用於脫鹽的礦物回收系統的製作方法

2023-04-24 15:03:11

專利名稱：用於脫鹽的礦物回收系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從濃縮鹽水(brine)中回收礦物以及進一步從該濃縮鹽水中去 除冰/水的方法和系統，該濃縮鹽水從水脫鹽系統中排出。
背景技術：
在海水中發現各種類型的礦物。海水的典型氯化鈉成分包括相當量的氯化鈉、以 及氯化鉀、氯化鈣、硫酸鎂、氯化鎂、碳酸氫鈉等。氯化鈉具有很多已知的用途；在海水中發 現的其它礦物也具有很多用途。硫酸鎂及其水合物例如能用作肥料。硝酸鉀不僅能用於生 產肥料，而且能用於生產玻璃、瓷釉和陶瓷工業中的產品，以及用於製造炸藥和煙火等。在 水泥、糖和鋁業中也發現少量應用。在世界的很多區域中，諸如在不容易得到淡飲用水的地方，使用脫鹽方法和系統 來產生淡飲用水。具有很多類型的可利用的脫鹽方法和系統，諸如在申請人的2007年3 J3i 30 Hil^W^BJ^^^j" Desalination Method and System Using Compressed Air Energy Systems"的US申請No. 11/731717中描述的脫鹽方法和系統。上述系統的目的中 的一個是通過使用改進的共晶凝固結晶(EFC)的脫鹽方法除去水中的礦物、雜質和汙染物 來生產淡飲用水。儘管此系統先前設計為除去礦物、雜質和汙染物，但它並非特別設計用於 以成本有效的方式收集和回收有價值的礦物。迄今為止，設計用以去除礦物並收集和利用 這些礦物用於商業目的和工業的系統仍未得以發展。

發明內容
本發明總體包括礦物回收系統連同脫鹽系統一起的結合，該脫鹽系統諸如是 在 2007 年 3 月 30 日提交的發明名稱為〃 Desalination Methodand System Using Compressed Air Energy Systems"的 US 申請 No. 11/731717 中和 / 或在 2006 年 10 月 23 日提交的發明名禾爾為"ThermalEnergy Storage System Using Compressed Air Energy And/Or Chilledffater From Desalination Processes，，的 US 申請 No. 11/585023 中顯示 和描述的脫鹽系統，所述申請通過參引完全合併於此。本方法和系統還能與其它產生作為 副產品的濃縮鹽水的脫鹽系統結合使用，能夠從該濃縮鹽水中去除並回收礦物和另外的冰 /水。本發明優選適合與包括壓縮空氣能存儲系統的脫鹽系統結合使用，當釋放壓縮空 氣時，該壓縮空氣能存儲系統產生冷卻空氣。脫鹽系統優選通過將微滴在壓力之下噴入結 晶室中來除去海水或其它含鹽水(下文統稱為「海水」)的鹽分，其中將來自壓縮空氣存儲 系統的超冷(super chilled)空氣引入該室中以促使微滴閃凍(flash freeze)，然後落在室的底部，從而在室中形成冰/雪塊。當微滴凍結時，每個微滴包含冰粒以及環繞這些冰 粒的濃縮鹽水，在發生鹽析作用時，這允許冰粒與包含在微滴中的礦物以及其它雜質和汙 染物分離。低密度的冰/雪塊開始漂浮到剩餘的高密度鹽水混合物的頂部並積聚在室的底 部。密度較低的冰粒移動到頂部，並且能與剩餘的鹽水混合物分離並被去除，該鹽水混合物 密度較高，因此往往保持在室的底部。當冰形成時，所剩餘的濃縮鹽水含有從海水中留下的 礦物、雜質和汙染物。將此積聚的濃縮鹽水作為副產品從結晶室中排出，本發明使用和處理 該濃縮鹽水。本發明優選包括一種礦物回收系統，該礦物回收系統進一步對由脫鹽系統留下的 濃縮鹽水進行處理以進一步取出水，並進一步分離和隔離其中發現的各種礦物、雜質和汙 染物。這樣，目標是能夠在工業和商業中更有效地使用從該系統獲得的礦物。本發明優選包括結晶室，來自脫鹽系統的濃縮鹽水混合物能夠通過位於頂部處或 頂部附近的噴嘴引入該結晶室中，其中將超冷空氣優選從噴嘴下方引入該室中。這樣，當 將濃縮鹽水以噴霧或薄霧的形式引入室中時，微滴將下落並與注入室中的超冷空氣的向上 氣流相遇，其中當微滴下落和減速時，由於與降低溫度的冷卻空氣的熱交換，它們將開始凍 結。優選，具有至少一個設置在結晶室的頂部處或頂部附近的通氣孔，該通氣孔允許超冷空 氣通過室向上循環，其中濃縮鹽水混合物能夠向下噴射到向上循環的冷卻空氣上。優選，超 冷空氣能夠作為脫鹽系統的副產品而得到，但它也能通過任意其它的源，諸如專用壓縮機 和膨脹器提供。當微滴下落到室的底部時，形成超冷的泥漿混合物，其中用於混合混合物的攪拌 器優選設置在結晶室的底部處或底部附近。該攪拌器優選有助於抑制冰粒凍結和粘在一起 並形成冰塊，如在脫鹽系統的情形中那樣，其中鹽水的濃度也有助於防止冰快速凍結成塊。 一旦泥漿混合物形成和聚集，並且被攪拌，則優選將它分配到至少一個與結晶室相連並連 通的蒸餾室。每個蒸餾室優選具有閥，該閥控制泥漿混合物流入蒸餾室中的速度。當設置有多 個蒸餾室時，優選每個蒸餾室具有一個閥，從而能諸如通過編程控制器獨立地對允許填充 泥漿的量和程度進行控制。優選，當具有多個蒸餾室時，它們圍繞結晶室的周界定位，即諸 如距室等距，從而每個蒸餾室能一個接一個地順序填充。也就是說，在填充第一個蒸餾室 之後，能將用於此蒸餾室的閥關閉，然後能將用於下一蒸餾室的閥打開，以開始填充此蒸餾 室，並且這能圍繞結晶室反覆進行，從而以這種方式一個接一個地填充每個蒸餾室，其中到 循環結束，即第一蒸餾室已完成對其泥漿的處理並已排空了其泥漿時，能夠將用於此蒸餾 室的閥再次打開，並且更多的來自結晶室的泥漿能開始填充此蒸餾室。在此情形中，該順序 將一直繞循環進行，然後該循環能以這種方式反覆。