專(zhuān)利名稱(chēng)：采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鹽湖鹵水的開(kāi)發(fā)利用工藝，尤其涉一種采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)青藏高原上有數(shù)量眾多的鹽湖。其中青海柴達(dá)木地區(qū)鹽湖如察爾汗鹽湖、大柴旦鹽湖、東西臺(tái)吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖、尕斯庫(kù)勒鹽湖等，經(jīng)過(guò)國(guó)家?guī)资甑拇罅客顿Y，基礎(chǔ)設(shè)施如公路、鐵路、電力、水資源等條件較好，已經(jīng)開(kāi)發(fā)或已具備開(kāi)發(fā)條件，其中察爾汗鹽湖已成為我國(guó)最大的鹽湖鉀肥生產(chǎn)基地。在這些鹽湖的開(kāi)發(fā)中，人們堅(jiān)持不懈地試圖實(shí)現(xiàn)鉀、鋰、硼、鎂、鈉等資源的綜合利用，有些技術(shù)已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)性試生產(chǎn)，但真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的只有鉀肥，鈉鹽、鎂鹽系列產(chǎn)品的生產(chǎn)初具規(guī)模，但硼、鋰的生產(chǎn)依然困難重重。西藏地區(qū)鹽湖開(kāi)發(fā)條件異常惡劣，時(shí)至今日除鹽湖固體硼礦及扎布耶碳酸鹽型鹵水鋰礦得到部分開(kāi)發(fā)外，還沒(méi)有鹵水綜合開(kāi)發(fā)的成功實(shí)例，主要原因在于:海拔高，西藏鹽湖一般海拔在4000 5000m范圍，高者達(dá)5000m以上，自然環(huán)境極其惡劣，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，環(huán)保要求高；交通不便，西藏地區(qū)鹽湖交通條件極差，遠(yuǎn)離國(guó)道，條件最好的也只有沙石路可以到達(dá)，而且遠(yuǎn)離產(chǎn)品市場(chǎng)消費(fèi)區(qū)域，運(yùn)距最短也有2000km，大部分在3000km以上；基礎(chǔ)設(shè)施基本空白，遠(yuǎn)離電網(wǎng)，沒(méi)有建設(shè)大規(guī)?；S的條件，方圓數(shù)百公里沒(méi)有化工企業(yè)和可供利用的輔助設(shè)施。但高原鹽湖地區(qū)具有日照時(shí)間長(zhǎng)，年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風(fēng)大等有利自然條件，本發(fā)明旨在充分利用高原鹽湖地區(qū)的自然能資源，在鹽湖現(xiàn)場(chǎng)低成本地實(shí)現(xiàn)有益元素的富集分離，以便將高品位礦運(yùn)往具備加工能力的地方加工成產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法，充分利用鹽湖地區(qū)天然的自然條件、節(jié)能、環(huán)保，且可適合應(yīng)用在完全沒(méi)有建設(shè)化工生產(chǎn)裝備的條件的鹽湖地區(qū)。一種采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法，其包括步驟:第一步，將高原硫酸鹽型鹽湖原始鹵水導(dǎo)入預(yù)曬池進(jìn)行蒸發(fā)，通過(guò)控制鹵水的進(jìn)水量調(diào)節(jié)鹵水中的鈉離子和硫酸根離子的含量，使鹵水中鈉離子的濃度至氯化鈉飽和狀態(tài)，且硫酸根離子的濃度為5g/L 25g/L ；第二步，將上述氯化鈉飽和狀態(tài)且硫酸根離子的濃度為5g/L 25g/L的鹵水導(dǎo)入第一凍硝池，在高原 冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為-30°C 0°C時(shí)進(jìn)行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根離子的濃度為lg/L 7g/L，進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在第一凍硝池中；第三步，將析出芒硝后的鹵水導(dǎo)入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為0°C 