利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法
【專利摘要】一種利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法，其包括步驟：碳酸鹽型鹽湖鹵水處理得到鹵水A，鹵水A中Li不會(huì)以碳酸鋰形式大量析出，或者Li含量小于或等于2.5g/L；硫酸鹽型鹽湖鹵水處理得到鹵水B，鹵水B中Mg含量大于或等于10g/L；將鹵水A、鹵水B混合反應(yīng)后，固液分離得鹵水C；將鹵水C自然蒸發(fā)，固液分離得到鹵水D；將鹵水D冷凍處理，固液分離得到鹵水E；將鹵水E自然蒸發(fā)，固液分離得到鹵水F；將鹵水F自然蒸發(fā)析出鉀石鹽。
【專利說(shuō)明】利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高原鹽湖鹵水的開(kāi)發(fā)利用工藝，尤其涉及一種利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)有千余個(gè)大小不等的鹽湖，主要分布于我國(guó)西南部的青藏高原，北部的內(nèi)蒙古高原及西北部新疆地區(qū)。我國(guó)鉀的儲(chǔ)量98%產(chǎn)于鹽湖之中，然而我國(guó)又是個(gè)貧鉀之國(guó)，因此，鹽湖鉀鹽的研究與開(kāi)發(fā)成為國(guó)家一項(xiàng)重要的科學(xué)計(jì)劃之一。 [0003]按鹵水類型分，世界上鹽湖大致可以分為碳酸鹽型、硫酸鹽型、氯化物型和硝酸鹽型幾個(gè)大類。富硼鋰碳酸鹽型鹽湖是資源價(jià)值較高的一種。目前，碳酸鹽型富硼鋰鹽湖(以西藏結(jié)則茶卡鹽湖為例)鹵水自然蒸發(fā)(室內(nèi))結(jié)晶路線是:石鹽，鉀石鹽，鉀石鹽+碳酸鋰，鉀石鹽+碳酸鋰+鉀芒硝，碳酸鋰+鉀芒硝+硼砂，按此結(jié)晶路線，在鉀鹽階段，析出的固相有鉀石鹽、鉀芒硝、硫酸鉀等，這些鉀混鹽中的鉀品位富集到較高程度非常困難，即，鉀元素要以單一鹽礦形式被分離非常困難。
[0004]此外，高原鹽湖地區(qū)環(huán)境惡劣，例如扎布耶、結(jié)則茶卡兩湖海拔均在4500m左右，所處環(huán)境氣候惡劣，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，不宜人居，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平極低，工業(yè)、能源、交通基本處于空白狀態(tài)；產(chǎn)品遠(yuǎn)離市場(chǎng)，例如同樣的產(chǎn)品，在格爾木地區(qū)利潤(rùn)豐厚，而在西藏地區(qū)，即使不考慮惡劣條件下價(jià)格成本的增加，僅運(yùn)輸成本的增加就使的產(chǎn)品利潤(rùn)大幅降低甚至?xí)兂商潛p，因此，以現(xiàn)有方法來(lái)開(kāi)發(fā)這些鹽湖，將困難重重。
[0005]本發(fā)明旨在將碳酸鹽型鹽湖鹵水和硫酸鹽型鹽湖鹵水進(jìn)行混合開(kāi)發(fā)，從而提高鉀鹽富集程度、簡(jiǎn)化鉀鹽的析出形式；同時(shí)本發(fā)明將長(zhǎng)期以來(lái)人們所認(rèn)為的高原鹽湖地區(qū)的惡劣氣候環(huán)境作為有利的自然條件加以利用，即利用海拔高，日照強(qiáng)，風(fēng)速大，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晝夜溫差和年溫差大，冬季寒冷干燥，夏季炎熱有雨等自然條件，最終實(shí)現(xiàn)從混合鹵水中制備單一形式的鉀石鹽礦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明提供一種利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法。
[0007]一種利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法，其包括步驟:
[0008]第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時(shí)，或者鹵水中析出的固體礦中碳酸鋰含量小于或等于0.5%時(shí)，該階段的鹵水稱作鹵水A ；
[0009]第二步，硫酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Mg含量大于或等于10g/L，該階段的鹵水稱作鹵水B ；
[0010]第三步，將鹵水A與鹵水B在-10°c~40°C時(shí)混合，混合比例按照鹵水B中的鎂離子與鹵水A中碳酸根離子的物質(zhì)的量比為1:1~2:1計(jì)量，充分混合反應(yīng)、陳化后，固液分離得鹵水C ；[0011]第四步，將鹵水C在高原春夏季的溫度環(huán)境下進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出氯化鈉和少量殘余的含鎂碳酸鹽，當(dāng)鹵水C中硫酸根為5g/L~40g/L時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水D ；
[0012]第五步，將鹵水D導(dǎo)入凍硝池中，在高原冬季的溫度環(huán)境下進(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時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水E ；
