从高原碳酸盐型卤水中制备硼砂矿的方法
【专利摘要】一种从高原碳酸盐型卤水中制备硼砂矿的方法，碳酸盐型原始卤水A在秋冬季之前进行蒸发，调节锂离子浓度，使锂离子不以矿物的形式析出，当锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L时导入深池盐田中继续蒸发；温度为?15℃～?5℃时，大量十水芒硝先析出，锂离子浓度迅速上升，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时，锂离子浓度上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离得到卤水B；将卤水B升温至20℃～60℃，析出第一批碳酸锂精矿，固液分离得到第一批碳酸锂精矿和卤水C；将卤水C在?20℃以下继续冷冻析出混合盐I，碳酸根浓度降低到15g/L以下时，锂离子浓度升至2g/L以上时固液分离得到混合盐I；将混合盐I和淡水或稀卤水进行混合，混合盐I中的可溶物充分溶解后固液分离，得到的不溶物为硼砂矿。
【专利说明】
从高原碳酸盐型面水中制备棚砂矿的方法
技术领域
[0001] 本发明设及碳酸盐型面水的开发利用方法，尤其设及一种从高原碳酸盐型面水中 制备棚砂矿的方法。
【背景技术】
[0002] 开发西藏地区盐湖资源最困难的是无法在湖区建设化学加工厂，而且，距离具备 工业加工能力的地方遥远，因此，只能在湖区获取高品位矿物后运出加工，其核屯、就是要利 用当地自然环境通过修建盐田来得到系列盐田矿物。
[0003] 西藏富棚裡盐湖主要有碳酸盐型和硫酸盐型两大类。前期，针对硫酸盐型富棚裡 盐湖的开发，提出了冷冻除硝-蒸发析钟-稀释成盐析棚-蒸发析裡的主体工艺。而对碳酸盐 型富棚裡盐湖的开发，面临的问题是由于碳酸裡的溶解度性质，难于将碳酸裡富集到较高 浓度，扎布耶开发的工艺是利用冷冻除硝-蒸发富集裡-利用太阳池升溫析碳酸裡的工艺， 该工艺实现了全清洁生产，得到了较好的碳酸裡矿物，但面水中裡离子富集程度较低，限制 了裡析出的收率;太阳池操作繁琐，生产周期长;除裡外其它资源均未得到利用。借助结则 茶卡(碳酸盐型）和龙木错(硫酸盐型)两湖就近(直线距离约70km)的地理位置，开发的利用 碳酸盐型和硫酸盐型两种富棚裡盐湖面水禪合工艺，可W解决硫酸盐型盐湖儀/裡比高、碳 酸盐型盐湖裡难于富集的问题，并将裡富集到较高浓度，但一方面，具有运种难得环境条件 的两种盐湖数量毕竟有限；另一方面，两种盐湖禪合开发时消耗大量碳酸根，并产生较大量 的碳酸儀，导致碳酸盐型盐湖中能提供生产碳酸裡的碳酸根不一定充足，对盐湖资源的稳 定生产造成一定影响。因此，尽量仅利用碳酸盐型棚裡盐湖中自身的元素，实现循环式生 产，并摆脱对其它资源的依赖，是西藏高原碳酸盐型盐湖资源开发的极好途径。
【发明内容】
[0004] 为此，本发明提供一种从高原碳酸盐型面水中制备棚砂矿的方法。
[0005] -种从高原碳酸盐型面水中制备棚砂矿的方法，其包括步骤：
[0006] 第一步，碳酸盐型原始面水A在秋季之前，进行蒸发浓缩，并根据环境条件的变化， 不断向蒸发浓缩面水中导入淡水或稀面水W调节裡离子浓度，使得裡离子不W矿物形式析 出，当面水中裡离子浓度达到1.2g/L~1.8g/L时，将面水导入深度大于或等于2m的深池盐 田中继续蒸发浓缩，；
[0007] 第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境溫度为-15Γ~-5Γ时，大量十水芒 硝优先析出，随着溫度继续降低和结晶水的析出，棚砂、氯化钢、氯化钟也W含水盐或简单 盐的形式析出，在此情况下，面水中裡离子浓度迅速上升，W面水中硫酸根离子浓度为控制 指标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L~7g/L时，面水中裡离子浓度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分离后得到富裡碳酸盐面水B和芒硝矿；