40°C時(shí)蒸發(fā)析出氯化鈉，當(dāng)開(kāi)始析出鉀鹽時(shí)進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在鈉鹽池中；第四步，對(duì)析出氯化鈉后的鹵水導(dǎo)入鉀鹽池，首先析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，當(dāng)開(kāi)始析出光鹵石時(shí)固液分離，將析出鉀石鹽后的鹵水導(dǎo)入光鹵石池中，繼續(xù)蒸發(fā)析出光鹵石，光鹵石析出完成后進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟；第五步，將第四步固液分離后的鹵水導(dǎo)入瀉利鹽池，蒸發(fā)處理析出瀉利鹽，控制溶液中鋰離子濃度大于或等于6g/L后進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水為高氯化鎂含量的鹵水，進(jìn)入下一步驟，固體導(dǎo)入第二凍硝池中；第六步，提供盛放芒硝的除鎂池，將第五步的高氯化鎂含量的鹵水導(dǎo)入除鎂池中與芒硝混合反應(yīng)，析出鈉鹽和鎂鹽，控制溶液中鎂鋰比小于或等于8:1時(shí)進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水為富硼鋰鹵水進(jìn)入下一步驟，固體導(dǎo)入所述第二凍硝池中；第七步，提供盛放水或原始鹵水硼礦池，將第六步固液分離后的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到硼或鋰元素的含量達(dá)到預(yù)定值時(shí)時(shí)導(dǎo)入硼礦池與所述淡水或稀鹵水混合反應(yīng)，析出硼礦，當(dāng)開(kāi)始析出鋰鹽時(shí)固液分離，固液分離后的鹵水為富鋰鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在硼礦池中；第八步，將第七步固液分離后的富鋰鹵水導(dǎo)入鋰鹽池中，蒸發(fā)析出鋰鹽，當(dāng)鋰鹽析出完成后進(jìn)行固液分離；第九步，將第八步固液分離后的鹵水導(dǎo)入第六步的除鎂池中并重復(fù)第六步至第八步的工藝步驟預(yù)定次數(shù)，當(dāng)鹵水中的元素達(dá)到預(yù)定含量后進(jìn)行分離?？蛇x地，所述高原硫酸鹽型鹽湖原始鹵水的組成為=B2O3為0.1 3g/L，Li為
0.1 2g/L，K 為 I 25g/L，Na 為 10 120g/L，Mg 為 10 120g/L，SO廣為 I 40g/L，Br 為 0.01 0.50g/L, Cl 為 90 300g/L。可選地，所述第二步中，在高原冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為-30°C -20°C的條件下進(jìn)行冷凍析出芒硝，固液分離后的鹵水中硫酸根離子的含量減少90%以上?？蛇x地，利用所述第四步得到的鉀石鹽和光鹵石分別與水反應(yīng)制備氯化鉀?？蛇x地，所述第六步中的芒硝采用第一凍硝池中的芒硝或采用第二凍硝池生成的芒硝，所述芒硝為固體芒硝或芒硝水溶液?？蛇x地，所述第六步中高氯化鎂含量的鹵水與芒硝混合反應(yīng)的溫度控制在_5°C 40。。?？蛇x地，所述第七步中，所述蒸發(fā)到鋰或硼的含量達(dá)到預(yù)定值的富硼鋰鹵水與水或原始鹵水的體積比為50% 500%?？蛇x地，在第七步中，將第六步得到的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到鋰離子濃度為6g/L 15g/L時(shí)與所述淡水或原始鹵水混合反應(yīng)?？蛇x地 ，在第七步中，將第六步得到的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到以B2O3計(jì)的硼的濃度大于或等于20g/L時(shí)與所述淡水或原始鹵水混合反應(yīng)?？蛇x地，所述第八步中，在-10°C 50°C的溫度環(huán)境下，通過(guò)自然升溫-蒸發(fā)法將鋰以Li2SO4.H2O的形式結(jié)晶析出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，本發(fā)明屬于環(huán)保工藝，整個(gè)工藝流程中，沒(méi)有額外引入任何化學(xué)物質(zhì)，完全利用高原鹽湖地區(qū)天然的溫度條件，根據(jù)相分離原理，將天然硫酸鹽型鹽湖鹵水鈉、鉀、鎂、硼、鋰等有用元素進(jìn)行高品位富集分離。此工藝開(kāi)發(fā)鹽湖的結(jié)果是:開(kāi)發(fā)后的鹽湖中只是有益元素被提取出來(lái)，鹽湖地區(qū)的環(huán)境條件不變。