[0013]第六步，將鹵水E導(dǎo)入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下蒸發(fā)析出氯化鈉，當(dāng)開(kāi)始析出鉀鹽時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水F ；[0014]第七步，將鹵水F導(dǎo)入鉀鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，當(dāng)開(kāi)始析出含鋰的礦物時(shí)固液分離得到鉀石鹽。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]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，將鹵水中的有益元素進(jìn)行逐步分離。
[0017]其次，將碳酸鹽型鹽湖鹵水和硫酸鹽型鹽湖鹵水進(jìn)行混合利用，將兩種鹵水蒸發(fā)到不同階段，并根據(jù)兩種鹵水的組成特點(diǎn)，控制該二者的混合比例，經(jīng)過(guò)充分陳化后去除混合鹵水中大量鎂元素，對(duì)后續(xù)鉀元素的富集具有關(guān)鍵的作用。
[0018]再其次，在高原春夏季的溫度環(huán)境下自然蒸發(fā)，并有意識(shí)的控制鹵水中硫酸根的含量在5g/L~40g/L范圍內(nèi)，確保冬季凍硝的質(zhì)量，從而大量去除齒水中的硫酸根。
[0019]再次，在冬季冷凍析出芒硝的步驟中，有意識(shí)的控制硫酸根離子的含量，即，控制鹵水中硫酸根濃度在lg/L~7g/L范圍內(nèi)，使得鹵水中鉀元素在后續(xù)工藝中以單一形式的鉀石鹽析出。
[0020]最后，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，以及雨水等自然資源。由于對(duì)化工生產(chǎn)裝備幾乎無(wú)要求，因此本發(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)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]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。
[0022]本發(fā)明提供一種利用碳酸鹽型鹽湖鹵水與硫酸鹽型鹽湖鹵水的混合鹵水制備鉀石鹽礦的方法。本方法旨在利用高原鹽湖地區(qū)的自然條件，例如日照時(shí)間長(zhǎng)，年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風(fēng)大等，來(lái)實(shí)現(xiàn)混合鹵水中鉀石鹽礦的制備，從而為后續(xù)工業(yè)氯化鉀的生產(chǎn)做原料的儲(chǔ)備。
[0023]本方法具體分步驟描述如下:
[0024]第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時(shí)，或者鹵水中析出的固體礦中碳酸鋰含量小于或等于0.5%時(shí)，該階段的鹵水稱作鹵水A。
[0025]具體為:將碳酸鹽型鹽湖原始鹵水在春夏季節(jié)進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出石鹽、鉀石鹽，控制溶液中硫酸根離子的濃度在5g/L~40g/L，進(jìn)行固液分離；然后，將固液分離后的鹵水在高原冬季的溫度環(huán)境下進(jìn)行冷凍處理，析出包含芒硝、水堿以及少量硼砂的混合堿，控制溶液中硫酸根的濃度為lg/L~7g/L或碳酸根離子的濃度為15g/L~50g/L時(shí)固液分離；然后將析出芒硝、水堿以及少量硼砂后的鹵水在春夏季節(jié)進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出鉀石鹽，當(dāng)溶液中鋰含量小于或等于2.5g/L時(shí),或者鹵水中析出的固體礦中碳酸鋰含量小于或等于0.5%時(shí)(即鹵水中Li開(kāi)始以碳酸鋰形式大量析出前)，處理到該階段的碳酸鹽型鹵水稱作鹵水A0
[0026]第二步，硫酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Mg含量大于或等于10g/L，該階段的鹵水稱作鹵水B。
[0027]具體為:將硫酸鹽型鹽湖原始鹵水在春夏季節(jié)進(jìn)行自然蒸發(fā)至氯化鈉飽和狀態(tài)，控制溶液中硫酸根離子的濃度在25g/L~70g/L，進(jìn)行固液分離；然后，將固液分離后的鹵水在高原冬季的溫度環(huán)境下進(jìn)行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根的濃度為lg/L~7g/L時(shí)固液分離；然后將析出芒硝后的鹵水在春夏季節(jié)進(jìn)行蒸發(fā)，控制溶液中鎂的含量，當(dāng)溶液中鎂含量大于或等于10g/L時(shí)，處理到該階段的鹵水稱作鹵水B。
[0028]第三步:將齒水A與齒水B在-10°C~40°C時(shí)混合，混合比例按照齒水B中的鎂、鈣離子與鹵水A中碳酸根離子的物質(zhì)的量比為1:1~2:1計(jì)量，充分混合反應(yīng)后，陳化約I~20天，固液分離得到鎂的碳酸鹽和鹵水C。
[0029]上述鹵水A的組成如表一所述:
[0030]表一