每個蒸餾室優選具有用於從結晶室諸如在頂部附近引入泥漿的入口、至少一個用 於在室的中間附近排出剩餘鹽水的出口以及至少一個用於在蒸餾室底部處排出任何剩餘 淤泥的出口。在底部處，但在淤泥出口之上，優選具有用於混合蒸餾室內的泥漿的攪拌器， 其中優選設置靠近蒸餾室的壁和/或底板延伸的攪拌槳。因此，當泥漿被混合和攪拌時， 泥漿內最濃的「淤泥」將趨於下沉到底部，其中然後能通過該底部出口將淤泥從室的底部排 出O然後能從那裡將淤泥混合物通過管分配到淤泥儲罐，該淤泥儲罐能定期排空以收集容納在其中的礦物、雜質和汙染物。同時，留在蒸餾室中的鹽水也能經由中間出口排出，並能從那裡將該混合物通過另一管分配到鹽水儲罐中，該鹽水儲罐也能定期排空或如果希 望的話，則該鹽水儲罐能繞行到結晶室中。在每個蒸餾室中，優選具有至少一個位於室的頂部處的過濾器，用於將冰粒從蒸 餾室取出，該過濾器能在容納於蒸餾室中的泥漿內下降和提升。過濾器優選包括多個V形 的欄杆，所述欄杆能下降到泥漿中以使泥漿混合物內的冰粒能朝著蒸餾室的頂部豎直向上 漂浮並在欄杆之間穿過過濾器。然後，隨著冰粒開始在頂部處凝聚在一起，它們趨於形成漂 浮在泥漿頂上的相對大的塊。並且，由於所形成的塊比冰粒更大，所以通過提升過濾器能夠 將冰塊從泥漿中提出來。在此情形中，欄杆能將冰塊從泥漿和蒸餾室中提出來，並且從那 裡，優選允許冰塊下滑到欄杆並滑到鄰近蒸餾室定位的關聯槽上。該槽優選是另一 V形縱向延伸的容器，通過過濾器從蒸餾室去除的冰粒和冰塊能 放置在該槽上。槽的形狀使冰能保持在其上並融化，其中融化的水能朝著連接到槽的關聯 的儲水罐移動，用於儲存由此產生的淡水。槽優選繞蒸餾室的外周界延伸，從而當每個蒸餾 室循環通過和處理泥漿並倒出更多的冰時，冰能通過槽輸送，其中冰能融化並被分配到儲水罐。從泥漿中去除水的這個過程促進了濃縮鹽水中發現的礦物、雜質和汙染物的進一 步去除。特別地，藉助於將討論的相圖，淤泥含有各種固態晶體形式的礦物，使用任意的傳 統過濾器能容易地將這些礦物從液體中取出。此外存在必須去除的雜質和汙染物，包括有 機物、硼、金屬和微汙染物等，以產生純淨水。


圖1顯示了本發明的礦物回收系統的總體等距視圖，顯示了處於中心的結晶室、 以圓的形式繞該結晶室延伸的多個蒸餾室以及用於鹽水的儲罐，一個用於淤泥的儲罐，而 另一用於淡水的儲罐；圖2顯示了本發明的礦物回收系統的等距視圖，顯示了包括位於頂部處的噴嘴和 通氣孔以及位於底部附近的入口和攪拌器的結晶室的內部，顯示了下落並與通過入口進入 室中的超冷空氣混合的下落海水微滴；圖3顯示了本發明的礦物回收系統的一個蒸餾室的等距視圖，該蒸餾室處於其關 閉位置；圖4顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中閥打開，允許泥漿引入蒸餾室中， 而攪拌器旋轉並且過濾器提升處於其打開位置；圖5顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中泥漿已允許填充蒸餾室，並且冰粒 開始上升，而過濾器提升處於其打開位置；圖6顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中過濾器已下降至泥漿中，並且冰粒 能夠通過過濾器的欄杆並朝著泥漿的頂部上升；圖7顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中過濾器保持在泥漿內，並且冰粒已 在泥漿頂上形成冰塊；圖8顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中過濾器正被從泥漿中提出來，並且 已形成的冰塊正被從泥漿中以及從蒸餾室中提出來；
圖9顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中過濾器正朝著槽傾斜以使冰塊能 夠從欄杆滑落並倒在槽上；圖10顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中剩餘的濃縮鹽水顯示正通過鹽水 排出口排出，而蒸餾室內鹽水的液面正在下降；圖11顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中攪拌器繼續旋轉以混合聚集在蒸 餾室的底部處的淤泥，其中該淤泥通過淤泥排出口排出；圖12顯示了圖3的蒸餾室的等距切割視圖，其中聚集在蒸餾室的底部處的淤泥混 合物正通過淤泥排出口排出以排空該蒸餾室，從而它將準備從結晶室接收更多的泥漿；圖13顯示了標準海水成分圖；圖14顯示了相圖，顯示了針對鹽水溶液的冰凍線和鹽的溶解度線以及共晶點；圖15顯示了針對不同礦物成分和混合物的共晶溫度和共晶成分或濃度等級；以 及圖16顯示了針對鹽水的另一相圖。
具體實施例方式本方法和系統設計為與諸如在2007年3月30日提交的發明名稱為 "Desalination Method And System Using Compressed Air EnergySystems，，的 US 申請 No. 11/731717 以及2006年 10月 23 日提交的發明名稱為『『Thermal Energy Storage System Using Compressed Air EnergyAnd/Or Chilled Water From Desalination Processes,，， 的US申請No. 11/585023中描述的脫鹽系統結合使用，所述申請通過參引完全合併於此。本 方法和系統還能與其它產生作為副產品的濃縮鹽水的脫鹽系統結合使用，能從該濃縮鹽水 中去除並回收礦物和另外的冰/水。