[000引第Ξ步，将第二步得到的富裡碳酸盐面水B导入升溫系统中升溫至20°C~60°C，析 出第一批碳酸裡精矿，待面水中裡浓度降至Ig/L~2g/L时固液分离得到第一批碳酸裡精矿 和面水c;
[0009] 第四步，将面水c在-20°CW下的溫度下继续冷冻析出w碳酸钢和棚砂为主的混合 盐I，碳酸根浓度降低到15g/LW下时，裡离子浓度升至2g/LW上时，进行固液分离得到混合 盐I和面水D;
[0010] 第五步，将第四步得到的混合盐I和淡水或稀面水进行混合，使得所述混合盐I中 的可溶物充分溶解后固液分离，得到的不溶物为棚砂矿，该棚砂矿中B2化含量大于22%。
[0011] 优选地，所述第五步中，所述淡水或稀面水的加入量为所述混合盐I质量的30%~ 100%。
[0012] 优选地，所述第一步中，当面水中裡离子浓度接近1.5g/L时，将面水导入所述深度 大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩。
[0013] 优选地，所述第一步中，当季节处于秋季时，环境溫度较高，面水最低溫度在5 °C W 上时，将裡离子浓度控制在接近1.2g/L( 1.2g/L~1.5g/L)导入深池盐田。
[0014] 优选地，所述第一步中，当季节处于秋季时，环境溫度较低，面水最低溫度在(TCW 下时，将裡离子浓度控制在接近1.8g/L( 1.5g/L~1.8g/L)导入深池盐田。
[001引优选地，所述第一步中，当季节转入秋季，气溫开始降低时，面水最低溫度在(TC~ 5°C，将裡离子浓度在接近1.2g/L( 1.2g/L~1.5g/L)的面水先导入深度小于或等于0.5m的 浅池盐田中继续蒸发浓缩，蒸发至面水中裡离子浓度接近1.8g/L(1.5g/L~1.8g/L)时导入 深池。
[0016] 优选地，所述第Ξ步中面水B导入的升溫系统为太阳能升溫系统，在该太阳能升溫 系统中升溫过程包括W下步骤:将面水B在太阳能升溫系统中自上而下喷出，同时将100°C ~200°C的热空气与所述面水B相向或相交的方式导入，使得面水B和热空气W相对或相交 运动的形式进行热交换，从而面水溫度迅速上升至20°C~60°C并流入保溫池中；将所述面 水在保溫池中保溫2~48小时，不断析出碳酸裡，待面水中裡离子浓度降至Ig/L~2g/L时固 液分离得到碳酸裡精矿。
[0017] 优选地，所述第Ξ步中面水B导入的升溫系统为溫棚池，在该溫棚池中升溫过程包 括W下步骤:提供一溫棚池，该溫棚池包括池体及封闭该池体的透光罩，沿该池体的长度方 向，该池体的宽度逐渐减小，且该池体的深度逐渐增加，该溫棚池内的溫度比外界溫度高20 °C~50°C;在秋冬季节且环境溫度-30°C~0°C时，将面水B沿所述溫棚池的长度方向且自池 体的宽度大的一端导入所述溫棚池，所述面水B在该溫棚池的池体的宽度大且深度浅的区 域进行快速换热、快速升溫，并快速析出碳酸裡，当面水B到达该溫棚池的池体的宽度小且 深度深的区域，面水B经过充分换热溫度达到稳定，并析出大量碳酸裡，待面水中裡浓度降 至Ig/L~2g/L时固液分离得到碳酸裡精矿。
[001引优选地，所述第Ξ步中面水B在升溫系统中升溫至40°C~50°C。
