利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K 、B、Li的方法
【專利摘要】一種利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法包括：碳酸鹽型鹽湖鹵水蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)，當鹵水中Li含量小于或等于2.5g/L或析出的固體礦中碳酸鋰含量小于或等于0.5%時得鹵水A；硫酸鹽型鹽湖鹵水蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)，鹵水中Mg含量大于或等于10g/L時得鹵水B；鹵水A與鹵水B混合反應(yīng)后得鹵水C；鹵水C自然蒸發(fā)至硫酸根為5g/L～40g/L時得鹵水D；鹵水D凍硝后得鹵水E；鹵水E蒸發(fā)至一定程度得鹵水F；鹵水F蒸發(fā)析出鉀石鹽后得鹵水G；鹵水G凍硝后得鹵水H；鹵水H與第一步得到的混合堿混合、反應(yīng)后，當溶液中Li濃度為0.5g/L-1.5g/L時得鹵水I；鹵水I導(dǎo)入降溫池，自然蒸發(fā)析出硼砂。
【專利說明】利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鹽湖鹵水的開發(fā)利用工藝，尤其涉及一種利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]富硼鋰碳酸鹽型鹽湖是資源價值較高的一種。地處青藏高原的西藏地區(qū)是世界上碳酸鹽型富硼鋰鹽湖集中發(fā)育的地區(qū)之一，扎布耶、結(jié)則茶卡是其中的典型代表，賦存鋰、鉀、硼資源。
[0004]現(xiàn)有的碳酸鹽型富硼鋰鹽湖，以西藏結(jié)則茶卡鹽湖為例，其鹵水自然蒸發(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，碳酸鋰，鉀芒硝、硼砂等，而最具經(jīng)濟價值的碳酸鋰，在鉀鹽析出階段即分散、多跨度析出，沒有明顯的富集段；硼則由于最終堿度不夠，也不能快速地以硼砂形式析出，因此，以此自然結(jié)晶路線，鉀、鋰、硼產(chǎn)品化加工，均存在較大的技術(shù)經(jīng)濟問題。
[0005]具體來說，(I)析出的鉀鹽，以鉀石鹽、鉀芒硝、硫酸鉀等鉀混鹽的形式存在，在湖區(qū)加工困難，即使以現(xiàn)有成熟技術(shù)加工，運距遙遠，經(jīng)濟效益較差。(2)鋰鹽以碳酸鋰形式析出，但過于分散，必須現(xiàn)場再富集，用浮選，處理量大，品位提高到60%以上有一定難度，仍需運出加工。(3)對于硼元素來說，其析出礦種尚不明確，加工方式難以確定，但按礦區(qū)運距，即使析出的硼礦B2O3含量在2 0%以上，亦需再次富集，且加工困難。
[0006]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，社會經(jīng)濟發(fā)展水平極低，工業(yè)、能源、交通基本處于空白狀態(tài)；產(chǎn)品遠離市場，同樣的產(chǎn)品，如KC1，在格爾木地區(qū)利潤豐厚，每噸純利潤在1000元以上，而在西藏地區(qū)，即使不考慮惡劣條件下價格成本的增加，加上運輸成本后即無利可圖甚至虧本，因此，以現(xiàn)有方法來開發(fā)這些鹽湖，將困難重重。
[0007]本發(fā)明將長期以來人們所認為的高原鹽湖地區(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，風速大，蒸發(fā)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；同時，通過將碳酸鹽型鹽湖鹵水與其附近的硫酸鹽型鹽湖鹵水進行混合開發(fā)，從而實現(xiàn)鹵水中有益元素的高效富集分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為此，本發(fā)明一種利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法。
[0009]一種利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法，其包括步驟:
[0010]第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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 ；
[0011]第二步，硫酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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 ；
[0012]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中的鎂離子或鈣離子與鹵水A中碳酸根離子的摩爾比為1:1~2:1計量，充分混合反應(yīng)、陳化后，固液分離得到鎂的碳酸鹽和鹵水C ；
[0013]第四步，將鹵水C在高原春夏季的溫度環(huán)境下進行自然蒸發(fā)，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，得到氯化鈉和鹵水D ;