本發明優選適合與包括壓縮空氣能存儲系統的脫鹽系統結合使用，當釋放壓縮空 氣時，該壓縮空氣能存儲系統產生冷卻空氣。脫鹽系統優選通過將微滴在壓力之下噴入結 晶室中來除去海水的鹽分，其中將來自壓縮空氣存儲系統的超冷空氣引入該室中以促使微 滴閃凍，然後落在室的底部，從而在室中形成冰/雪塊。當微滴凍結時，每個微滴包含冰粒 以及環繞這些冰粒的濃縮鹽水，在發生鹽析作用時，這允許冰粒與包含在微滴中的礦物以 及其它雜質和汙染物分離。冰/雪塊開始漂浮到剩餘鹽水混合物的頂部並積聚在室的底 部。密度較低的冰粒移動到頂部以形成冰塊，並且能與剩餘的鹽水混合物分離並被取出，該 鹽水混合物密度較高，因此往往保持在室的底部。當脫鹽系統產生冰/雪形式的淡飲用水時，海水變得愈加濃縮。例如，當海水以 3%濃度的(氯化鈉)NaCl開始時，脫鹽之後的剩餘鹽水可含有多達23%的NaCl，即通常重 量百分比在20 %到23 %之間。當將冰/雪去除，並且淡水鹽水的百分比降低時，鹽水中的 礦物、雜質和汙染物的百分比增加。將此積聚的濃縮鹽水作為副產品從結晶室中排出，本發 明使用和處理該濃縮鹽水。在海水中能具有各種類型的礦物以及雜質和汙染物。圖13顯示了標準海水的典 型成分，該標準海水含有大量氯化鈉，而且含有氯化鉀、氯化鈣、硫酸鎂、氯化鎂和碳酸氫 鈉。氯化鈉具有其已知的用途，但海水中發現的其它礦物也能被使用。硫酸鎂及其水合物 例如能用作肥料。此外，對海水的進一步冷卻和加工能產生硝酸鉀，硝酸鉀不僅能用於生產肥料，而且能生產玻璃、瓷釉和陶瓷工業中的產品，以及用於製造炸藥和煙火等。在水泥、糖 和鋁業中也發現少量應用。此外存在必須去除的雜質和汙染物，包括有機物、硼、金屬和微 汙染物等，以產生純淨水。如在申請人的上述參考專利申請中所公開的，已發現共晶凝固結晶(EFC)的脫鹽 方法是一種從海水中去除礦物、雜質和汙染物的有效方式。在此方面，當海水冷卻並開始 凍結時，海水的純水部分開始形成結晶固體結構，即冰，其對於海水中含有的溶質幾乎沒有 溶解性。在此情形中，將水認為是溶劑，而將溶解物，即礦物認為是溶質。當固態冰形成並 與液態海水分離時，溶 質被局限於海水的液體部分，隨著更多的冰形成，海水逐漸變得更濃 縮。然後增加溶質的濃度降低液體的凝固點，因此，需要額外的冷卻來繼續形成冰。然後， 隨著冷卻繼續，將最終達到溶液的溶解極限，導致溶質的沉澱。這些事件通過圖14中所示 的相圖簡明地描述。如圖14中所示，純水在0°C時凍結，但通過使諸如鹽的溶質溶解在水中能夠降低 凝固點。如果此後將溶液冷卻到該凝固點之下，則水晶(即，冰)將開始形成。由此，剩餘的 鹽溶液變得進一步濃縮，直至到達飽和點。將凝固點線和飽和點線的交點稱為共晶點。在 該共晶點之下，除了水晶之外還將形成鹽晶。當溶液凍結時，如果沒有雜質粒子的存在，水分子趨於形成最穩定的晶體結構。當 鹽/水溶液冷卻到凝固點時，純水分子開始形成冰晶，所述冰晶往往不包括不像冰晶的顆 粒。例如，當鹽水凍結時，鹽被排除，即被稱為鹽析作用。這是因為鹽具有不同的晶體結構 鹽形成(具有四個邊的)立方晶體，而冰是六角形或六邊的。在大量冷鹽水中的所有分子 中，必定具有這樣的情形若干水分子遠離任意的Na+或Cl_離子以彼此鄰近地定位，其中水 分子開始粘結到一起，而具有Na+或Cl—離子的分子不太可能粘結或被粘結。這允許淡水冰 晶和一些稍微較鹹的液態水形成。取決於在形成冰中所涉及的冷卻溫度的範圍，具有13種不同的凍結水的晶體形 成物。這些晶體形成物中的一些是有很多孔的並且將允許液體流過開口通道，這允許密度 大的濃縮鹽水液體分離並向下且遠離冰流動。此外在所形成的冰、水與固態鹽粒子之間具 有明顯的密度差。水的此特殊性質在EFC過程中具有良好的應用，即當鹽晶在共晶點附近 形成時，它們往往下沉到液體溶液的底部，而冰晶往往上升到表面。由此通過物理裝置進行 分離，能夠容易地將溶液的兩種成分分開。根據圖14中所示的相圖，具有兩條能用於實現共晶凝固結晶的路線，這兩條路線 通過A和B指示。在方法A的情形中，將海水或水溶液冷卻，直至到達冰凍線並且冰晶開始 形成。隨著冷卻繼續，且更多的冰形成，冰餾分增加並且溶液變得更濃縮，直至達到溶質的 最大溶解度。在此濃度和溫度下，將溶液稱為共晶體，並且進一步的冷卻導致冰和鹽作為分 離固態晶體不合需要地同時形成。在方法B的情形中，在開始點時，初始溶質濃度高於共晶濃度，對於鹽，共晶濃度 大約為23.3%。然後，隨著溶液被冷卻，達到鹽的溶解度線，從而形成鹽晶。繼續冷卻導致 更多鹽晶的產生和溫度的降低，直至達到共晶溫度。自此時刻起，冰晶和鹽晶都形成。圖15顯示對於不同的礦物混合物，共晶溫度和共晶成分或共晶濃度等級是不同 的。例如，能夠看到對於水-NaCl混合物，共晶溫度是負21. 2攝氏度，而按重量計算，共晶 濃度是23. 3%。這意味著在23. 3%的共晶濃度時，如果溶液在負21. 2攝氏度以上，它將保持液態，而如果溶液被冷卻到負21. 2攝氏度以下，它將開始形成冰晶和鹽晶。另一方面，如圖14的相圖所示，如果溶液的濃度低於共晶濃度，即小於23.3%，則 取決於鹽水的濃度等級，冰將在相對較高的溫度，即只要該溫度在冰凍線之下開始形成。同 時，如果溶液的濃度高於共晶濃度，即大於23. 3%，則鹽晶將在高於共晶溫度的溫度，即只 要該溫度在鹽的溶解度線之下開始形成。如將討論的，另外的隨另外相界的變化也將發生。此外能看到對於其它礦物，諸如海水中發現的另一通常礦物MgS04，共晶溫度和濃 度等級是不同的，即共晶溫度是負3.9攝氏度，而共晶濃度是19%。這意味著如果溶液在 19%的共晶濃度，並且在負3. 9攝氏度以上，則它將保持液態，而如果它被冷卻到負3. 9攝 氏度以下，則它將開始形成冰和礦物的固體。