[0019] 优选地，所述第Ξ步中，通过限制升溫系统中水量的蒸发率低于10%，得到的第一 批碳酸裡精矿的品位达到90% W上;所述第五步中，通过限制升溫系统中水量的蒸发率低 于10%，得到的第二批碳酸裡精矿的品位达到90% W上。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0021] (1)本发明W碳酸盐型原始面水为基础，通过控制蒸发进程来实现快速富集裡离 子的目的，完全利用碳酸盐型盐湖面水中自身的元素，未额外引入任何其他试剂，实现清 洁、环保式生产，摆脱了对其它资源的依赖。
[0022] (2)在蒸发浓缩到裡离子浓度达到1.2g/L~1.8g/L后进入深池盐田前阶段加入脱 水芒硝，并使脱水芒硝溶解到面水中，并控制面水中硫酸根离子浓度，避免硫酸根过多后续 产生硫酸裡复盐，该过程的控制结果使得后续冬季冻硝过程十水芒硝高效率析出，70%~ 90% W上芒硝析出，从而使得整个工艺时间缩短2个月W上。
[0023] (3)关于中间过程中的几个关键点。裡离子浓度的控制、硫酸根离子浓度的控制、 升溫溫度的控制、限制蒸发的精细处理等。蒸发至裡离子浓度到1.2g/L~1.8g/L运一范围， 并在蒸发过程中，根据现场环境溫度的变化情况，通过加入稍稀面水调整裡离子浓度，灵活 控制盐田面水的蒸发进程。将浓缩面水中的裡离子浓度控制在1.2g/L~1.8g/L运一范围， 使其在盐田蒸发过程不成盐，将此情况一直延续到季节转入秋冬季，季节进入冬季后面水 中的70% W上十水芒硝优先从面水中析出，从而迅速带出大量结晶水，裡离子浓度迅速上 升，控制硫酸根离子的浓度降低到4g/L~7g/L时（最好为6g/L~7g/L)，面水中裡离子浓度 迅速上升至2.6g/L~3.5g/L，固液分离后得到富裡碳酸盐面水B，面水B经过升溫20°C~60 °C后析出第一批碳酸裡精矿，固液分离后得到面水C。运里的第一批碳酸裡精矿经过限制蒸 发的精细处理，品味可达90 % W上。
[0024] 析出第一批碳酸裡精矿之后的面水C继续冷冻析出混合盐I，将此混合盐I利用淡 水或稀面水溶解，使得其中可溶物充分溶解后固液分离，得到的固体不容物便是棚砂矿。
[0025] 特别一提的是：该过程得到的混合盐I只需简单的水溶分离便可得到高品位棚砂 矿，工艺简单，得到的棚砂矿品位高，该棚砂矿中B2化含量大于22%，无需额外处理直接可作 为产品销售。
[0026] (4)利用太阳能升溫系统，将面水B自上而下喷出，同时将100°C~200°C的热空气 在面水B的下方自下而上导入（当然也可水平或向上倾斜导入），使得面水B和热空气相对流 动充分进行热交换，快速换热、快速升溫后保溫处理，从而快速得到碳酸裡结晶体，大大提 升碳酸裡的析出速率。另外，通过限制升溫系统中水量的蒸发率低于10%，得到的碳酸裡精 矿的品位达到90% W上。第一批碳酸裡的快速析出，加快了整个工艺，使得后续制备棚砂的 工艺过程加快，且由此方法析出碳酸裡后的面水C继续冷冻析出的混合盐I用来制备棚砂矿 具有未能预料的好处，即，只需加入适量水，完全溶解后的不溶物便是棚砂矿，且B2化含量到 达直接销售的标准。
[0027] (5)利用溫棚池作为升溫系统，由于溫棚池底部的梯度结构特征，使得低溫富裡碳 酸盐型面水进入溫棚池后快速换热、快速升溫，从而快速得到碳酸裡结晶体，大大提升碳酸 裡的析出速率。第一批碳酸裡的快速析出，加快了整个工艺，使得后续制备棚砂的工艺过程 加快，且由此方法析出碳酸裡后的面水C继续冷冻析出的混合盐I用来制备棚砂矿具有未能 预料的好处，即，只需加入适量水，完全溶解后的不溶物便是棚砂矿，且B2化含量到达直接销 售的标准。
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W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W解释本发明，并不用于限定 本发明。
