一种杂卤石溶浸剂及其应用的制作方法

本发明涉及盐化工
技术领域：
，尤其涉及一种杂卤石溶浸剂及其应用。
背景技术：
：杂卤石(k2so4·mgso4·2caso4·2h2o)是一种广泛分布在硫酸盐型钾盐矿床中的难溶性钾盐矿石，其钾含量(以k2so4计)高达28％。世界上杂卤石资源十分丰富，例如在中国西部柴达木盆地的大盐滩、大浪滩、察尔汗盐湖；四川盆地以及湖北江汉盆地等。对于缺钾的中国，杂卤石矿床开始成为一种宝贵的钾盐资源，并引起广泛高度重视。其中，埋藏深度过大(3～6千米)使得四川盆地和江汉盆地的杂卤石开采成为难题，开采实现度低。柴达木盆地大盐滩地区杂卤石埋深较浅(2～60米，多数分布在20米以浅)，开采难度相对较低。对于杂卤石开采方法研究，多集中于良好溶浸剂的选取及其实验研究，溶浸剂多选用化学试剂，对矿床进行注入后静态溶浸，一段时间后固液分离得到矿浆，蒸发制取钾盐。如四川百瑞德矿业有限公司发明了一种深部杂卤石原位溶浸方法，以及中国科学院青海盐湖研究所的一种杂卤石溶浸方法等，但他们的共同特点都是：配置一定浓度的化学溶液或者选取一定的单一饱和溶液，注入矿层中，静置一段时间后抽出矿浆，获取钾盐卤水。目前，对于采用溶浸法开采杂卤石，在配制溶浸剂时需要使用大量的淡水资源，对于本已极度干旱的柴达木盆地成为制约因素，从而使得该区杂卤石长期未得到有效开采。另外，目前的溶浸剂采用化学试剂配制，不仅成本较高同时还产生一定的污染。技术实现要素：鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种杂卤石溶浸剂及其应用，所述溶浸剂可以有效地对杂卤石进行溶浸，并且解决了杂卤石矿床分布区严重缺乏溶浸所需的淡水资源的问题。为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：本发明提供了一种杂卤石溶浸剂，其中，所述杂卤石溶浸剂包括油田水和酸类化学试剂，所述酸类化学试剂与所述油田水的体积比为1：10～20。其中，所述酸类化学试剂为稀盐酸和/或稀硝酸。其中，所述稀盐酸的浓度为5％～10％，所述稀硝酸的浓度为5％～10％。其中，所述油田水中至少包含有以下阳离子和阴离子：k+、na+、ca2+、mg2+、so42-、cl-以及hco3-。优选地，所述油田水中ca2+的含量与mg2+的含量的比值大于1。优选地，所述油田水中还添加有用于提升ca2+的含量与mg2+的含量的比值的化学试剂。优选地，所述化学试剂在所述油田水中的重量比例不大于5％。本发明还提供了如上所述的杂卤石溶浸剂在杂卤石开采工艺中的应用。有益效果：本发明采用油田水作为溶浸开采杂卤石的溶浸剂，可以有效地对杂卤石进行溶浸，其中加入酸类化学试剂，可以提高k+的浸出率。进一步地，采用油田水作为溶浸剂，一方面解决了杂卤石矿床分布区严重缺乏溶浸所需的淡水资源的问题，另一方面实现了油田水和杂卤石双重开采利用，解决了油田排水的困扰。附图说明图1为本发明实施例中对杂卤石进行溶浸时，实验例a1～a4对应的溶浸液中的k+含量的曲线图；图2为本发明实施例中对杂卤石进行溶浸时，实验例a2、a4和a5对应的溶浸液中的k+含量的曲线图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。对于采用溶浸法开采杂卤石，在配制溶浸剂时需要使用大量的淡水资源，严重缺水直接制约了干旱地区杂卤石的溶浸开采。具体地，对于柴达木盆地的杂卤石矿床，原本该区域的杂卤石埋深较浅(2～60米，多数分布在20米以浅)，开采难度相对较低，但是由于缺乏水资源，从而使得该区杂卤石长期未得到有效开采。