另一方面，如果溶液的濃度低於共晶濃度，即 小於19%，則取決於混合物的濃度等級，冰將在高於共晶溫度的溫度，即負3. 9攝氏度以上 開始形成，只要該溫度在冰凍線之下。同時，如果濃度高於共晶濃度，即大於19%，則固態礦 物顆粒將在較高的溫度，即只要該溫度在鹽的溶解度線之下形成。試驗已表明通過共晶凝固結晶能實現非常高的結晶純度。實際上，針對工業應用 的案例研究表明EFC過程是對使用蒸發作用的傳統結晶技術的一種能量有效的替代方案。 較低能量消耗的主要原因在於如下事實用於水的結晶的潛熱比蒸發作用的潛熱低6.8 倍。用於EFC過程的能量效率的一個重要方面是水溶液的共晶溫度。此溫度主要確定製冷 循環的蒸發溫度，而低的蒸發溫度導致低的循環效率。根據一些專家意見，在負1. 5攝氏度 的共晶溫度下運行的EFC過程比三級蒸發過程大約少需要70%的原始能量。對於共晶溫度 為負18. 1攝氏度的系統，此減少較小，但仍有30%。應用高壓以形成代替冰的包合物能進 一步提高共晶凝固結晶的能量效率。當水溶液中具有幾種溶質時，人們需要實施一系列的獨立蒸餾過程來去除每種不 同的溶質。現在將對用於處理濃縮鹽水的設備的細節進行討論。如圖1中所示，礦物回收系 統1優選包括主室3以及管7，多個蒸餾室5連接到該主室3，而管7從該主室3延伸到蒸 餾室5。如圖2中所示，主室3優選包括絕緣結晶室，該絕緣結晶室與上述的在先專利申請 中描述的相似。進口管31優選在主室3之上，該進口管31將由諸如在申請人先前提交的 專利申請中描述的脫鹽系統產生的濃縮鹽水傳輸到主室3中。優選設置壓力源，該壓力源 將流過管31的濃縮鹽水置於壓力之下，從而濃縮鹽水能通過位於主室3的頂部附近的噴嘴 33釋放，以形成能引入室3中的濃縮鹽水的微滴，如所示的。如能看到的，主室3形成有內部空間，濃縮鹽水的微滴能從上方作為噴霧引入該 內部空間中，如由箭頭32所示。同時，主室3優選具有用於引入由箭頭30所示的超冷空氣 的入口或其它裝置，以使微滴暴露於極度寒冷的溫度。優選，濃縮鹽水滴從上方進入，而冷 卻空氣從下方進入並逆著下落微滴的方向向上吹以給予微滴在室中的最大停留時間，儘管 不必如此。如在先申請中所討論的，主室3能適應於冷卻空氣逆著下落微滴的方向向上流動 的逆向流動或冷卻空氣沿與下落微滴相同的方向流動的同向流動。在先申請中結合脫鹽室 討論的因素能用於確定哪種布置最適合於結合本系統1的任意具體應用。冷卻空氣優選從脫鹽作用獲得，即作為來自壓縮空氣系統的副產品，該壓縮空氣系統經由透平膨脹機在壓力下釋放空氣以產生極度寒冷的空氣。冷卻空氣能作為生產脫鹽 海水的副產品而從最初的結晶室中得到，或者它能首先通過與脫鹽系統關聯的透平膨脹機 生成。當需要或期望極度寒冷的溫度時，該第二選擇是特別適合的。用於冷卻空氣的任意 其它源也是可預期的。冷卻空氣優選通過進口管37並通過主室3內的一系列進口 38引入主室3中，所 述進口 38位於主室3的底部附近，但在室3底部的預期漿面之上。通氣孔或開口 40優選 設置在主室3的頂部處或附近，從而在冷卻空氣進入室3之後，它能向上循環，然後通過開 口 40並通過出口 39排出。如脫鹽系統的情形那樣，在結晶室即主室3內，微滴暴露於極度寒冷的溫度並優 選基本閃凍，同時它們從頂部浮動到底部。通過微滴下落和冷卻空氣上吹的相對速度能影 響和控制在空氣中的停留時間。但如將在下文討論的，因為此系統中使用的鹽水具有非常 高的鹽的濃度等級，並且基於適當的溫度控制，微滴優選將不完全凍結，而是將趨於在微滴 的表面周圍保留更多的濃縮鹽水液體。因此，當微滴最終落到主室3的底部時，它們形成雪 泥或泥漿的混合物，而不是如在脫鹽系統的情形中那樣積聚以形成冰/雪塊。如圖2中所示，要確保雪泥或泥漿混合物不快速凍結並形成冰/雪塊，攪拌器35 優選設置在主室3的底部處，以持續地混合泥漿，這有助於抑制泥漿凍結，並保持泥漿處於 基本液態，儘管是雪泥的形式。攪拌器35優選是能通過馬達旋轉的槳狀構件，並且具有幾 乎延伸到主室3的內表面的槳葉，以確保在室3的底部內沒有死區狀況。主室3的壁優選 襯有塗層以實現壁面與泥漿混合物之間的容易的相對運動。當泥漿聚集在主室3的底部處並通過攪拌器35攪拌時，優選對泥漿的深度進行監 控。當混合物在主室3內達到預定高度時，優選將一個或多個閥打開，如將在下文更詳細描 述的，這允許預定量的泥漿混合物離開主室3，以保持主室3中的泥漿的漿面處在相對恆定 的高度，即在預定最大值之下。這通過允許預定量的泥漿從主室3經由管7移開並循環到 蒸餾室5中來進行。閥(未示出)優選設置在每個管7的入口處，該閥適於每次一個地打開和關閉，以 允許預定量的泥漿混合物排出並從主室3移動到一個或多個關聯的蒸餾室5中。系統1優 選適於使得在任意指定的時間能打開單個閥，以允許預定量的泥漿以預定的速度移動到一 個關聯的蒸餾室5中。主室3優選在蒸餾室5之間居中，從而主室3與每個蒸餾室5之間的距離，並因此 管7的距離對於每個蒸餾室5是相同的。在此實施例中，優選具有十個以圓輪狀式樣在主 室3周圍延伸的蒸餾室5，其中管7形成從主室3延伸到每個蒸餾室5的輻條狀構件。儘管 在圖1的此實施例中顯示十個蒸餾室5，但是應該理解，取決於所討論的因素，能使用任意 數量的蒸餾室。系統1優選適於使得通過一個接一個地打開適當的閥，能將適當量的泥漿移動並 傳輸到關聯的蒸餾室5中，以保持主室3中的泥漿量基本恆定。在此方面，一旦一個蒸餾室 5充滿，就優選關閉管7上用於此蒸餾室5的閥，然後優選打開用於向下一相鄰蒸餾室5中 輸送的下一相鄰管7的另一閥，以允許泥漿開始填充此下一相鄰蒸餾室5。這優選從一個閥 到下一閥以及從一個蒸餾室5到下一蒸餾室5地繼續，一個接一個地充滿環繞周界的每個 蒸餾室5，以幫助保持主室3中的泥漿的漿面相對恆定。