[0029] 本发明针对青藏高原社会经济和自然状态特征，提出利用自然能、面水组成实现 碳酸盐型盐湖生产多种矿物的方法，为说明该方法的可行性，W结则茶卡的利用为实例，可 W理解，该发明不仅适用于结则茶卡的开发，也适用于具有相似环境条件下的盐湖资源的 开发。
[0030] 下面分步骤描述本发明的从高原碳酸盐型面水中制备棚砂矿的方法。
[0031] 第一步，碳酸盐型原始面水A在秋季之前，进行蒸发浓缩，并根据环境条件的变化， 不断向蒸发浓缩面水中导入淡水或稀面水W调节裡离子浓度，使得裡离子不W矿物形式析 出，当面水中裡离子浓度达到1.2g/L~1.8g/L时，将面水导入深度大于或等于2m的深池盐 田中继续蒸发浓缩。
[0032] 原始面水A进行蒸发、浓缩富集到裡离子浓度1.2g/L~1.8g/L后使其通过堆放有 脱水芒硝的盐田，同时检测面水中硫酸根离子的浓度范围（避免浓度过高或过低）。控制进 入深池面水中硫酸根离子的浓度20g/L~30g/L。
[0033] 脱水芒硝在本步骤中加入使得面水在流经脱水芒硝的过程中，脱水芒硝吸收面水 中的水份，逐渐转变成十水芒硝，同时有部分脱水芒硝溶解进入面水中，后续冬季冻硝过程 十水芒硝高效率析出，带出大量结晶水，迅速提升裡富集速度，从而使得整个工艺时间缩短 2个月W上。脱水芒硝可W为无水芒硝或半脱水芒硝，运些芒硝可利用碳酸盐面水处理过程 盐田自行生产的芒硝，无需外购。盐田自行生产的芒硝无需特别处理，只需直接堆积在某 处，经过自然风化脱水，无论是完全脱水或半脱水，均可用在本步骤中。脱水芒硝加入过程， 控制硫酸根离子的浓度范围是关键。脱水芒硝加入过多会使得硫酸根离子增多容易导致产 生硫酸裡复合盐，从而影响后续富集裡离子。而脱水芒硝加入量不够，在后续冻硝过程，十 水芒硝析出率低会影响蒸发浓缩速度，延缓富集裡过程的速度。
[0034] 上述当裡离子浓度达到1.2g/L~1.8g/L时导入深池盐田的过程说明如下：首先， 经过大量试验验证，裡离子的最佳浓度为1.5g/L，实际生产过程裡离子浓度接近1.5g/L均 可获得较佳效果，例如1.45g/L~1.55g/L之间均是较佳条件。其次，实际生产过程中，根据 季节不同，环境溫度的高低，需要控制的裡离子浓度可W有变化。待到季节转入秋季，虽然 是秋季，但环境溫度或许不是稳定状态，即，环境溫度可能较高，也可能较低，应该W实际当 中面水的溫度来控制何时导入深池盐田。总结实验规律发现，当季节转入秋季，环境溫度较 高，面水最低溫度在5°C W上时，可将裡离子浓度控制在接近1.2g/L导入深池盐田，例如， 1.2g/L~1.5g/l;季节转入秋季，环境溫度较低，可将裡离子浓度控制在接近1.8g/L导入深 池盐田，例如，1.5g/L~1.8g/L。无论高原季节变化过程中环境溫度如何变化，控制裡离子 浓度为哪个范围的都要W实际操作中裡离子不W碳酸裡矿物的形式析出为准。
[0035] 所述第一步中的稀面水采用碳酸盐型原始面水，其中裡离子浓度接近0.16邑/1;或 采用从碳酸盐型原始面水蒸发浓缩到一定阶段，其中裡离子浓度小于1.2g/L的面水。本专 利申请上下文所提及的稀面水均为本段所定义的稀面水。
[0036] 高原地区春夏季环境溫度为-10°C~20°C，秋冬季环境溫度为-30°C~0°C。
[0037] 碳酸盐型盐湖原始面水的组成如下表一所示：
[0038] 表一碳酸盐型盐湖原始面水的组成
[0039]
[0040] 由上述表一可知:碳酸盐型盐湖原始面水A的组成为:B203为0.1~3g/L，Li为0.1~ 2g/L，K为 1 ~30g/L，化为 10 ~120g/L，Mg为0.01 ~20g/L，S〇42-为 1 ~40g/L，C〇3为 1 ~120g/ L，化为 0.01 ~0.50g/L，Cl 为 20 ~300g/L。