其次，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，除了必要的導(dǎo)鹵、運(yùn)輸、生活所需能源外，本工藝所利用的能源主要是自然能，例如冬季的冷能，春夏季節(jié)的太陽(yáng)能，還有風(fēng)能，以及雨水等天然資源。再次，本發(fā)明就地循環(huán)，利用鹽湖自產(chǎn)芒硝、水氯鎂石、瀉利鹽等物質(zhì)的特性，通過(guò)冷凍、稀釋、蒸發(fā)等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)鉀肥、硼礦、高品位鋰礦的生產(chǎn)。最后，本發(fā)明的工藝既可以應(yīng)用在完全沒(méi)有建設(shè)化工生產(chǎn)裝備的條件地區(qū)實(shí)現(xiàn)清潔環(huán)保、低能耗生產(chǎn)，也可以應(yīng)用在外部條件較好的鹽湖地區(qū)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。其中控制冷凍除硝、水化分解得到高品位固體硼礦、鉀石鹽混礦生產(chǎn)高純度氯化鉀等工藝在其它硼鋰鹽湖的開(kāi)發(fā)利用上也具有借鑒意義。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法具體分步驟描述如下:第一步:將高原硫酸鹽型鹽湖原始鹵水導(dǎo)入預(yù)曬池進(jìn)行蒸發(fā)，通過(guò)控制鹵水的進(jìn)水量調(diào)節(jié)鹵水中的鈉離子和硫酸根離子的含量，使鹵水中鈉離子的濃度至氯化鈉飽和狀態(tài)，且硫酸根離子的濃度為5g/L 25g/L。本發(fā)明所用的硫酸鹽型鹽湖鹵水可以為任一高原型硫酸鹽型鹽湖鹵水，例如青藏高原、安第斯高原等，只要所用硫酸鹽型鹽湖鹵水的組成滿足下表一中所述的組成即可。表一
權(quán)利要求
1.一種采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法，其包括步驟: 第一步，將高原硫酸鹽型鹽湖原始鹵水導(dǎo)入預(yù)曬池進(jìn)行蒸發(fā)，通過(guò)控制鹵水的進(jìn)水量調(diào)節(jié)鹵水中的鈉離子和硫酸根離子的含量，使鹵水中鈉離子的濃度至氯化鈉飽和狀態(tài)，且硫酸根離子的濃度為5g/L 25g/L ； 第二步，將上述氯化鈉飽和狀態(tài)且硫酸根離子的濃度為5g/L 25g/L的鹵水導(dǎo)入第一凍硝池，在高原冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為_(kāi)30°C 0°C時(shí)進(jìn)行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根離子的濃度為lg/L 7g/L，進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在第一凍硝池中； 第三步，將析出芒硝后的鹵水導(dǎo)入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為(TC 40°C時(shí)蒸發(fā)析出氯化鈉，當(dāng)開(kāi)始析出鉀鹽時(shí)進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在鈉鹽池中； 第四步，對(duì)析出氯化鈉后的鹵水導(dǎo)入鉀鹽池，首先析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，當(dāng)開(kāi)始析出光鹵石時(shí)固液分離，將析出鉀石鹽后的鹵水導(dǎo)入光鹵石池中，繼續(xù)蒸發(fā)析出光鹵石，光鹵石析出完成后進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水進(jìn)入下一步驟； 第五步，將第四步固液分離后的鹵水導(dǎo)入瀉利鹽池，蒸發(fā)處理析出瀉利鹽，控制溶液中鋰離子濃度大于或等于6g/L后進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水為高氯化鎂含量的鹵水，進(jìn)入下一步驟，固體導(dǎo)入第二凍硝池中； 第六步，提供盛放芒硝的除鎂池，將第五步的高氯化鎂含量的鹵水導(dǎo)入除鎂池中與芒硝混合反應(yīng)，析出鈉鹽和鎂鹽，控制溶液中鎂鋰比小于或等于8:1時(shí)進(jìn)行固液分離，固液分離后的鹵水為富硼鋰鹵水進(jìn)入下一步驟，固體導(dǎo)入所述第二凍硝池中； 第七步，提供盛放淡水或原始鹵水硼礦池，將第六步固液分離后的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到硼或鋰元素的含量達(dá)到預(yù)定值 