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混合反應后，固液分離得鹵水C；將鹵水C自然蒸發，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，固液分離得到鹵水F；將鹵水F自然蒸發析出鉀石鹽。
【專利說明】利用自然能從混合鹵水中制備鉀石鹽礦的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高原鹽湖鹵水的開發利用工藝，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】
[0002]我國有千余個大小不等的鹽湖，主要分布于我國西南部的青藏高原，北部的內蒙古高原及西北部新疆地區。我國鉀的儲量98%產于鹽湖之中，然而我國又是個貧鉀之國，因此，鹽湖鉀鹽的研究與開發成為國家一項重要的科學計劃之一。 [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大類。富硼鋰碳酸鹽型鹽湖是資源價值較高的一種。目前，碳酸鹽型富硼鋰鹽湖(以西藏結則茶卡鹽湖為例)鹵水自然蒸發(室內)結晶路線是: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，高原鹽湖地區環境惡劣，例如扎布耶、結則茶卡兩湖海拔均在4500m左右，所處環境氣候惡劣，生態環境極其脆弱，不宜人居，社會經濟發展水平極低，工業、能源、交通基本處于空白狀態；產品遠離市場，例如同樣的產品，在格爾木地區利潤豐厚，而在西藏地區，即使不考慮惡劣條件下價格成本的增加，僅運輸成本的增加就使的產品利潤大幅降低甚至會變成虧損，因此，以現有方法來開發這些鹽湖，將困難重重。
[0005]本發明旨在將碳酸鹽型鹽湖鹵水和硫酸鹽型鹽湖鹵水進行混合開發，從而提高鉀鹽富集程度、簡化鉀鹽的析出形式；同時本發明將長期以來人們所認為的高原鹽湖地區的惡劣氣候環境作為有利的自然條件加以利用，即利用海拔高，日照強，風速大，蒸發強烈，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，最終實現從混合鹵水中制備單一形式的鉀石鹽礦。
【發明內容】
[0006]為此，本發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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時，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，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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中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的量比為1:1~2:1計量，充分混合反應、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境下進行自然蒸發，析出氯化鈉和少量殘余的含鎂碳酸鹽，當鹵水C中硫酸根為5g/L~40g/L時進行固液分離得到鹵水D ；
[0012]第五步，將鹵水D導入凍硝池中，在高原冬季的溫度環境下進行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根離子的濃度為lg/L~7g/L時進行固液分離得到鹵水E ；
[0013]第六步，將鹵水E導入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環境下蒸發析出氯化鈉，當開始析出鉀鹽時進行固液分離得到鹵水F ；[0014]第七步，將鹵水F導入鉀鹽池，在高原春夏季的溫度環境下進行自然蒸發，析出鉀石鹽，隨著蒸發的進行，當開始析出含鋰的礦物時固液分離得到鉀石鹽。
[0015]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0016]首先，本發明屬于環保工藝，整個工藝流程中，沒有額外引入任何化學物質，完全利用高原鹽湖地區天然的溫度條件，根據相分離原理，將鹵水中的有益元素進行逐步分離。
[0017]其次，將碳酸鹽型鹽湖鹵水和硫酸鹽型鹽湖鹵水進行混合利用，將兩種鹵水蒸發到不同階段，并根據兩種鹵水的組成特點，控制該二者的混合比例，經過充分陳化后去除混合鹵水中大量鎂元素，對后續鉀元素的富集具有關鍵的作用。
[0018]再其次，在高原春夏季的溫度環境下自然蒸發，并有意識的控制鹵水中硫酸根的含量在5g/L~40g/L范圍內，確保冬季凍硝的質量，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，使得鹵水中鉀元素在后續工藝中以單一形式的鉀石鹽析出。
[0020]最后，本發明實現了節能，除了必要的導鹵、運輸、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，春夏季節的太陽能，還有風能，以及雨水等自然資源。由于對化工生產裝備幾乎無要求，因此本發明的工藝既可以應用在完全沒有建設化工生產裝備的條件地區實現清潔環保、低能耗生產，也可以應用在外部條件較好的鹽湖地區實現清潔生產。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0022]本發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的自然條件，例如日照時間長，年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風大等，來實現混合鹵水中鉀石鹽礦的制備，從而為后續工業氯化鉀的生產做原料的儲備。
[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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時，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，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進行自然蒸發，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境下進行冷凍處理，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進行自然蒸發，析出鉀石鹽，當溶液中鋰含量小于或等于2.5g/L時,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(即鹵水中Li開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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中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進行自然蒸發至氯化鈉飽和狀態，控制溶液中硫酸根離子的濃度在25g/L~70g/L，進行固液分離；然后，將固液分離后的鹵水在高原冬季的溫度環境下進行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根的濃度為lg/L~7g/L時固液分離；然后將析出芒硝后的鹵水在春夏季節進行蒸發，控制溶液中鎂的含量，當溶液中鎂含量大于或等于10g/L時，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的量比為1:1~2:1計量，充分混合反應后，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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L時,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,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過蒸發、冷凍、蒸發處理，當鹵水中Mg含量大于或等于10g/L時，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的量比為1:1~2:1計量，充分混合反應、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境下進行自然蒸發，析出氯化鈉和少量殘余的含鎂碳酸鹽，當鹵水C中硫酸根為5g/L~40g/L時進行固液分離得到鹵水D ； 第五步，將鹵水D導入凍硝池中，在高原冬季的溫度環境下進行冷凍處理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根離子的濃度為lg/L~7g/L時進行固液分離得到鹵水E ； 第六步，將鹵水E導入鈉鹽池，在高原春夏季的溫度環境下蒸發析出氯化鈉，當開始析出鉀鹽時進行固液分離得到鹵水F ; 第七步，將鹵水F導入鉀鹽池，在高原春夏季的溫度環境下進行自然蒸發，析出鉀石鹽，隨著蒸發的進行，當開始析出含鋰的礦物時固液分離得到鉀石鹽和鹵水G。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:該方法進一步包括第八步，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的量之比為1.5:1~5: 1來計量；在高原春夏季的溫度環境下，鹵水溫度為0°C~40°C時進行自然蒸發，析出鉀石鹽礦，當溶液中硼濃度以B2O3計大于或等于1%時進行固液分離，得到鉀石鹽礦。
3.如權利要求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.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中陳化時間為I~20天。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原春夏季的溫度環境下，鹵水的溫度為(TC~40°C。
7.如權利要求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的量比為0.1~I。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原冬季的溫度環境下，鹵水的溫度為-30°C~O°C時進行冷凍處理析出芒硝。
9.如權利要求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相對于鹵水D中硫酸根離子的含量減少70%以上。
10.如權利要求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就地與水反應制備工業氯化鉀。
【文檔編號】C01D5/00GK103539161SQ201310573838
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】董亞萍, 李武, 喬弘志, 朱成財, 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 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所, 西藏國能礦業發展有限公司