[0041] 在全年的大部分时间中，都可W将高原碳酸盐型盐湖原始面水累入盐田进行日晒 蒸发。本实施例中，选用结则茶卡湖水，由于该湖湖水比较淡（即淡水含量高），为避免结冰 影响操作，应尽量避免在冬季取面。因此，本实施例中，在春夏季节取面水进行试验操作。表 二给出了结则茶卡某盐田面水2014~2015年现场蒸发数据。
[0042] 表二结则茶卡盐田面水蒸发液相组成
[0043]
[0044]
[0045]
[0046] 结合到具体实验中，参见表二，2014年2月11日取结则茶卡某盐田面水分析，裡离 子初始浓度为〇.24g/L，从此日起开始日晒蒸发，随着时间的推移，裡离子浓度随着面水的 不断蒸发而逐渐上升，当到了2014.9.20~2014.11.8期间，裡离子浓度大约上升到了 1.2g/ L~1.8g/L范围，导入深度大于或等于2m的深池盐田中，继续蒸发浓缩。
[0047] 脱水芒硝添加的阶段可W是2014.7.12~2014.11.8期间，添加的具体过程可W是 (但不限于）：将脱水芒硝堆积到一个处理池入口处，将碳酸盐型原始面水冲过脱水芒硝之 后进入处理池，检测处理池中硫酸根离子的浓度，从而控制脱水芒硝的加入量，脱水芒硝加 入过多会使得硫酸根离子增多容易导致产生硫酸裡复合盐，从而影响后续富集裡离子。而 脱水芒硝加入量不够，在后续冻硝过程，十水芒硝析出率低会影响蒸发浓缩速度，延缓富集 裡过程的速度。因此本阶段，控制硫酸根离子的浓度为多少范围是关键。
[004引根据气溫变化情况W及浓缩面水中裡离子浓度，可W在进入深池盐田之前将浓缩 面水导入深度小于等于0.5m的浅池盐田中继续蒸发浓缩，或者直接导入到深池盐田中蒸发 浓缩。根据盐湖地区每年季节溫度变化情况而定，当季节转入秋季，气溫开始降低时，面水 最低溫度在0°C~5°C，裡离子浓度接近1.2g/L(l. 2g/L~1.5g/L)的面水先导入深度小于或 等于0.5m的浅池盐田中继续蒸发浓缩，蒸发至面水中裡离子浓度接近1.8g/L( 1.5g/L~ 1.8g/L)时导入深池盐田中；当季节转入秋季，但是环境溫度较低时，面水最低溫度在0°C W 下，裡离子含量接近1.8g/L(1.5g/L~1.8g/L)的面水直接导入深池盐田中蒸发浓缩;境溫 度较高，面水最低溫度在5°C W上时，将裡离子浓度控制在接近1.2g/L( 1.2g/l-l. 5g/L)的 面水直接导入深池盐田。。
[0049] 第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境溫度为-15°C~-5°C时，大量十水芒 硝优先析出，随着溫度继续降低和结晶水的析出，棚砂、氯化钢、氯化钟也W含水盐或简单 盐的形式析出，在此情况下，面水中裡离子浓度迅速上升，W面水中硫酸根离子浓度为控制 指标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L~7g/L时，面水中裡离子浓度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分离后得到富裡碳酸盐面水B和芒硝矿。
[0050] 芒硝矿W十水芒硝为主，质量含量占70 %~90 % W上，其余混杂有少量棚砂、氯化 钢、氯化钟。
[0051] 优选地，硫酸根离子的浓度最好控制在6g/L~7g/L时，且待面水中裡离子浓度上 升至2.6g/L~3.5g/L，进行固液分离，得到的富裡碳酸盐面水，后续制备碳酸裡精矿时候获 得的碳酸裡收率会更高。
[00对结合到具体试验中，如表二所示，2014年12月14日~2015年1月28日之间的面水中 裡离子浓度均大于2.5g/L且小于3.5g/L，例如，3.36g/L，3.39g/L;有些更是超过3.5g/L，在 其他实验中发现，面水中裡离子浓度可W达到3.9g/L。运样的富裡碳酸盐面水通过升溫处 理可获得高品位的碳酸裡精矿。
