利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法
【专利摘要】一种利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法，其包括步骤：碳酸盐型盐湖卤水处理得到卤水A，卤水A中Li不会以碳酸锂形式大量析出，或者Li含量小于或等于2.5g/L；硫酸盐型盐湖卤水处理得到卤水B，卤水B中Mg含量大于或等于10g/L；将卤水A、卤水B混合反应后，固液分离得卤水C；将卤水C自然蒸发，固液分离得到卤水D；将卤水D冷冻处理，固液分离得到卤水E；将卤水E自然蒸发，固液分离得到卤水F；将卤水F自然蒸发析出钾石盐。
【专利说明】利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高原盐湖卤水的开发利用工艺，尤其涉及一种利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法。
【背景技术】
[0002]我国有千余个大小不等的盐湖，主要分布于我国西南部的青藏高原，北部的内蒙古高原及西北部新疆地区。我国钾的储量98%产于盐湖之中，然而我国又是个贫钾之国，因此，盐湖钾盐的研究与开发成为国家一项重要的科学计划之一。 [0003]按卤水类型分，世界上盐湖大致可以分为碳酸盐型、硫酸盐型、氯化物型和硝酸盐型几个大类。富硼锂碳酸盐型盐湖是资源价值较高的一种。目前，碳酸盐型富硼锂盐湖(以西藏结则茶卡盐湖为例)卤水自然蒸发(室内)结晶路线是:石盐，钾石盐，钾石盐+碳酸锂，钾石盐+碳酸锂+钾芒硝，碳酸锂+钾芒硝+硼砂，按此结晶路线，在钾盐阶段，析出的固相有钾石盐、钾芒硝、硫酸钾等，这些钾混盐中的钾品位富集到较高程度非常困难，即，钾元素要以单一盐矿形式被分离非常困难。
[0004]此外，高原盐湖地区环境恶劣，例如扎布耶、结则茶卡两湖海拔均在4500m左右，所处环境气候恶劣，生态环境极其脆弱，不宜人居，社会经济发展水平极低，工业、能源、交通基本处于空白状态；产品远离市场，例如同样的产品，在格尔木地区利润丰厚，而在西藏地区，即使不考虑恶劣条件下价格成本的增加，仅运输成本的增加就使的产品利润大幅降低甚至会变成亏损，因此，以现有方法来开发这些盐湖，将困难重重。
[0005]本发明旨在将碳酸盐型盐湖卤水和硫酸盐型盐湖卤水进行混合开发，从而提高钾盐富集程度、简化钾盐的析出形式；同时本发明将长期以来人们所认为的高原盐湖地区的恶劣气候环境作为有利的自然条件加以利用，即利用海拔高，日照强，风速大，蒸发强烈，昼夜温差和年温差大，冬季寒冷干燥，夏季炎热有雨等自然条件，最终实现从混合卤水中制备单一形式的钾石盐矿。
【发明内容】
[0006]为此，本发明提供一种利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法。
[0007]一种利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法，其包括步骤:
[0008]第一步，碳酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Li含量小于或等于2.5g/L时，或者卤水中析出的固体矿中碳酸锂含量小于或等于0.5%时，该阶段的卤水称作卤水A ；
[0009]第二步，硫酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Mg含量大于或等于10g/L，该阶段的卤水称作卤水B ；
[0010]第三步，将卤水A与卤水B在-10°c~40°C时混合，混合比例按照卤水B中的镁离子与卤水A中碳酸根离子的物质的量比为1:1~2:1计量，充分混合反应、陈化后，固液分离得卤水C ；[0011]第四步，将卤水C在高原春夏季的温度环境下进行自然蒸发，析出氯化钠和少量残余的含镁碳酸盐，当卤水C中硫酸根为5g/L~40g/L时进行固液分离得到卤水D ；
[0012]第五步，将卤水D导入冻硝池中，在高原冬季的温度环境下进行冷冻处理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L~7g/L时进行固液分离得到卤水E ；