在柴达木盆地及其周边区域，分布着多处油田，在石油开采的过程中不可避免的产生油田水。油田水是直接与油(气)层连通的地下水，它与油(气)组成统一的流体系统，油田水与油气一样存在于储集层的孔、洞、缝中。在一个油气藏中，通常都包含有油、气和水，按重力分异，气在上，油居中，水在下。油田水来源有：①残余水，或称沉积水：沉积物沉积时充填在颗粒间的孔隙水，沉积物深埋成岩后，水被保存在地层中；②渗入水：大气降水、地表水沿储集层露头或断层、裂隙渗入到储集层中的水；③深成水：来自地幔及地壳深处高温、高矿化度、饱含气体的地下水。石油的生成、运移、聚集以至逸散，都是在地下水存在的情况下发生的。石油开采过程中不可避免有油田水的放出，如果不加以处理必将对环境造成重大影响。传统的处理方法重在去除其中的油分，而忽视了油田水的其它利用价值。本申请的发明者们发现，采用从油田采集的油田水作为溶浸剂，可以有效地溶浸杂卤石，获取钾盐卤水。其中，所述油田水中至少包含有以下阳离子和阴离子：k+、na+、ca2+、mg2+、so42-、cl-以及hco3-。进一步地，发明者们发现，所述油田水中ca2+的含量(质量浓度)与mg2+的含量(质量浓度)的比值大于1时，可以提高钾离子的浸出率。因此，所述油田水中还可以添加有用于提升ca2+的含量与mg2+的含量的比值的化学试剂，例如氯化钙。优选的是，所述化学试剂在所述油田水中的重量比例不大于5％。下面是具体实施例。杂卤石的选取：本发明的具体实施例中选取柴达木盆地的昆特依矿区的杂卤石矿石，取样0.5kg，用玛瑙研钵研磨至50目(0.3mm)备用，用x’pertprox射线衍射仪进行矿物鉴定，结果显示：矿物中含杂卤石89％。以硝酸溶解杂卤石，用四苯硼钠重量法测定其钾含量为11.48％，与理论值相符。油田水的选取：本发明的具体实施例中选取青海冷湖油田的油田水，野外采集冷湖油田的油田水1l备用。其中，使用icap6500duo等离子体光谱仪测定油田水中的k+、na+、ca2+、mg2+、so42-，用银量法测定油田水中的cl-，盐酸滴定法测定油田水中的hco3-，测定离子含量结果见表1。表1冷湖油田水离子组分(g/l)k+na+ca2+mg2+so42‐cl‐hco3‐tds0.0458.771.831.030.0319.230.08931.26采用以上的杂卤石和油田水进行实验例a2和a4，同时采用以上的杂卤石和蒸馏水进行实验例a1和a3:a1、以蒸馏水为溶浸剂，在25℃的温度条件下，用50ml蒸馏水溶浸2g杂卤石。a2、以油田水为溶浸剂，在25℃的温度条件下，用50ml油田水溶浸2g杂卤石。a3、以蒸馏水为溶浸剂，在50℃的温度条件下，用50ml蒸馏水溶浸2g杂卤石。a4、以油田水为溶浸剂，在50℃的温度条件下，用50ml油田水溶浸2g杂卤石。每组实验取样4次，第1次在将溶浸剂倒入杂卤石粉末后，用玻璃棒轻搅3秒，静置15min，取样1ml。然后在电热恒温磁力搅拌水浴锅中开展实验，磁力搅拌转速设置为200转，分别在第3h、7h、15h时进行第2次、第3次和第4次取样，取样后均静置15min后取上层清液样品1ml。使用等离子体光谱仪测定清液样品中的k+含量，对a2和a4实验例测试所得k+含量进行校正(以溶浸液中的k+含量与油田水中k+含量相差减)，得到实验例所溶浸出的k+含量数据，参见表2。表2实验例a1～a4各个取样测试得到的k+含量(g/l)图1为实验例a1～a4中，在进行溶浸时，溶浸液中的k+含量的变化曲线图。