采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法

文档序号:3460802阅读:244来源:国知局
专利名称:采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法
技术领域
本发明涉及盐湖卤水的开发利用工艺,尤其涉一种采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法。
背景技术
我国青藏高原上有数量众多的盐湖。其中青海柴达木地区盐湖如察尔汗盐湖、大柴旦盐湖、东西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、尕斯库勒盐湖等,经过国家几十年的大量投资,基础设施如公路、铁路、电力、水资源等条件较好,已经开发或已具备开发条件,其中察尔汗盐湖已成为我国最大的盐湖钾肥生产基地。在这些盐湖的开发中,人们坚持不懈地试图实现钾、锂、硼、镁、钠等资源的综合利用,有些技术已成功实现工业性试生产,但真正实现大规模工业生产的只有钾肥,钠盐、镁盐系列产品的生产初具规模,但硼、锂的生产依然困难重重。西藏地区盐湖开发条件异常恶劣,时至今日除盐湖固体硼矿及扎布耶碳酸盐型卤水锂矿得到部分开发外,还没有卤水综合开发的成功实例,主要原因在于:海拔高,西藏盐湖一般海拔在4000 5000m范围,高者达5000m以上,自然环境极其恶劣,生态环境非常脆弱,环保要求高;交通不便,西藏地区盐湖交通条件极差,远离国道,条件最好的也只有沙石路可以到达,而且远离产品市场消费区域,运距最短也有2000km,大部分在3000km以上;基础设施基本空白,远离电网,没有建设大规模化工厂的条件,方圆数百公里没有化工企业和可供利用的辅助设施。但高原盐湖地区具有日照时间长,年温差和昼夜温差大,干旱少雨,风大等有利自然条件,本发明旨在充分利用高原盐湖地区的自然能资源,在盐湖现场低成本地实现有益元素的富集分离,以便将高品位矿运往具备加工能力的地方加工成产品。

发明内容
为此,本发明采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法,充分利用盐湖地区天然的自然条件、节能、环保,且可适合应用在完全没有建设化工生产装备的条件的盐湖地区。一种采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法,其包括步骤:第一步,将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发,通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量,使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态,且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L ;第二步,将上述氯化钠饱和状态且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L的卤水导入第一冻硝池,在高原 冬季的温度环境下,卤水的温度为-30°C 0°C时进行冷冻处理,析出芒硝,控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L 7g/L,进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤,固体留在第一冻硝池中;第三步,将析出芒硝后的卤水导入钠盐池,在高原春夏季的温度环境下,卤水的温度为0°C 40°C时蒸发析出氯化钠,当开始析出钾盐时进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤,固体留在钠盐池中;第四步,对析出氯化钠后的卤水导入钾盐池,首先析出钾石盐,随着蒸发的进行,当开始析出光卤石时固液分离,将析出钾石盐后的卤水导入光卤石池中,继续蒸发析出光卤石,光卤石析出完成后进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤;第五步,将第四步固液分离后的卤水导入泻利盐池,蒸发处理析出泻利盐,控制溶液中锂离子浓度大于或等于6g/L后进行固液分离,固液分离后的卤水为高氯化镁含量的卤水,进入下一步骤,固体导入第二冻硝池中;第六步,提供盛放芒硝的除镁池,将第五步的高氯化镁含量的卤水导入除镁池中与芒硝混合反应,析出钠盐和镁盐,控制溶液中镁锂比小于或等于8:1时进行固液分离,固液分离后的卤水为富硼锂卤水进入下一步骤,固体导入所述第二冻硝池中;第七步,提供盛放水或原始卤水硼矿池,将第六步固液分离后的富硼锂卤水蒸发到硼或锂元素的含量达到预定值时时导入硼矿池与所述淡水或稀卤水混合反应,析出硼矿,当开始析出锂盐时固液分离,固液分离后的卤水为富锂卤水进入下一步骤,固体留在硼矿池中;第八步,将第七步固液分离后的富锂卤水导入锂盐池中,蒸发析出锂盐,当锂盐析出完成后进行固液分离;第九步,将第八步固液分离后的卤水导入第六步的除镁池中并重复第六步至第八步的工艺步骤预定次数,当卤水中的元素达到预定含量后进行分离。可选地,所述高原硫酸盐型盐湖原始卤水的组成为=B2O3为0.1 3g/L,Li为
