控制蒸發過程進而控制結晶速度和鹽分含量緊密結合，充分利用不同鹽分(例如鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽等)具有較大溶解度差異特征，利用多級鹵水池逐步分級結晶析出氯化鈉、氯化鉀、芒硝、鉀芒硝、氯化鋰、硫酸鋰等，溶解度高的鋰鹽待不同鹵水池纖維繩吸附飽和后于后端鹵水池和繩端頂部結晶，富集的鋰可進一步沉鋰產出工業級碳酸鋰，實現纖維繩沿橫向方向和高度方向不同鹽分分區立體結晶分離，簡化和縮短了工藝流程，大大降低了能耗和縮短了提鋰周期，設備易于配置、安裝和轉移，極易推廣應用，進行產業化示范和規模化生產；綜合利用了碳酸鹽型鹽湖鹵水中各種資源，分離富集鋰過程無化學藥劑使用，盡可能實現清潔生產，從而大幅改善了碳酸鹽型鹽湖鹵水鋰分離和富集的難題。

4、進一步地，原鹵a中鋰離子含量為0.05～20g/l、鈉離子含量為5～160g/l、鎂離子含量為0.1～10g/l、硼離子含量為0.01～5g/l、碳酸根離子含量為10～80g/l、氯離子含量為15～154g/l、硫酸根含量5～20g/l，ph為8～11。通過控制和優化這些離子的含量，可以實現其他鹽類如氯化鈉、氯化鉀、芒硝等的高效析出和回收，進而提高整個鹵水處理的經濟效益。

5、進一步地，步驟s1中，對原鹵a進行預處理的步驟包括：采用格柵過濾、自然沉降、化學絮凝、砂濾、活性炭吸附、超濾中的至少一種方法除去泥沙或有機物；除去懸浮物和鈣鎂的步驟通過使預處理后的原鹵a過離子交換樹脂實施，其中離子交換樹脂是由氨基乙酸酯或者氨基磷酸酯改性的聚苯乙烯樹脂。這一系列預處理措施的實施，顯著提高了鹵水的清潔度，減少了后續過程中的設備堵塞和化學反應副產品，從而提高了鋰的提取效率和產品純度。

6、進一步地，碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離方法中的蒸發過程通過如下步驟實現：

7、獲取各步驟中鹵水的密度和組分；

8、根據獲取到的鹵水的密度和組分調節該種鹵水在對應的毛細結晶室內的實際蒸發量、溫度、濕度、毛細結晶析鹽長度；

9、控制不同鹵水中的不同鹽類依次在不同蒸發結晶室以及纖維繩組的不同區域和高度位置結晶析鹽；

10、分別收集鋰鹽和其他鹽類。

11、這種蒸發控制策略，簡化了傳統提鋰工藝的流程，降低了能源消耗，提高了整個提鋰系統的經濟性和環境友好性。

12、進一步地，纖維繩組通過如下方法制備：

13、選取醋酸纖維素、聚酰胺、聚丙烯腈、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種組合；

14、對選取的材料進行共混改性，或添加親水或疏水改性劑進行改性處理，其中，親水多孔纖維的親水性接觸角范圍為0-80°；

15、采用改性完成的材料制作親水多孔纖維繩組。

16、進一步地，親水多孔纖維的親水性接觸角范圍為20-60°。

17、通過共混改性或添加親水改性劑，纖維繩組獲得了優異的親水性內核，這使得纖維繩能夠高效地從鹵水中吸附鹽分。

18、進一步地，步驟s2和s4中，液相鹵水溫度在10.0℃至40.0℃，毛細結晶溫度在15.0℃至35.0℃；步驟s3中，低溫蒸發液相鹵水溫度為4℃至10℃，冷凍脫硝液相鹵水溫度為-8.0℃至-4.0℃，毛細結晶溫度在10.0℃至20.0℃。這種溫度的精確調控，確保了鹽類按其溶解度和結晶特性有序析出，減少了鋰鹽在不適當條件下的夾帶損失，提高了鋰鹽的純度和收率。