[0053]第Ξ步，将第二步得到的富裡碳酸盐面水B导入升溫系统中升溫至20°C~60°C，析 出碳酸裡精矿，待面水中裡浓度降至Ig/L~2g/L时固液分离得到碳酸裡精矿和面水C。
[0054]该碳酸裡精矿的品位在60% W上，通过限制升溫过程中水量的蒸发低于10%的精 细控制，碳酸裡精矿的品位可达到90 % W上。
[0化5] 优选溫度控制在40Γ~50Γ，最好接近45Γ。
[0056] 所述升溫系统可W是太阳能升溫系统，溫棚池或太阳池。
[0057] 当采用太阳能升溫系统时，面水B的升溫过程包括W下步骤:首先，将面水B在太阳 能升溫系统中自上而下喷出，同时将l〇〇°C~200°C的热空气与所述面水B相向或相交的方 式导入，使得面水B和热空气W相对或相交运动的形式进行热交换，从而面水溫度迅速上升 至20°C~60°C并流入保溫池中；其次，将所述面水在保溫池中保溫2~48小时，不断析出碳 酸裡，待面水中裡离子浓度降至Ig/L~2g/L时固液分离得到碳酸裡精矿。
[0058] 通过限制太阳能升溫系统中水量的蒸发率低于10%，得到的碳酸裡精矿的品位达 到90% W上。例如，在面水进入前加入部分淡面水稀释或在升溫过程中喷雾加入淡水，也可 在保溫池中加入淡水。
[0059] 当采用溫棚池作为升溫系统时，提供一溫棚池，该溫棚池包括池体及封闭该池体 的透光罩，沿该池体的长度方向，该池体的宽度逐渐减小，且该池体的深度逐渐增加，该溫 棚池内的溫度比外界溫度高20°C~50°C ;在秋冬季节且环境溫度-30°C~(TC时，将面水B沿 所述溫棚池的长度方向且自池体的宽度大的一端导入所述溫棚池，所述面水B在该溫棚池 的池体的宽度大且深度浅的区域进行快速换热、快速升溫，并快速析出批碳酸裡，当面水B 到达该溫棚池的池体的宽度小且深度深的区域，面水B经过充分换热溫度达到稳定，并析出 大量碳酸裡，待面水中裡浓度降至Ig/L~2g/L时固液分离得到碳酸裡精矿。
[0060] 第四步，将面水C在-20°CW下继续冷冻析出W碳酸钢和棚砂为主的混合盐I，当碳 酸根浓度降低到15g/LW下时，裡浓度升至2g/LW上时，进行固液分离得到混合盐I和面水 D。
[0061] 本过程中，得到的混合盐I主要成分为碳酸钢和棚砂，可用于制备后续碳酸根离子 浓度在60g/LW上的高碳酸根面水，其制备过程为:将混合盐I进行回溶蒸发，具体地，向混 合盐I中加入淡水或稀面水充分溶解，固液分离后得到的溶液蒸发浓缩到碳酸根离子浓度 在60g/LW上便可。
[0062] 第五步，将第四步得到的混合盐I和淡水或稀面水进行混合，使得所述混合盐I中 的可溶物充分溶解后固液分离，得到的不溶物为棚砂矿。该棚砂矿中B2化含量大于22%，可 直接在市面销售。
[0063] 优选地，所述淡水或稀面水的加入量为所述混合盐I质量的30%~100%。优选地， 10% ~50%，40% ~60%。
[0064] 特别一提的是：该过程得到的混合盐I只需简单的水溶分离便可得到高品位棚砂 矿，工艺简单，得到的棚砂矿品位高，其中Ξ氧化二棚的质量含量20% W上，无需额外处理 直接可作为产品销售。
[0065] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0066] (1)本发明W碳酸盐型原始面水为基础，通过控制蒸发进程来实现快速富集裡离 子的目的，完全利用碳酸盐型盐湖面水中自身的元素，未额外引入任何其他试剂，实现清 洁、环保式生产，摆脱了对其它资源的依赖。
[0067] (2)在蒸发浓缩到裡离子浓度达到1.2~1.8g/L后进入深池盐田前阶段加入脱水 芒硝，并使脱水芒硝溶解到面水中，并控制面水中硫酸根离子浓度，避免硫酸根过多后续产 生硫酸裡复盐，该过程的控制结果使得后续冬季冻硝过程十水芒硝高效率析出，70%~ 90% W上芒硝析出，从而使得整个工艺时间缩短2个月W上。