[0014]第五步，將鹵水D導(dǎo)入第一凍硝池中，在高原冬季的溫度環(huán)境下冷凍處理，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，得到芒硝和鹵水E ；
[0015]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，當開始析出鉀鹽時進行固液分離，得到氯化鈉和鹵水F ；
[0016]第七步，將鹵水F導(dǎo)入鉀鹽池，在高原春夏季的溫度環(huán)境下進行自然蒸發(fā)，首先析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā)的進行，當開始析出鋰礦時固液分離，得到鉀石鹽和鹵水G ；
[0017]第八步，將鹵水G導(dǎo)入第二凍硝池，在高原冬季的溫度環(huán)境下冷凍處理，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，得到芒硝和鹵水H ；
[0018]第九步，將鹵水 H與第一步得到的混合堿在太陽池中混合，混合比例按鹵水H中Li和混合堿中堿的物質(zhì)的量之比為1: 0.5~1:3計量，升溫反應(yīng)后析出碳酸鋰粗礦，當溶液中Li濃度降到0.5-1.5g/L時，進行固液分離，得到碳酸鋰粗礦和鹵水I ;
[0019]第十步，將鹵水I導(dǎo)入降溫池，自然蒸發(fā)析出硼砂，等溶液中B2O3濃度降低至2g/L進行固液分離，得到硼砂固體和鹵水J。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021]首先，本發(fā)明屬于環(huán)保工藝，整個工藝流程中，沒有額外引入任何化學物質(zhì)，完全利用高原鹽湖地區(qū)自然的溫度條件，根據(jù)相分離原理，將鹵水中的鎂、鈉、鉀、硼、鋰等有益元素進行高品位富集分離。此工藝開發(fā)鹽湖的結(jié)果是:開發(fā)后的鹽湖中只是有益元素被提取出來，鹽湖地區(qū)的環(huán)境條件不變。
[0022]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(fā)到不同階段，并根據(jù)兩種鹵水的組成特點，控制該二者的混合比例，經(jīng)過充分陳化后，混合鹵水中大量鎂以碳酸鹽的形式析出，同時，鹵水中鎂的大量減少對后續(xù)其他有益元素的富集具有關(guān)鍵的作用。
[0023]再次，將出去鎂、碳酸根之后的鹵水C依次進行春夏季自然蒸發(fā)、第一次凍硝、春夏季蒸發(fā)析出氯化鈉、春夏季蒸發(fā)析出鉀石鹽、第二次凍硝，經(jīng)過這一系列工藝處理，得到富硼鋰鹵水；利用本發(fā)明工藝過程產(chǎn)物混合堿和該富硼鋰鹵水混合反應(yīng)，從而得到碳酸鋰礦及富硼鹵水，富硼鹵水倒入降溫池自然蒸發(fā)便可得到硼砂礦。
[0024]最后，將提取鎂、鉀、鋰、硼之后的鹵水返回到第九步，重復(fù)第九、十步的工藝過程，回收混合鹵水中的鋰和硼，當混合鹵水中溴或碘的濃度為0.2g/L以上時，進行分離溴或分離碘。此循環(huán)工藝方法，使得混合鹵水中的有益元素基本徹底被提取出來，同時，混合鹵水得到了徹底的清潔。[0025]另外，需要說明，本發(fā)明實現(xiàn)了節(jié)能，除了必要的導(dǎo)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(jié)的太陽能，還有風能，以及雨水等天然資源。本發(fā)明的工藝既可以應(yīng)用在完全沒有建設(shè)化工生產(chǎn)裝備的條件地區(qū)實現(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)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明提供一種碳酸鹽型鹽湖鹵水與硫酸鹽型鹽湖鹵水混合提取L1、B、K、Mg等有益元素的方法，本方法旨在利用高原鹽湖地區(qū)的自然條件，例如日照時間長，年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風大等，通過對鹽湖鹵水進行徹底的清潔的同時實現(xiàn)其中有益元素的富集分離。
[0028]本方法具體分步驟描述如下:
[0029]第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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。
[0030]具體為:將碳酸 鹽型鹽湖原始鹵水在春夏季節(jié)進行自然蒸發(fā)，析出石鹽，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(huán)境下進行冷凍處理，析出包含芒硝、水堿、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；然后將析出混合堿后的鹵水在春夏季節(jié)進行自然蒸發(fā)，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A。另外，收集冬季冷凍得到的混合堿，以備后續(xù)過程所用。