参阅表2以及附图1：在25℃的温度条件下，以蒸馏水为溶浸剂倒入杂卤石粉末样品中搅拌三秒后静置20分钟，所取得的溶液中k+含量为1.630g/l，k浸出率达到35.5％；而同样条件下，以油田水为溶浸剂，溶浸溶液中k+含量为1.735g/l，k浸出率达37.8％。可见，油田水与杂卤石接触的瞬间，即展示出比蒸馏水更大的溶浸能力。在25℃的温度条件下，0～3h的时间内，k+浸出速率最快，至3h时蒸馏水可使k+浸出39.8％，油田水可使k+浸出45.4％。随后，浸出速率逐渐减缓，至15h蒸馏水浸出k+含量为1.927g/l，浸出率为41.9％。而15h内油田水可使杂卤石浸出k+离子含量至2.213g/l，浸出率为48.1％。由此可见，油田水具有优于蒸馏水的杂卤石k的溶浸能力。在50℃的温度条件下，0～7h时间内一直保持较高的k+浸出速率，远高于25℃下的k+浸出速率。至7h，蒸馏水和油田水溶浸液中k+含量分别为2.876和2.989g/l，浸出率分别为62.5％和65.0％。从7h开始，浸出速率减缓，至15h浸出k+含量分别为2.922g/l和3.061g/l，浸出率分别为63.5％和66.6％。在整个溶浸过程的不同阶段，油田水均表现出更好的溶浸能力。温度也是决定杂卤石溶浸效率的重要因素，50℃环境下k+溶出速率明显高于25℃环境下，具有很好的溶浸优势。并且在25℃常温环境下，油田水溶浸效率大大高于蒸馏水。综上所述，本发明中使用油田水作为溶浸剂，可以有效地溶浸杂卤石，获取钾盐卤水，为杂卤石的开采工艺提供了一种新的方向。采用油田水作为溶浸剂，一方面解决了杂卤石矿床分布区严重缺乏溶浸所需的淡水资源的问题，另一方面实现了油田水和杂卤石双重开采利用，解决了油田排水的困扰。尤其是针对相同或相近的地理区域中同时存在杂卤石矿床和油田的区域，例如本发明具体实施例中的柴达木盆地和青海油田，作为杂卤石溶浸剂的油田水可以就地取材，大大降低了杂卤石开采的成本。进一步地，本申请的发明者们发现，在前述的油田水中加入酸类化学试剂作为杂卤石溶浸剂，可以进一步提高k+的浸出率。具体地，所述酸类化学试剂与所述油田水的体积比可以选择为1：10～20。其中，所述酸类化学试剂为稀盐酸和/或稀硝酸；更具体地，所述稀盐酸的浓度可以选择为5％～10％，所述稀硝酸的浓度可以选择为5％～10％。具体地，本实施例中，将前述取样的油田水分出一部分，按照体积比为1：10加入浓度为5％的稀盐酸和浓度为5％稀硝酸混合溶液(稀盐酸和稀硝酸的体积比为1：1)，配置形成加酸油田水的杂卤石溶浸剂。采用加酸油田水作为杂卤石溶浸剂，参照前述实验例a2的条件进行以下的实验例a5。a5、以加酸油田水为溶浸剂，在25℃的温度条件下，用50ml加酸油田水溶浸2g杂卤石。参照前述实验例a2的方式，对实验例a5取样4次，第1次在将溶浸剂倒入杂卤石粉末后，用玻璃棒轻搅3秒，静置15min，取样1ml。然后在电热恒温磁力搅拌水浴锅中开展实验，磁力搅拌转速设置为200转，分别在第3h、7h、15h时进行第2次、第3次和第4次取样，取样后均静置15min后取上层清液样品1ml。使用等离子体光谱仪测定清液样品中的k+含量，进行校正(以溶浸液中的k+含量与原始油田水中k+含量相差减)，得到实验例a5所溶浸出的k+含量数据，参见表3。表3实验例a5各个取样测试得到的k+含量(g/l)图2为实验例a2、a4和a5中，在进行溶浸时，溶浸液中的k+含量的变化曲线图。参阅表2、表3以及附图2：在整个溶浸过程的不同阶段，加酸油田水相比于原始油田水均表现出更好的溶浸能力，进一步提高了k+的浸出率。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。当前第1页12