[0068] (3)关于中间过程中的几个关键点。裡离子浓度的控制、硫酸根离子浓度的控制、 升溫溫度的控制、限制蒸发的精细处理等。蒸发至裡离子浓度到1.2g/L~1.8g/L运一范围， 并在蒸发过程中，根据现场环境溫度的变化情况，通过加入稍稀面水调整裡离子浓度，灵活 控制盐田面水的蒸发进程。将浓缩面水中的裡离子浓度控制在1.2g/L~1.8g/L运一范围， 使其在盐田蒸发过程不成盐，将此情况一直延续到季节转入秋冬季，将面水导入深池盐田 中继续蒸发浓缩，待季节转入冬季，环境溫度不断降低，70% W上十水芒硝优先从面水中析 出，从而迅速带出大量结晶水，裡离子浓度迅速上升，控制硫酸根离子的浓度降低到4g/L~ 7g/L时（最好为6g/L~7g/L)，面水中裡离子浓度迅速上升至2.6g/L~3.5g/L，固液分离后 得到富裡碳酸盐面水B，面水B经过升溫20°C~60°C后析出第一批碳酸裡精矿，固液分离后 得到面水C。运里的第一批碳酸裡精矿经过限制蒸发的精细处理，品位可达90% W上。
[0069] 析出第一批碳酸裡精矿之后的面水C继续冷冻析出混合盐I，将此混合盐I利用淡 水或稀面水溶解，使得其中可溶物充分溶解后固液分离，得到的固体不容物便是棚砂矿。
[0070] 特别一提的是：该过程得到的混合盐I只需简单的水溶分离便可得到高品位棚砂 矿，工艺简单，得到的棚砂矿品位高，无需额外处理直接可作为产品销售。
[0071] (4)利用太阳能升溫系统，将面水B自上而下喷出，同时将100°C~200°C的热空气 在面水B的下方自下而上导入（当然也可水平或向上倾斜导入），使得面水B和热空气相对流 动充分进行热交换，快速换热、快速升溫后保溫处理，从而快速得到碳酸裡结晶体，大大提 升碳酸裡的析出速率。另外，通过限制升溫系统中水量的蒸发率低于10%，得到的碳酸裡精 矿的品位达到90% W上。
[0072] (5)利用溫棚池作为升溫系统，由于溫棚池底部的梯度结构特征，使得低溫富裡碳 酸盐型面水进入溫棚池后快速换热、快速升溫，从而快速得到碳酸裡结晶体，大大提升碳酸 裡的析出速率。
[0073] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种从高原碳酸盐型卤水中制备硼砂矿的方法，其包括步骤： 第一步，碳酸盐型原始卤水A在秋冬季之前，进行蒸发浓缩，根据环境条件的变化，不断 向蒸发浓缩卤水中导入淡水或稀卤水以调节锂离子浓度，使得锂离子不以矿物形式析出， 当卤水中锂离子浓度达到1.2g/L~1.8g/L时，将卤水导入深度大于或等于2m的深池盐田中 继续蒸发浓缩； 第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境温度为_15°C~-5 °C时，大量十水芒硝优 先析出，随着温度继续降低和结晶水的析出，硼砂、氯化钠、氯化钾也以含水盐或简单盐的 形式析出，在此情况下，卤水中锂离子浓度迅速上升，以卤水中硫酸根离子浓度为控制指 标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L~7g/L时，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水B和芒硝矿； 第三步，将第二步得到的富锂碳酸盐卤水B导入升温系统中升温至20°C~60°C，析出第 一批碳酸锂精矿，待卤水中锂浓度降至lg/L~2g/L时固液分离得到第一批碳酸锂精矿和卤 水C; 第四步，将卤水C在_20°C以下的温度下继续冷冻析出以碳酸钠和硼砂为主的混合盐I， 碳酸根浓度降低到15g/L以下时，锂离子浓度升至2g/L以上时，进行固液分离得到混合盐I 和卤水D; 第五步，将第四步得到的混合盐I和淡水或稀卤水进行混合，使得所述混合盐I中的可 溶物充分溶解后固液分离，得到的不溶物为硼砂矿，该硼砂矿中B2O3含量大于22%。