西藏当雄错盐湖位于藏北高原腹地西南处，该湖湖水类型属于中度碳酸盐型，湖水Mg/Li<0.1。原始湖水中富含Na、K、Br、B、Li、Rb等具有经济价值的元素，卤水经过日晒蒸发浓缩以后K、B、Li、Rb浓度显著增高，并达到工业开发品位。本文以西藏当雄错碳酸盐型低镁锂比盐湖卤水为对象，采用自主设计研发的热水太阳池提锂工艺，在继钾提取基础上针对富锂卤水中的锂进行提取研究。热水太阳池技术首次将地热资源和盐梯度太阳池结合，通过在盐梯度太阳池底部加设热交换器，利用地热水循环来对池内卤水进行加热，加速卤水升温，并最终获得高品位的碳酸锂。热水太阳池技术可以解决目前针对高原盐湖提锂过程中遇到的问题，如生产周期长、卤水温度低以及盐藻问题等，在不加入任何化学试剂的前提下，从卤水中提取碳酸锂。热水太阳池池壁由钢筋、混凝土和砖块垒砌而成，池壁与地平夹角为当雄错地区冬至日的太阳高度角，这样有利于加热池中的卤水在一天之内接受更多的太阳辐射；池底为长方形结构，长2m、宽1m；加热池内壁铺有10cm厚的保温材料。热水太阳池中的卤水分为下对流层（浓缩卤水层）、非对流层（盐梯度层）和上对流层（淡水层）三个部分。下对流层由富锂卤水组成，高矿化度的卤水可以吸收和储存来自热交换器和太阳辐射的热量；非对流层中卤水盐度从上至下呈指数递增，热量不易在这一层中穿透因而具有保温作用；上对流层由淡水组成，用来保护盐梯度层不被破坏。论文研究内容围绕热水太阳池展开，通过热、盐扩散研究、模拟提锂对比研究和热交换器研究对热水太阳池性能进行表征，并利用热水太阳池技术在当雄错盐湖现场进行提锂实验。首先通过对富锂卤水进行提锂实验，考察了热交换器在下对流层中的不同位置对温度分布的影响。当热交换器位于下对流层、距离底部5cm时，下对流层中的最大温差只有10℃，平均温度最高能达到55℃。此外，下对流层的温度分布还影响碳酸锂的结晶析出，通过实验发现碳酸锂在温度大于45℃的卤水中结晶较为理想。随着加热的进行，热水太阳池中的卤水温度分布会出现分异现象，并形成高温带和低温带。盐梯度层在热水太阳池中起着关键作用，实验对加设热交换器以后的卤水动态变化进行了考察和分析。实验结果显示在没有盐梯度层存在时，搅拌作用能够加速卤水升温，但同时由于水分蒸发导致NaCl、硫酸盐、碱类矿物因为过饱和而提前大量析出，最终使得析出的盐类矿物中碳酸锂含量下降；稳定的盐梯度层可以提高下对流层的平均温度，并改变碳酸锂的析出品位；实验中还发现盐梯度层的厚度对其保温作用有很大影响，厚度越厚保温效果越明显，下对流层中卤水的平均温度越高。通过对比50℃模拟太阳池提锂实验，探讨和分析了现场提锂实验中的共性和差异。实验对提锂完成后的卤水离子含量进行了对比研究，发现除Na⁺以外，其他离子含量均有降低，尤其是Li⁺和CO₃^2-。同时对Na⁺含量的不规律变化进行了讨论；通过对两次实验的矿物鉴定发现，现场实验析出的盐类矿物中碳酸锂含量要高于50℃模拟实验。热交换器是热水太阳池的核心部件，选择间壁式热交换器有利于我们针对热水太阳池结构进一步开展实验。针对间壁式热交换器的结构特点设计了L4（32）类型的正交实验，分别对影响热交换效率的三个因素热交换器材料、热交换管形状以及管道内部热水流速进行考察和分析。实验结果显示不锈钢材料的性能要高于PERT材料；使用“回”形加热器要比使用“U”形加热器效率高一点，但是程度不明显；热水在加热管内的流速同样会影响热交换器的效率，流速越大，加热效率越高。同时通过正交实验中的R极值进行分析后认为：在影响热交换器热交换效率高低的这三个因素中，材料因素>流体流速>加热管形状。