0.1 2g/L,K 为 I 25g/L,Na 为 10 120g/L,Mg 为 10 120g/L,SO广为 I 40g/L,Br 为 0.01 0.50g/L, Cl 为 90 300g/L。可选地,所述第二步中,在高原冬季的温度环境下,卤水的温度为-30°C -20°C的条件下进行冷冻析出芒硝,固液分离后的卤水中硫酸根离子的含量减少90%以上。可选地,利用所述第四步得到的钾石盐和光卤石分别与水反应制备氯化钾。可选地,所述第六步中的芒硝采用第一冻硝池中的芒硝或采用第二冻硝池生成的芒硝,所述芒硝为固体芒硝或芒硝水溶液。可选地,所述第六步中高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应的温度控制在_5°C 40。。。可选地,所述第七步中,所述蒸发到锂或硼的含量达到预定值的富硼锂卤水与水或原始卤水的体积比为50% 500%。可选地,在第七步中,将第六步得到的富硼锂卤水蒸发到锂离子浓度为6g/L 15g/L时与所述淡水或原始卤水混合反应。可选地 ,在第七步中,将第六步得到的富硼锂卤水蒸发到以B2O3计的硼的浓度大于或等于20g/L时与所述淡水或原始卤水混合反应。可选地,所述第八步中,在-10°C 50°C的温度环境下,通过自然升温-蒸发法将锂以Li2SO4.H2O的形式结晶析出。与现有技术相比,本发明具有以下优点: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,将天然硫酸盐型盐湖卤水钠、钾、镁、硼、锂等有用元素进行高品位富集分离。此工艺开发盐湖的结果是:开发后的盐湖中只是有益元素被提取出来,盐湖地区的环境条件不变。其次,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,以及雨水等天然资源。再次,本发明就地循环,利用盐湖自产芒硝、水氯镁石、泻利盐等物质的特性,通过冷冻、稀释、蒸发等过程,实现钾肥、硼矿、高品位锂矿的生产。最后,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。其中控制冷冻除硝、水化分解得到高品位固体硼矿、钾石盐混矿生产高纯度氯化钾等工艺在其它硼锂盐湖的开发利用上也具有借鉴意义。
具体实施例方式为使本发明的目的、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。本发明采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法具体分步骤描述如下:第一步:将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发,通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量,使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态,且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L。本发明所用的硫酸盐型盐湖卤水可以为任一高原型硫酸盐型盐湖卤水,例如青藏高原、安第斯高原等,只要所用硫酸盐型盐湖卤水的组成满足下表一中所述的组成即可。表一
权利要求
1.一种采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法,其包括步骤: 第一步,将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发,通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量,使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态,且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L ; 第二步,将上述氯化钠饱和状态且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L的卤水导入第一冻硝池,在高原冬季的温度环境下,卤水的温度为_30°C 0°C时进行冷冻处理,析出芒硝,控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L 7g/L,进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤,固体留在第一冻硝池中; 第三步,将析出芒硝后的卤水导入钠盐池,在高原春夏季的温度环境下,卤水的温度为(TC 40°C时蒸发析出氯化钠,当开始析出钾盐时进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤,固体留在钠盐池中; 