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第五步中，所述淡水或稀卤水的加入量 为所述混合盐I质量的30%~100%。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，当卤水中锂离子浓度接近 1.5g/L时，将卤水导入所述深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，当季节处于秋季时，环境温度 较高，卤水最低温度在5 °C以上时，将锂离子浓度控制在接近1.2g/L导入深池盐田。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，当季节处于秋季时，，环境温 度较低，卤水最低温度在〇°C以下时，将锂离子浓度控制在接近1.8g/L导入深池盐田。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，当季节转入秋季，气温开始降 低，卤水最低温度在〇°C~5°C，将锂离子浓度接近1.2g/L的卤水先导入深度小于或等于 0.5m的浅池盐田中继续蒸发浓缩，蒸发至卤水中锂离子浓度接近1.8g/L时导入深池。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中卤水B导入的升温系统为太阳 能升温系统，在该太阳能升温系统中升温过程包括以下步骤： 将卤水B在太阳能升温系统中自上而下喷出，同时将100 °C~200 °C的热空气与所述卤 水B相向或相交的方式导入，使得卤水B和热空气以相对或相交运动的形式进行热交换，从 而卤水温度迅速上升至20°C~60°C并流入保温池中； 将所述卤水在保温池中保温2~48小时，不断析出碳酸锂，待卤水中锂离子浓度降至 lg/L~2g/L时固液分离得到碳酸锂精矿。8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中卤水B导入的升温系统为温棚 池，在该温棚池中升温过程包括以下步骤： 提供一温棚池，该温棚池包括池体及封闭该池体的透光罩，沿该池体的长度方向，该池 体的宽度逐渐减小，且该池体的深度逐渐增加，该温棚池内的温度比外界温度高20°C~50 °C； 在秋冬季节且环境温度-30°C~(TC时，将卤水B沿所述温棚池的长度方向且自池体的 宽度大的一端导入所述温棚池，所述卤水B在该温棚池的池体的宽度大且深度浅的区域进 行快速换热、快速升温，并快速析出碳酸锂，当卤水B到达该温棚池的池体的宽度小且深度 深的区域，卤水B经过充分换热温度达到稳定，并析出大量碳酸锂，待卤水中锂浓度降至Ig/ L~2g/L时固液分离得到碳酸锂精矿。9. 如权利要求1或7或8所述的方法，其特征在于:所述第三步中卤水B在升温系统中升 温至40°C~50°C。10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第五步得到的硼砂矿中，B2O3含量大于 22%〇
【文档编号】C01B35/12GK105905917SQ201610212434
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】董亚萍, 李武, 曾云, 朱贤麟, 刘鑫, 胡斌, 李东东, 高丹丹, 边绍菊, 彭娇玉, 杨小平, 黄维农
【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