同時，在填充蒸餾室的同時，優選對每個蒸餾室5中的泥漿混合物進行處理以除 去另外的冰/雪塊並回收其中的礦物，如將討論的，並且此過程優選在每個蒸餾室5內在預 定量的時間期間並以預定的速度完成。這允許每個蒸餾室5完成循環並如將討論地處理它 所容納的泥漿，從而到循環結束時，每個蒸餾室能被排空並準備從主室3接收更多的泥漿。 也就是說，當每個閥打開和關閉時，以及當每個蒸餾室5充滿並處理其泥漿時，繞周界的順 序將最終進行一個循環，其中到一個完整的循環結束時，待填充的第一蒸餾室5將再次排 空並準備接收更多的泥漿。因此，應該理解的是，打開和關閉閥、填充和排空蒸餾室5以及處理泥漿的正時和 順序以及確定蒸餾室5的數量、尺寸和處理速度優選基於主室3的尺寸以及能由該系統處 理和加工的鹽水的吞吐量預先確定。針對每個蒸餾室5的處理時間優選是相等的或者稍低 於當主室3中泥漿的漿面保持基本恆定時，對於所有的蒸餾室5繞周界一個接一個地充滿 泥漿所花費的時間。這樣，當打開和關閉閥的順序繞主室3進行了一個完整的循環時，該順 序從其開始的蒸餾室5將是空的並準備接收更多的泥漿。此循環優選通過從一個蒸餾室5 到下一蒸餾室連續不停地處理泥漿而繼續，並自身重複。現在將結合圖3-12對運行蒸餾室5以從鹽水中除去冰/雪並回收礦物的過程進 行討論。如圖3中所見，每個蒸餾室5具有連接到管7的入口點41，來自主室3的泥漿混合 物通過該入口點引入。此外優選具有鹽水出口 43，該出口 43將留在蒸餾室5中的剩餘鹽 水分配到通向中心管21的第二管19中，然後到鹽水儲罐15。同樣地，優選在每個蒸餾室5 的底部處具有淤泥出口 25，該淤泥出口 25將每個蒸餾室5的底部處的剩餘淤泥分配到第二 中心管系統27中，然後到淤泥儲罐17。圖3還顯示了具有兩個吊鉤47的蓋45、位於底部 處的用於圖4中所示的攪拌器55的混合馬達49以及與其靠近的槽9。圖4顯示了蒸餾室5的內部，泥漿混合物6通過入口點41注入室5中。它還顯示 了從蓋45向下延伸的過濾器51，該過濾器51具有多個隔開的V形欄杆53。如果希望的話， 過濾器51實際上還能利用任何類型的多孔表面製成以允許流體流下。過濾器51顯示處於 其提升位置，在泥漿的漿面之上並且在入口點41之上，這是當室5填充時過濾器51所停留 的位置。在每個蒸餾室5的底部處，優選具有另一通過馬達49運行的攪拌器或攪拌槳55，該 攪拌槳55優選在蒸餾室5填充時混合泥漿6。攪拌槳55優選幾乎延伸到室5的內表面，以 避免其中的任何死區狀況，並且攪拌槳55上具有塗層，以允許泥漿與壁之間的自由移動。圖5顯示了蒸餾室5的內部，其中的泥漿混合物填充到接近室5的頂部，這是在閥 關閉時以及在下一蒸餾室開始填充時。它還顯示攪拌槳55已停止旋轉，這使泥漿混合物開 始沉澱。此時，過濾器51和蓋45保持在它們的提升位置，在泥漿的漿面之上。如將討論的， 允許泥漿沉澱產生適當梯度所必須的足夠時間量。此時，泥漿混合物的優選溫度能為大約 負10攝氏度，這允許形成合適的分層梯度，儘管如果希望的話，泥漿能更冷以允許更多的 冰形成。這取決於引入的泥漿中的礦物的濃度等級。圖6顯示了蒸餾室5的內部，過濾器51降低且蓋45關閉。在此位置中，過濾器51 延伸到泥漿的上表面之下預定量。然後，當泥漿內的冰/雪顆粒開始向上移動時，即因為冰 比鹽水的密度低，所以它們趨於在過濾器51中的間隔欄杆53之間上升，並浮到頂部，在欄 杆53之上。欄杆53優選以這樣的方式確定尺寸並隔開，即允許冰粒上升並上浮到欄杆53 之間，而且使得冰/雪塊一旦形成，就能保持在欄杆53之上。優選在過濾器51之上和蓋45
12之下具有充足的空間，以能在其中形成足夠大尺寸的冰/雪塊62，如圖7中所見。每個欄 杆53優選為V形的形狀，這允許冰粒在它們之間向上通過，而且這還使冰/雪塊能更容易 升起，然後被從室5中去除，如將討論的。如圖7中所示，當冰粒浮到頂部時，並且在攪拌器55停止的情況下，冰粒開始結塊 並在過濾器51之上形成冰/雪塊62。同時，基於剩餘鹽水中所含有的材料的相對密度，該 剩餘鹽水開始在下面分成梯度。最輕或密度最小的材料，即冰粒趨於上浮到頂部，而在室5 的底部處，最重的材料，諸如可能開始形成的固態礦物晶體往往移向底部，因為它們往往比 鹽水的密度更大。在冰/雪塊與固態礦物中間優選是濃縮的鹽水混合物。此時，如圖8中所示，提升過濾器51和蓋45，使得過濾器51將冰/雪塊62從剩餘 鹽水中提出來。這能通過使用吊鉤47並直接提起蓋45來機械地進行。因為過濾器51具 有隔開的欄杆53，所以剩餘鹽水趨於向下排到側面，而冰/雪塊62被提出來。這使冰/雪 塊62能被從室5中的剩餘鹽水中去除並與剩餘鹽水分離。要從室5中去除冰/雪塊62，蓋45和過濾器51優選朝著槽9傾斜，如圖9中所 示。吊鉤47能用於此目的，並且優選相對於欄杆53橫向定向，從而欄杆53的V形構造垂 直於槽9地縱向延伸，以使冰/雪塊62能更容易地沿欄杆53滑動，並下滑到槽9上。當將 冰/雪塊62傾倒到槽9上時，冰/雪塊暴露於環境空氣的環境室溫，並且開始融化，以形成 純水，該純水沿槽9朝著儲水罐13流動。如圖10中所示，在將冰/雪塊62傾倒到槽9上之後，蓋45和過濾器51優選返回 到其在室5之上的原始位置。同時，優選通過打開相關閥，允許室5中的剩餘鹽水通過出口 點43排出，從而鹽水能傳輸到管19中，然後到達鹽水儲罐15。鹽水還能再循環，如先前討 論的，並且諸如當好像能提取更多的水和溶質時，能對鹽水再次進行處理。出口點43優選 稍稍位於室5的底部之上，儘管不必如此，以使其中含有礦物固體的最重淤泥保持在室5的 底部處，而不是與剩餘鹽水一起被衝走。篩子或格柵能設置在出口點43處以防止任何固體 與鹽水一起排出。