[0013]第六步，将卤水E导入钠盐池，在高原春夏季的温度环境下蒸发析出氯化钠，当开始析出钾盐时进行固液分离得到卤水F ；[0014]第七步，将卤水F导入钾盐池，在高原春夏季的温度环境下进行自然蒸发，析出钾石盐，随着蒸发的进行，当开始析出含锂的矿物时固液分离得到钾石盐。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0016]首先，本发明属于环保工艺，整个工艺流程中，没有额外引入任何化学物质，完全利用高原盐湖地区天然的温度条件，根据相分离原理，将卤水中的有益元素进行逐步分离。
[0017]其次，将碳酸盐型盐湖卤水和硫酸盐型盐湖卤水进行混合利用，将两种卤水蒸发到不同阶段，并根据两种卤水的组成特点，控制该二者的混合比例，经过充分陈化后去除混合卤水中大量镁元素，对后续钾元素的富集具有关键的作用。
[0018]再其次，在高原春夏季的温度环境下自然蒸发，并有意识的控制卤水中硫酸根的含量在5g/L~40g/L范围内，确保冬季冻硝的质量，从而大量去除齒水中的硫酸根。
[0019]再次，在冬季冷冻析出芒硝的步骤中，有意识的控制硫酸根离子的含量，即，控制卤水中硫酸根浓度在lg/L~7g/L范围内，使得卤水中钾元素在后续工艺中以单一形式的钾石盐析出。
[0020]最后，本发明实现了节能，除了必要的导卤、运输、生活所需能源外，本工艺所利用的能源主要是自然能，例如冬季的冷能，春夏季节的太阳能，还有风能，以及雨水等自然资源。由于对化工生产装备几乎无要求，因此本发明的工艺既可以应用在完全没有建设化工生产装备的条件地区实现清洁环保、低能耗生产，也可以应用在外部条件较好的盐湖地区实现清洁生产。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]本发明提供一种利用碳酸盐型盐湖卤水与硫酸盐型盐湖卤水的混合卤水制备钾石盐矿的方法。本方法旨在利用高原盐湖地区的自然条件，例如日照时间长，年温差和昼夜温差大，干旱少雨，风大等，来实现混合卤水中钾石盐矿的制备，从而为后续工业氯化钾的生产做原料的储备。
[0023]本方法具体分步骤描述如下:
[0024]第一步，碳酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Li含量小于或等于2.5g/L时，或者卤水中析出的固体矿中碳酸锂含量小于或等于0.5%时，该阶段的卤水称作卤水A。
[0025]具体为:将碳酸盐型盐湖原始卤水在春夏季节进行自然蒸发，析出石盐、钾石盐，控制溶液中硫酸根离子的浓度在5g/L~40g/L，进行固液分离；然后，将固液分离后的卤水在高原冬季的温度环境下进行冷冻处理，析出包含芒硝、水碱以及少量硼砂的混合碱，控制溶液中硫酸根的浓度为lg/L~7g/L或碳酸根离子的浓度为15g/L~50g/L时固液分离；然后将析出芒硝、水碱以及少量硼砂后的卤水在春夏季节进行自然蒸发，析出钾石盐，当溶液中锂含量小于或等于2.5g/L时,或者卤水中析出的固体矿中碳酸锂含量小于或等于0.5%时(即卤水中Li开始以碳酸锂形式大量析出前)，处理到该阶段的碳酸盐型卤水称作卤水A0
[0026]第二步，硫酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Mg含量大于或等于10g/L，该阶段的卤水称作卤水B。
[0027]具体为:将硫酸盐型盐湖原始卤水在春夏季节进行自然蒸发至氯化钠饱和状态，控制溶液中硫酸根离子的浓度在25g/L~70g/L，进行固液分离；然后，将固液分离后的卤水在高原冬季的温度环境下进行冷冻处理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根的浓度为lg/L~7g/L时固液分离；然后将析出芒硝后的卤水在春夏季节进行蒸发，控制溶液中镁的含量，当溶液中镁含量大于或等于10g/L时，处理到该阶段的卤水称作卤水B。
[0028]第三步:将齒水A与齒水B在-10°C~40°C时混合，混合比例按照齒水B中的镁、钙离子与卤水A中碳酸根离子的物质的量比为1:1~2:1计量，充分混合反应后，陈化约I~20天，固液分离得到镁的碳酸盐和卤水C。
[0029]上述卤水A的组成如表一所述:
[0030]表一
[0031]
【权利要求】