第四步,对析出氯化钠后的卤水导入钾盐池,首先析出钾石盐,随着蒸发的进行,当开始析出光卤石时固液分离,将析出钾石盐后的卤水导入光卤石池中,继续蒸发析出光卤石,光卤石析出完成后进行固液分离,固液分离后的卤水进入下一步骤; 第五步,将第四步固液分离后的卤水导入泻利盐池,蒸发处理析出泻利盐,控制溶液中锂离子浓度大于或等于6g/L后进行固液分离,固液分离后的卤水为高氯化镁含量的卤水,进入下一步骤,固体导入第二冻硝池中; 第六步,提供盛放芒硝的除镁池,将第五步的高氯化镁含量的卤水导入除镁池中与芒硝混合反应,析出钠盐和镁盐,控制溶液中镁锂比小于或等于8:1时进行固液分离,固液分离后的卤水为富硼锂卤水进入下一步骤,固体导入所述第二冻硝池中; 第七步,提供盛放淡水或原始卤水硼矿池,将第六步固液分离后的富硼锂卤水蒸发到硼或锂元素的含量达到预定值 时时导入硼矿池与所述淡水或稀卤水混合反应,析出硼矿,当开始析出锂盐时固液分离,固液分离后的卤水为富锂卤水进入下一步骤,固体留在硼矿池中; 第八步,将第七步固液分离后的富锂卤水导入锂盐池中,蒸发析出锂盐,当锂盐析出完成后进行固液分离; 第九步,将第八步固液分离后的卤水导入第六步的除镁池中并重复第六步至第八步的工艺步骤预定次数,当卤水中的元素达到预定含量后进行分离。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述高原硫酸盐型盐湖原始卤水的组成为:B2O3 为 0.1 3g/L, Li 为 0.1 2g/L, K 为 I 25g/L, Na 为 10 120g/L, Mg 为 10 120g/L, SO广为 I 40g/L,Br 为 0.01 0.50g/L, Cl 为 90 300g/L。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第二步中,在高原冬季的温度环境下,卤水的温度为-30°C -20°C的条件下进行冷冻析出芒硝,固液分离后的卤水中硫酸根离子的含量减少90%以上。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:利用所述第四步得到的钾石盐和光卤石分别与水反应制备氯化钾。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第六步中的芒硝采用第一冻硝池中的芒硝或采用第二冻硝池生成的芒硝,所述芒硝为固体芒硝或芒硝水溶液。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第六步中高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应的温度控制在_5°C 40°C。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第七步中,所述蒸发到锂或硼的含量达到预定值的富硼锂卤水与淡水或原始卤水的体积比为50% 500%。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于:在第七步中,将第六步得到的富硼锂卤水蒸发到锂离子浓度为6g/L 15g/L时与所述淡水或原始卤水混合反应。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于:在第七步中,将第六步得到的富硼锂卤水蒸发到以B2O3计的硼的浓度大于或等于20g/L时与所述水或原始卤水混合反应。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第八步中,在-10°C 50°C的温度环境下,通过自然升温-蒸发法将锂以`Li2SO4.H2O的形式结晶析出。
全文摘要
一种采用自然能富集分离硫酸盐型盐湖卤水中有益元素的方法,包括步骤将硫酸盐型盐湖卤水导入预晒池,调节钠离子的浓度至氯化钠饱和状态;将上述卤水导入芒硝池,在冬季冷冻析出芒硝,当卤水中硫酸根的浓度为1g/L~7g/L固液分离;将析出芒硝后的卤水在春夏季蒸发析出氯化钠,开始析出钾盐时固液分离;析出氯化钠后的卤水进行除钾处理;将除钾后的卤水蒸发析出泻盐,当锂离子浓度在6g/L以上后固液分离,卤水为高氯化镁含量的卤水;将高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应,析出钠盐和镁盐,当溶液中镁锂比在8∶1以下时固液分离;将除镁后的卤水蒸发到锂离子浓度为6g/L~15g/L时与水反应析出硼矿,开始析出锂盐时固液分离;将析出硼矿的卤水蒸发析出锂盐。
文档编号C01F5/30GK103224244SQ20131012497
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月11日 优先权日2012年10月18日
发明者李武, 董亚萍, 乔弘志, 孟庆芬, 边绍菊, 刘鑫, 高丹丹, 唐梓, 于洪, 肖树阳, 彭娇玉 申请人:中国科学院青海盐湖研究所, 西藏阿里旭升盐湖资源开发有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1