如圖11中所示，在將室5中的剩餘鹽水排出之後，攪拌槳55優選繼續旋轉，以攪 動位於室5的底部處的剩餘鹽水和含有礦物固體的淤泥。這有助於降低淤泥的粘度，以使 淤泥能夠流動，並且能夠輸送淤泥並能將淤泥從室5中去除。一旦已對淤泥進行充分地攪動以降低其粘度，則優選打開與排洩管25關聯的閥， 以允許淤泥從室5中排出，如圖12中所示。排洩管25優選位於室5的底部處，以使含有礦 物固體的最重淤泥能容易地排出，並經由中心管27輸送到淤泥儲罐17中。旋轉淤泥刷或 管清潔器61能設置在排洩管25和任何關聯的管，諸如中心管27內，以確保淤泥進入罐17 中。並且由於用於產生礦物固體的相圖，並通過保持泥漿和淤泥的溫度處在預定量處，包括 鹽晶的固態礦物將保持在泥漿和淤泥中，使用任意的傳統過濾器都能容易地將所述固態礦 物從液體中提取出。收集槽9優選繞系統1的外周界延伸，優選距每個蒸餾室5等距。收集槽9的橫剖 面優選是V形的，如圖3-12中所示，並且收集槽9優選以這樣的方式鄰近每個蒸餾室5定 位，即如圖9中所示，使積聚在每個蒸餾室5中的冰/雪混合物能夠傾倒到收集槽9上並在 收集槽9上輸送。槽9優選打開並暴露於容納系統1的房間，其中該房間能保持在合適的 溫度處以當冰/雪混合物沿槽9傳送時，它能融化。槽9能是水平的，或者如果希望的話，則相對於飲用水儲罐13稍傾斜地布置，從而融化的冰/雪能僅通過重力沿槽9流動或往低處流動。槽9優選允許純淨水輸送到第一輔助管11中，該第一輔助管11連接到儲水罐13 並用於將來自槽9的純淨水傳輸到罐13中，純淨水能存儲在該罐13中。優選第二管19連接在每個蒸餾室5的一側，如圖3-12中更好地顯示，該第二管19 允許每個蒸餾室5中的剩餘鹽水分配並輸送離開蒸餾室5。如圖1中所示，連接到第二管 19的中央輪狀管系21優選繞主室3延伸，以收集來自第二管19的剩餘鹽水，並將該鹽水輸 送到鹽水儲罐15。第二輔助管23優選從中央管系21延伸到鹽水儲罐15，以將鹽水供給到 罐15中。向回通向主室3的額外排放管16能設置用以使任何剩餘的額外鹽水循環和再循 環，從而能再次對它進行處理。如圖3-12中更好地顯示，排洩管25優選連接在每個蒸餾室5之下，該排洩管25 允許聚集在每個蒸餾室5的底部處的淤泥分配並輸送離開每個蒸餾室5。第二中央輪狀管 27優選繞主室3延伸，以收集來自每個排洩管25的淤泥。第二輔助管29優選從第二中央 管27延伸到淤泥儲罐17，淤泥能存儲在該淤泥儲罐17中。圖16的相圖顯示了這樣的過程，即通過該過程，冰和固態礦物顆粒與溫度和濃度 等級相關地形成在泥漿和鹽水中。在循環的開始，使用本礦物回收系統，按重量計算，所處 理的濃縮鹽水通常在大約20%到23%的精礦，大部分為NaCl，這稍低於共晶點。根據該相 圖，這意味著與此刻的過程相關的冰凍線的區域恰好在共晶點的左邊，對於NaCl，共晶點大 約為負21. 1攝氏度和23. 3%的濃度。此時，為了形成冰，應該理解引入主室3中的冷卻空 氣的溫度必須足夠冷以將微滴的溫度降低到負21. 1攝氏度的共晶溫度附近。也就是說，因 為鹽水是如此高濃縮的，所以鹽水的溫度必須降低到共晶溫度附近，或者至少下降到冰凍 線以下，從而能在鹽水內形成更多的冰晶。當鹽水滴落到主室3的底部時，優選鹽水滴的溫 度是共晶溫度，以形成泥漿混合物，其中藉助攪拌器35，防止該混合物凍成塊。主室3內的冷卻空氣的優選溫度是任意的實現適當的冷卻性以在每個微滴內產 生冰粒的溫度。這能取決於濃縮鹽水的初始溫度、冷卻空氣的溫度、微滴在空氣中的停留時 間、主室3的高度、微滴的尺寸以及所引入的冷卻空氣的容積率等，濃縮鹽水的初始溫度能 為負10攝氏度。在此過程期間，隨著更多的冰形成，以及鹽水變得更濃縮，相圖的恰好在共晶點處 和/或在共晶點右邊的區域變得相關。如在圖16中能看到的，隨著更多的冰形成，以及鹽水 變得更濃縮並達到NaCl的23. 3%的共晶濃度，為了形成冰，鹽水的溫度必須保持在共晶溫 度處或以下。並且在此情形中，當冰形成時，固態NaCl顆粒也將形成，即將形成NaCl 2H20， 其中所產生的混合物將含有1)冰晶，2)濃縮鹽水和3)固態鹽晶的組合。但此時，即使當鹽水的溫度升回到共晶溫度以上，鹽水和固態NaCl的組合也將繼 續形成。注意這對應於相圖中恰好在共晶點右邊但在共晶溫度以上的區域，這裡表示鹽水 和固態NaCl*2H20形成。如果必要，則能將附加的鹽添加到混合物以提高泥漿的濃度，並確 保到達相圖的右側。隨著泥漿在蒸餾室5內混合，此刻泥漿混合物將繼續存在，其中泥漿將含有1)冰 晶，2)濃縮鹽水和3)固態礦物晶體的組合。即使當溫度上升到稍稍在共晶溫度以上時，混 合物中的冰晶也將繼續存在，並且，當攪拌該混合物時，更多的固態礦物或鹽晶也將繼續形 成，即只要鹽的濃度等級超過共晶濃度量_在溶解度線之下。
在一個實施例中，當泥漿沉澱在蒸餾室5中時，混合物的優選溫度將大約為負10攝氏度，其中冰粒將上升到頂部，而鹽粒將下落到底部，然後鹽水將開始在底部處的較高濃 縮的鹽水與頂部附近的較低濃縮的鹽水之間層分成梯度。注意，當鹽固化時，由於鹽固化並將它們從鹽水的液體部分中去除，所以液態鹽水 中的NaCl濃度很可能再次降低。也就是說，當鹽粒形成時，將它們有效地從鹽水的液體部 分中取出，因此，與先前相比，剩餘的鹽水將是較低濃縮的。這是泥漿將趨於保持處於上述 的平衡，而不是變得超濃縮的另一原因。因為除了 NaCl之外，海水還含有各種礦物，這些礦物具有不同的共晶溫度和濃度 等級，如上文所討論的，應給予如下不同的考慮基於這些差別，能看到不同的礦物將在不 同的溫度和濃度等級開始固化，而混合物的含水部分將取決於哪種礦物溶解在其中而在不 同的溫度開始凍結。