1.一种利用自然能从混合卤水中制备钾石盐矿的方法，其包括步骤: 第一步，碳酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Li含量小于或等于2.5g/L时,或者齒水中析出的固体矿中碳酸锂含量小于或等于0.5%时,该阶段的齒水称作卤水A ； 第二步，硫酸盐型盐湖卤水依次经过蒸发、冷冻、蒸发处理，当卤水中Mg含量大于或等于10g/L时，该阶段的卤水称作卤水B ； 第三步，将卤水A与卤水B在-10°C~40°C时混合，混合比例按照卤水B中的镁离子与卤水A中碳酸根离子的物质的量比为1:1~2:1计量，充分混合反应、陈化后，固液分离得卤水C ； 第四步，将卤水C在高原春夏季的温度环境下进行自然蒸发，析出氯化钠和少量残余的含镁碳酸盐，当卤水C中硫酸根为5g/L~40g/L时进行固液分离得到卤水D ； 第五步，将卤水D导入冻硝池中，在高原冬季的温度环境下进行冷冻处理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L~7g/L时进行固液分离得到卤水E ； 第六步，将卤水E导入钠盐池，在高原春夏季的温度环境下蒸发析出氯化钠，当开始析出钾盐时进行固液分离得到卤水F ; 第七步，将卤水F导入钾盐池，在高原春夏季的温度环境下进行自然蒸发，析出钾石盐，随着蒸发的进行，当开始析出含锂的矿物时固液分离得到钾石盐和卤水G。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:该方法进一步包括第八步，将第七步得到的卤水G和高镁卤水混合,混合比例按照高镁卤水与卤水G组成的混合卤水中镁离子与钾离子的物质的量之比为1.5:1~5: 1来计量；在高原春夏季的温度环境下，卤水温度为0°C~40°C时进行自然蒸发，析出钾石盐矿，当溶液中硼浓度以B2O3计大于或等于1%时进行固液分离，得到钾石盐矿。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述卤水A的组成为=B2O3为0.01~3g/L，Li 为 0.01 ~2g/L，K 为 0.1 ~30g/L，Na 为 10 ~120g/L，Mg 为 0.01 ~20g/L，SO4 为 I ~40g/L, CO3 为 I ~120g/L, Br 为 0.01 ~0.50g/L, Cl 为 20 ~300g/L。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述卤水B的组成为=B2O3为0.01~3g/L，Li 为 0.01 ~2g/L，K 为 0.1 ~30g/L，Na 为 0.5 ~70g/L，Mg 为 10 ~120g/L，S04 为 0.1 ~40g/L, Br 为 0.01 ~0.50g/L, Cl 为 20 ~300g/L。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中陈化时间为I~20天。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原春夏季的温度环境下，卤水的温度为(TC~40°C。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第四步得到的卤水D中硫酸根离子与钠离子的物质的量比为0.1~I。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原冬季的温度环境下，卤水的温度为-30°C~O°C时进行冷冻处理析出芒硝。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于:所述冷冻处理析出芒硝后，固液分离得到的卤水E相对于卤水D中硫酸根离子的含量减少70%以上。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第七步得到的钾石盐矿在高原盐湖地区就地与水反应制备工业氯化钾。
【文档编号】C01D5/00GK103539161SQ201310573838
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】董亚萍, 李武, 乔弘志, 朱成财, 孟庆芬, 曾云, 朱贤麟, 郝勇, 柳拓, 于圣民, 唐梓, 高丹丹, 刘鑫, 边绍菊 申请人:中国科学院青海盐湖研究所, 西藏国能矿业发展有限公司