19、進一步地，步驟s5中，硼酸根濃度的預定值大于或等于30g/l，富鋰鹵水e與淡水或原始鹵水的體積比為50：100～300：100，工業酸為鹽酸或硫酸，用量為工業酸理論計算值的1～1.1倍。富鋰鹵水e與淡水或原始鹵水的直接混合及工業酸的添加，避免了額外的化學沉淀步驟，簡化了工藝流程，降低了化學藥劑的使用量和成本，同時減少了廢水處理的負擔。

20、進一步地，步驟s6中，富鋰鹵水e中li+的質量濃度大于20～30g/l，混合溶液中碳酸根離子與鋰離子的物質的量之比為1～1.2︰2。這一比例的設定，確保了鋰離子與碳酸根離子幾乎完全反應，生成碳酸鋰沉淀，而不會過量形成其他碳酸鹽副產品，提高了碳酸鋰的沉淀效率和純度。

21、進一步地，步驟s7之后還包括：

22、對富鋰固體h溶解并進行提純；或，

23、將富鋰固體h加入步驟s6中進行沉鋰。

24、通過再次溶解和提純或直接加入沉鋰步驟，能夠將這部分鋰鹽充分回收，轉化為更高純度的碳酸鋰產品，避免了資源的浪費，提高了整個提鋰過程的經濟效率。

25、根據本發明的另一方面，提供了一種碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離系統，應用于上述的碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離方法，包括結晶蒸發室，結晶蒸發室包括：

26、鹵水池；

27、提鋰裝置，包括親水多孔纖維繩組，提鋰裝置能夠移動至不同鹵水池中進行結晶析鹽；

28、蒸發保溫室，鹵水池和提鋰裝置均位于蒸發保溫室內，蒸發保溫室用于調節蒸發溫濕度；

29、控制系統，用于控制多級鹵水池和蒸發保溫室內的析鹽參數。

30、該碳酸鹽型鹵水鋰鹽分離系統通過其獨特的設計和控制策略，實現了碳酸鹽型鹽湖鋰資源的高效、清潔、自動化提取，不僅顯著提高了鋰鹽的純度和收率，還有效降低了能耗和環境污染。

31、進一步地，鹵水池包括一級鹵水池、二級鹵水池和三級鹵水池，各級鹵水池內設置有鹵水混勻設備和鹵水加熱模塊，提鋰裝置還包括方形格柵網和格柵框架，親水多孔纖維繩組的頂端連接在格柵框架上，底端連接在方形格柵網上。親水多孔纖維繩組的懸掛方式，使得纖維繩能夠充分接觸鹵水，利用毛細管作用提升鹵水的上升和蒸發效率。方形格柵網和格柵框架的設計，避免了纖維繩在池中的纏繞，保證了纖維繩組毛細結晶的連續性和均勻性，提高了鋰鹽析出的效率和純度。

32、進一步地，親水多孔纖維繩組包括多根平行設置的多孔纖維繩，多孔纖維繩包括鋼絲繩芯、多孔纖維束和多股纖維纏繞束，多孔纖維束編織纏繞在鋼絲繩芯外周，多股纖維纏繞束纏繞在多孔纖維束外周，并對多孔纖維束進行纏繞固定。這種結構不僅增加了纖維繩的總表面積，提高了鹽類吸附和結晶的能力，還為纖維繩組的整體穩定性提供了額外的保障，防止纖維繩在鹵水池中發生松散或脫落，確保了毛細結晶過程的連續性和可靠性。

33、進一步地，提鋰裝置還包括設置在親水多孔纖維繩組頂部的升降移動裝置，親水多孔纖維繩組頂部還設置有繩頭固定解鎖裝置，親水多孔纖維繩組通過繩頭固定解鎖裝置與升降移動裝置可拆卸連接。纖維繩組的可拆卸連接特性，使得纖維繩的維護和清潔工作更加便捷。在纖維繩組吸附飽和并析出鹽殼后，可以利用繩頭固定解鎖裝置將其從升降移動裝置上安全移除，進行表面鹽殼的清理或整體的清洗，保證了纖維繩的重復使用能力和提鋰系統的持續運行。