因此，基於所用的溫度和濃度等級，能形成多種不同的成分，其中在某 種程度上，即通過達到了哪個溫度以及獲得了哪個濃度等級能在一定程度上對任何具體礦 物被固化並因此被提取進行控制和判定。例如，如果水溶液僅含有兩種礦物，諸如上文討論的，即NaCl和MgSO4,在海水的情 形中，NaCl比MgSO4大約多20倍，則可能出現如下情形當溶液的溫度降低到稍稍在0攝 氏度以下時，冰粒可開始形成，但當冰形成，並且溶液變得更加濃縮時，為了繼續形成冰，溫 度必須進一步即沿著冰凍線降低。儘管在溫度下降到NaCl的共晶溫度負21. 1攝氏度之前 將沒有固態NaCl形成，但是當溫度下降到負3. 9攝氏度以下時，基於MgSO4W共晶點，固態 MgSO4可開始形成。此外，由於NaCl是溶液中的主要溶質，所以可能的是溶液的冰形成特性 將更密切地遵從NaCl而不是MgSO4的冰凍線。因此，隨著冰的形成，並且溶液的NaCl濃度 的增加，冰將很可能在溶液的溫度和濃度等級更接近NaCl的冰凍線以下時形成，而例如在 此線以上時則不能形成，即使溶液的溫度和濃度等級在MgSO4的冰凍線以下。儘管如此，當 溫度在MgSO4的共晶溫度以下時，固態MgSO4顆粒很可能形成，然後當溫度下降到負21. 1攝 氏度時，固態NaCl將形成，即NaCl和水合NaCl (或NaCl*2H20)。由於這些原因，本發明預期的是各個蒸餾室5能設有使泥漿能達到不同溫度的冷 卻元件。同樣地，系統1能適於使得能使用不同的冷卻空氣溫度，其中通過控制泥漿所達到 的溫度，人們能控制被固化並因此提取的礦物的類型。在一個實施例中，不同的蒸餾室能在 不同的溫度下使用以產生彼此分離的不同礦物固體。此外似乎合適的是使第一蒸餾室處於 最高的溫度，然後使每個蒸餾室5逐漸變得更冷，從而首先固化的是那些能在相對較高的 溫度下提取的礦物，而留下在較冷溫度下固化的礦物，以後固化。這樣，能在逐漸更冷的溫 度下對鹽水進行處理，以基於礦物的共晶溫度進一步對這些礦物進行提取和分離。在此情 形中，可能適當的是為不同蒸餾室的每一個設置不同的收集罐，從而對於每個處理泥漿的 蒸餾室5，能對不同類型的礦物進行單獨去除、提取和收集，而不是合併到一個淤泥罐中。剩餘的討論將聚焦於相圖的具體特徵。圖16顯示了在38%的NaCl濃度處固相之 間具有進一步分離的相圖，其中在鹽的濃度低於38%處，具有液態鹽水和固態NaCl*2H20 ； 而在濃度高於38%處，具有固態NaCl*2H20和固態NaCl。圖16顯示在38%處具有另一相 界，其中具有位於38% NaCl處的飽和液態(L)鹽水以及固態水合鹽，NaCl*2H20。在38% 以上，具有兩種固態鹽NaCl*2H20和NaCl。上述討論假定在結晶的整個過程中保持平衡。這意味著隨著溫度下降和持續結晶，先形成的晶體繼續與液體起反應以產生均勻的晶體，所述晶體將繼續變得更富含鹽分。 此平衡過程在「相圖」中限定。如果不能保持此平衡，那麼將發生分級結晶並且必須不同地 使用相圖。
通過從溶液中上升來從液態鹽水中持續地取出淡水晶體。從鹽水中取出的淡水的 反應得以阻止，因此液態鹽水的成分將繼續沿著液相線、穿過共晶成分然後穿過固相線改 變。對餾分變得越來越小的液態鹽水的成分的這種變化的唯一限制是純鹽(NaCl)的成分。 此分級結晶掃過相圖並產生逐漸漂浮的冰層、未飽和鹽的液態鹽水層、飽和鹽的液態鹽水 層以及NaCl*2H20晶體(固態)和NaCl晶體(固態)層。
權利要求
一種礦物回收系統，包括脫鹽系統，所述脫鹽系統使用壓縮空氣來產生超冷空氣，所述超冷空氣能夠被釋放以使容器中的海水微滴閃凍，由此能夠產生淡飲用水和濃縮鹽水混合物；結晶室，所述結晶室用於從所述脫鹽系統引入所述濃縮鹽水混合物並將所述濃縮鹽水混合物與來自所述脫鹽系統的超冷空氣混合以形成超冷泥漿混合物，其中用於混合所述超冷泥漿混合物的攪拌器設置在所述結晶室的底部處或底部附近；至少一個蒸餾室，所述至少一個蒸餾室與所述結晶室連通，所述超冷泥漿混合物能夠分配到所述蒸餾室中，其中每個蒸餾室包括1)至少一個閥，用於將預定量的所述超冷泥漿混合物釋放到所述蒸餾室中；2)至少一個過濾器，用於從所述蒸餾室中去除冰粒；3)至少一個攪拌器，用於混合所述蒸餾室內的所述泥漿；4)至少一個鹽水出口，用於從所述蒸餾室中排出剩餘鹽水混合物；以及5)至少一個淤泥出口，用於從所述蒸餾室中排出剩餘淤泥混合物；槽或容器，通過所述過濾器去除的所述冰粒能夠放置在所述槽上，所述槽允許所述冰粒融化以產生相對清潔的水；以及關聯的儲水罐，用於儲存所述清潔的水。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述結晶室具有位於所述室的頂部處或頂部附 近的至少一個進口噴嘴，用於以噴霧的形式將所述濃縮鹽水混合物引入所述室中；以及至 少一個在中間定位的進口，用於將所述超冷空氣引入所述室中。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，至少一個通氣孔設置在所述室的頂部處或頂部 附近，所述通氣孔允許所述超冷空氣通過所述室向上循環，其中所述濃縮鹽水混合物能夠 從所述進口噴嘴向下噴射到向上循環的所述超冷空氣上。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，圍繞所述室的周界設置多個蒸餾室，並且其中設 置有閥控制系統，所述閥控制系統允許預定量的泥漿混合物分配到每個蒸餾室中。
5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述閥控制系統允許所述泥漿混合物以預定速 度接連地分配到圍繞所述室的周界的每個蒸餾室中，從而到第一蒸餾室已完成其循環並且 冰粒、鹽水混合物和淤泥混合物已從所述第一蒸餾室中去除時，來自所述室的更多的所述 泥漿混合物準備好分配到所述第一蒸餾室中。