[0031]第二步，硫酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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。
[0032]具體為:將硫酸鹽型鹽湖原始鹵水在春夏季節(jié)進行自然蒸發(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(jié)進行蒸發(fā)，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。
[0033]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中的鎂離子或鈣離子與鹵水A中碳酸根離子的摩爾比為1:1~2:1計量，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。
[0034]上述鹵水A的組成如表一所述:
[0035]表一
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種利用自然能從混合鹵水中提取Mg、K、B、Li的方法，其包括步驟: 第一步，碳酸鹽型鹽湖鹵水依次經(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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(jīng)過蒸發(fā)、冷凍、蒸發(fā)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中的鎂離子或鈣離子與鹵水A中碳酸根離子的摩爾比為1:1~2:1計量，充分混合反應(yīng)、陳化后，固液分離得到鎂的碳酸鹽和鹵水C ; 第四步，將鹵水C在高原春夏季的溫度環(huán)境下進行自然蒸發(fā)，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，得到氯化鈉和鹵水D ； 第五步，將鹵水D導(dǎo)入第一凍硝池中，在高原冬季的溫度環(huán)境下冷凍處理，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，得到芒硝和鹵水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，當開始析出鉀鹽時進行固液分離，得到氯化鈉和鹵水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)境下進行自然蒸發(fā)，首先析出鉀石鹽，隨著蒸發(fā) 的進行，當開始析出鋰礦時固液分離，得到鉀石鹽和鹵水G ; 第八步，將鹵水G導(dǎo)入第二凍硝池，在高原冬季的溫度環(huán)境下冷凍處理，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，得到芒硝和鹵水H ； 第九步，將鹵水H與第一步得到的混合堿在太陽池中混合，混合比例按鹵水H中Li和混合堿中堿的物質(zhì)的量之比為1:0.5~1:3計量,升溫反應(yīng)后析出碳酸鋰粗礦，當溶液中Li濃度降到0.5g/L-l.5g/L時，進行固液分離，得到碳酸鋰粗礦和鹵水I ; 第十步，將鹵水I導(dǎo)入降溫池，自然蒸發(fā)析出硼砂，等溶液中B2O3濃度降低至2g/L進行固液分離，得到硼砂固體和鹵水J。
2.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。
3.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。
4.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間為I~20天。
5.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摩爾比為0.1~I。
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:所述高原冬季的溫度環(huán)境下，鹵水的溫度為-30°C~(TC。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第九步太陽池中鹵水的溫度為40°C以上。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述第十步的降溫池的溫度為自然環(huán)境的常溫。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法進一步包括第十一步，來自第十步的鹵水J返回到第九步，并與鹵水H混合得到混合鹵水K，混合鹵水K重復(fù)第九、十步，回收混合鹵水K的鋰和硼，當混合鹵水K中溴或碘的濃度為0.2g/L以上時，進行分離溴或分離碘。
【文檔編號】C01B35/10GK103553090SQ201310572330
【公開日】2014年2月5日 申請日期: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, 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(yè)發(fā)展有限公司