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法，其包括步驟: 第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時(shí),或者齒水中析出的固體礦中碳酸鋰含量小于或等于0.5%時(shí),該階段的齒水稱作鹵水A ； 第二步，硫酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)處理，當(dāng)鹵水中Mg含量大于或等于10g/L時(shí)，該階段的鹵水稱作鹵水B ； 第三步，將鹵水A與鹵水B在-10°C~40°C時(shí)混合，混合比例按照鹵水B中的鎂離子與鹵水A中碳酸根離子的物質(zhì)的量比為1:1~2:1計(jì)量，充分混合反應(yīng)、陳化后，固液分離得鹵水C ； 第四步，將鹵水C在高原春夏季的溫度環(huán)境下進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出氯化鈉和少量殘余的含鎂碳酸鹽，當(dāng)鹵水C中硫酸根為5g/L~40g/L時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水D ； 第五步，將鹵水D導(dǎo)入凍硝池中，在高原冬季的溫度環(huán)境下進(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時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水E ； 第六步，將鹵水E導(dǎo)入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下蒸發(fā)析出氯化鈉，當(dāng)開(kāi)始析出鉀鹽時(shí)進(jìn)行固液分離得到鹵水F ; 第七步，將鹵水F導(dǎo)入鉀鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，當(dāng)開(kāi)始析出含鋰的礦物時(shí)固液分離得到鉀石鹽和鹵水G。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:該方法進(jìn)一步包括第八步，將第七步得到的鹵水G和高鎂鹵水混合,混合比例按照高鎂鹵水與鹵水G組成的混合鹵水中鎂離子與鉀離子的物質(zhì)的量之比為1.5:1~5: 1來(lái)計(jì)量；在高原春夏季的溫度環(huán)境下，鹵水溫度為0°C~40°C時(shí)進(jìn)行自然蒸發(fā)，析出鉀石鹽礦，當(dāng)溶液中硼濃度以B2O3計(jì)大于或等于1%時(shí)進(jìn)行固液分離，得到鉀石鹽礦。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述鹵水A的組成為=B2O3為0.01~3g/L，Li 為 0.01 ~2g/L，K 為 0.1 ~30g/L，Na 為 10 ~120g/L，Mg 為 0.01 ~20g/L，SO4 為 I ~40g/L, CO3 為 I ~120g/L, Br 為 0.01 ~0.50g/L, Cl 為 20 ~300g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述鹵水B的組成為=B2O3為0.01~3g/L，Li 為 0.01 ~2g/L，K 為 0.1 ~30g/L，Na 為 0.5 ~70g/L，Mg 為 10 ~120g/L，S04 為 0.1 ~40g/L, Br 為 0.01 ~0.50g/L, Cl 為 20 ~300g/L。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中陳化時(shí)間為I~20天。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原春夏季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為(TC~40°C。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第四步得到的鹵水D中硫酸根離子與鈉離子的物質(zhì)的量比為0.1~I。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為-30°C~O°C時(shí)進(jìn)行冷凍處理析出芒硝。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述冷凍處理析出芒硝后，固液分離得到的鹵水E相對(duì)于鹵水D中硫酸根離子的含量減少70%以上。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第七步得到的鉀石鹽礦在高原鹽湖地區(qū)就地與水反應(yīng)制備工業(yè)氯化鉀。
【文檔編號(hào)】C01D5/00GK103539161SQ201310573838
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】董亞萍, 李武, 喬弘志, 朱成財(cái), 孟慶芬, 曾云, 朱賢麟, 郝勇, 柳拓, 于圣民, 唐梓, 高丹丹, 劉鑫, 邊紹菊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所, 西藏國(guó)能礦業(yè)發(fā)展有限公司