6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述過濾器包括多個V形欄杆，所述欄杆使冰粒 能夠豎直向上漂浮並在所述欄杆之間穿過所述過濾器，但隨著冰粒開始結塊並在所述過濾 器之上形成冰塊，所述欄杆能夠用於從所述蒸餾室中提升所述冰塊並使所述冰塊能夠容易 地下滑到所述槽上。
7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述系統包括與所述鹽水出口連通的管，用於 將所述剩餘鹽水混合物從所述至少一個蒸餾室分配到用於儲存所述鹽水混合物的關聯鹽 水儲罐；以及與所述淤泥出口連通的管，用於將所述剩餘淤泥混合物從所述蒸餾室分配到 用於存儲所述淤泥混合物的關聯淤泥儲罐。
8.根據權利要求4所述的系統，其中，每個蒸餾室適於將容納在所述蒸餾室中的所述 泥漿混合物保持在預定溫度，從而能夠考慮到海水中含有的不同礦物的共晶溫度和成分， 這使不同的礦物能夠在不同的溫度下固化，這又允許從所述蒸餾室中去除和提取不同的礦 物。
9.一種從海水中去除和回收礦物的方法，包括使用具有壓縮機和膨脹器的脫鹽系統來產生超冷空氣，所述超冷空氣能夠用於使容器 中的海水微滴閃凍，由此能夠產生淡飲用水和濃縮鹽水混合物；使用結晶室，以用於從所述脫鹽系統引入所述濃縮鹽水混合物並將所述濃縮鹽水混合 物與來自所述脫鹽系統和/或其它超冷空氣源的超冷空氣混合以形成超冷泥漿混合物，其 中用於混合所述超冷泥漿混合物的攪拌器設置在所述結晶室的底部處或底部附近；使用與所述結晶室連通的至少一個蒸餾室，所述超冷泥漿混合物能夠分配到所述蒸餾 室中，其中，所述至少一個蒸餾室包括1)至少一個閥，用於將預定量的所述超冷泥漿混合物釋放到所述蒸餾室中；2)至少一個過濾器，用於從所述蒸餾室中去除冰粒；3)至少一個攪拌器，用於混合所述蒸餾室內的所述泥漿；4)至少一個鹽水出口，用於從所述蒸餾室中排出剩餘鹽水混合物和/或剩餘淤泥混合物；使用槽或容器，通過所述過濾器從所述蒸餾室去除的所述冰粒能夠放置在所述槽上， 所述槽允許所述冰粒融化以產生相對清潔的水，所述相對清潔的水能夠被輸送到關聯儲水 罐；從所述蒸餾室去除剩餘鹽水；以及從所述蒸餾室去除剩餘淤泥混合物並收集所述剩餘淤泥混合物中的礦物。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括使用位於所述結晶室的頂部處或頂部附 近的至少一個進口噴嘴，以噴霧的形式將所述濃縮鹽水混合物引入所述結晶室中；以及使 用至少一個進口，用於將所述超冷空氣引入所述結晶室中。
11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括使所述超冷空氣在所述室的頂部處或頂 部附近排出，以允許所述超冷空氣通過所述室向上循環，其中所述濃縮鹽水混合物能夠從 所述進口噴嘴向下噴射到向上循環的所述超冷空氣上。
12.根據權利要求9所述的方法，進一步包括圍繞所述室的周界設置的多個蒸餾室，其 中閥控制系統用於允許預定量的泥漿混合物分配到每個蒸餾室中。
13.根據權利要求12所述的方法，進一步包括使用所述閥控制系統以允許所述泥漿混 合物以預定速度接連地分配到圍繞所述結晶室的周界的每個蒸餾室中，從而到第一蒸餾室 已完成其循環並且泥漿混合物已被處理並從所述第一蒸餾室中去除時，來自所述室的更多 的所述泥漿混合物被分配到所述第一蒸餾室中。
14.根據權利要求9所述的方法，進一步包括設置具有多個V形欄杆的過濾器並且允許 所述泥漿混合物內的冰粒豎直向上漂浮並在所述欄杆之間穿過所述過濾器，然後允許所述 冰粒結塊並在所述過濾器之上形成冰塊，其中所述欄杆能夠用於從所述蒸餾室中提升所述 冰塊並能夠將所述冰塊從所述蒸餾室去除。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括允許所述冰塊從所述過濾器滑落到所述 槽上並且允許所述冰塊融化以形成清潔水，所述清潔水能夠被儲存在所述儲水罐中。
16.根據權利要求9所述的方法，進一步包括用於從所述蒸餾室去除所述剩餘鹽水的 另外的出口以及用於儲存所述剩餘鹽水的另外的鹽水儲罐。
17.根據權利要求9所述的方法，進一步包括用於從所述蒸餾室中去除所述剩餘淤泥混合物的另外的出口以及用於儲存所述剩餘淤泥的另外的淤泥儲罐，其中能夠從所述另外 的淤泥儲罐去除包含在所述剩餘淤泥中的固態礦物晶體。
18.根據權利要求12所述的方法，進一步包括將每個蒸餾室內的溫度保持在預定溫 度，從而能夠考慮到海水內含有的不同礦物的共晶溫度和成分，其中所述方法使所述泥漿 內的不同礦物能夠在不同的溫度下固化，這又允許從所述蒸餾室中去除和提取不同的礦 物。
19.根據權利要求18所述的方法，進一步包括將來自所述蒸餾室的每一個的所述淤泥 混合物儲存在不同的儲罐中，從而能夠從所述蒸餾室中的每一個去除和提取不同的礦物。
全文摘要
本發明涉及一種處理來自脫鹽系統的剩餘濃縮鹽水的礦物回收系統，其中將該鹽水以噴霧的形式引入結晶室中，並且其中通過將該鹽水與來自脫鹽系統的超冷空氣混合，微滴將閃凍並形成超冷泥漿混合物，其中用於混合該超冷泥漿的攪拌器設置在結晶室的底部處或底部附近。優選設置有多個蒸餾室，用於進一步地將水從濃縮鹽水中分離，以產生含有礦物固體的超濃縮淤泥，從鹽水中能將所述礦物固體去除並回收，用於商業目的。
文檔編號B01D9/02GK101820965SQ200880103185
公開日2010年9月1日 申請日期2008年6月17日 優先權日2007年6月25日
發明者保羅·利伯曼, 本·M·埃尼斯 申請人:本·M·埃尼斯;保羅·利伯曼