時(shí)時(shí)導(dǎo)入硼礦池與所述淡水或稀鹵水混合反應(yīng)，析出硼礦，當(dāng)開(kāi)始析出鋰鹽時(shí)固液分離，固液分離后的鹵水為富鋰鹵水進(jìn)入下一步驟，固體留在硼礦池中； 第八步，將第七步固液分離后的富鋰鹵水導(dǎo)入鋰鹽池中，蒸發(fā)析出鋰鹽，當(dāng)鋰鹽析出完成后進(jìn)行固液分離； 第九步，將第八步固液分離后的鹵水導(dǎo)入第六步的除鎂池中并重復(fù)第六步至第八步的工藝步驟預(yù)定次數(shù)，當(dāng)鹵水中的元素達(dá)到預(yù)定含量后進(jìn)行分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原硫酸鹽型鹽湖原始鹵水的組成為:B2O3 為 0.1 3g/L, Li 為 0.1 2g/L, K 為 I 25g/L, Na 為 10 120g/L, Mg 為 10 120g/L, SO廣為 I 40g/L，Br 為 0.01 0.50g/L, Cl 為 90 300g/L。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第二步中，在高原冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為-30°C -20°C的條件下進(jìn)行冷凍析出芒硝，固液分離后的鹵水中硫酸根離子的含量減少90%以上。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:利用所述第四步得到的鉀石鹽和光鹵石分別與水反應(yīng)制備氯化鉀。
5.如權(quán)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凍硝池中的芒硝或采用第二凍硝池生成的芒硝，所述芒硝為固體芒硝或芒硝水溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第六步中高氯化鎂含量的鹵水與芒硝混合反應(yīng)的溫度控制在_5°C 40°C。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第七步中，所述蒸發(fā)到鋰或硼的含量達(dá)到預(yù)定值的富硼鋰鹵水與淡水或原始鹵水的體積比為50% 500%。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在第七步中，將第六步得到的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到鋰離子濃度為6g/L 15g/L時(shí)與所述淡水或原始鹵水混合反應(yīng)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在第七步中，將第六步得到的富硼鋰鹵水蒸發(fā)到以B2O3計(jì)的硼的濃度大于或等于20g/L時(shí)與所述水或原始鹵水混合反應(yīng)。
10.如權(quán)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的溫度環(huán)境下，通過(guò)自然升溫-蒸發(fā)法將鋰以`Li2SO4.H2O的形式結(jié)晶析出。
全文摘要
一種采用自然能富集分離硫酸鹽型鹽湖鹵水中有益元素的方法，包括步驟將硫酸鹽型鹽湖鹵水導(dǎo)入預(yù)曬池，調(diào)節(jié)鈉離子的濃度至氯化鈉飽和狀態(tài)；將上述鹵水導(dǎo)入芒硝池，在冬季冷凍析出芒硝，當(dāng)鹵水中硫酸根的濃度為1g/L～7g/L固液分離；將析出芒硝后的鹵水在春夏季蒸發(fā)析出氯化鈉，開(kāi)始析出鉀鹽時(shí)固液分離；析出氯化鈉后的鹵水進(jìn)行除鉀處理；將除鉀后的鹵水蒸發(fā)析出瀉鹽，當(dāng)鋰離子濃度在6g/L以上后固液分離，鹵水為高氯化鎂含量的鹵水；將高氯化鎂含量的鹵水與芒硝混合反應(yīng)，析出鈉鹽和鎂鹽，當(dāng)溶液中鎂鋰比在8∶1以下時(shí)固液分離；將除鎂后的鹵水蒸發(fā)到鋰離子濃度為6g/L～15g/L時(shí)與水反應(yīng)析出硼礦，開(kāi)始析出鋰鹽時(shí)固液分離；將析出硼礦的鹵水蒸發(fā)析出鋰鹽。
文檔編號(hào)C01F5/30GK103224244SQ20131012497
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者李武, 董亞萍, 喬弘志, 孟慶芬, 邊紹菊, 劉鑫, 高丹丹, 唐梓, 于洪, 肖樹(shù)陽(yáng), 彭嬌玉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所, 西藏阿里旭升鹽湖資源開(kāi)發(fā)有限公司