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一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法.pdf

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一种 提高 品位 卤水 收率 多级 盐田 蒸发 方法
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摘要
申请专利号:

CN201610323387.3

申请日:

2016.05.16

公开号:

CN106006678A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C01D 3/06申请日:20160516|||公开
IPC分类号: C01D3/06 主分类号: C01D3/06
申请人: 中国科学院青海盐湖研究所
发明人: 马艳芳; 张志宏; 李玉龙; 杨广林; 胡天琦; 王健康; 张永明; 赵冬梅; 付振海; 王婧; 董生发
地址: 810008 青海省西宁市新宁路18号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#26041;安?#21363;?#30693;识产权代理有限公司 11472 代理人: 王宇杨;杨青
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610323387.3

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.10.31|||2016.11.09|||2016.10.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,所述方法包括以下步骤:1)取任意类型的盐湖卤水,通过分析卤水的化学组成确定该卤水的水化学类型,再依据该卤水的水化学类型,并在通过相应相图计算该卤水蒸发至钾离子饱和时固体氯化钠析出的量A和2)按照公式计算盐田级数n和公比q;4)根据盐田级数n以及公比q计算每一级盐田固体氯化钠析出的量an;5)根据步骤3)、4)监测各级盐田的蒸发过程,当某一级盐田中钾离子含量或固体氯化钠析出的量达到设定值时,对该级盐田进行固液分离,母液进入下一级盐田继续蒸发,一直到第n级盐田蒸发完成固液分离,最终母液中钾离子的收率≥83.0%。

权利要求书

1.一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,所述方法包括以下步骤:
1)取任意类型的盐湖卤水,通过分析卤水的化学组成确定该卤水的水化学类型,
再依据该卤水的水化学类型,并在通过相应相图计算该卤水蒸发至钾离子饱和时固
体氯化钠析出的量A和
2)按照?#29575;?#20844;式计算盐田级数n和公比q;
n=K+max/K初+,K+初为卤水中K+的初始浓度,n取正整数;
q=2.44-0.124n;
3)根据盐田级数n以及公比q计算每一级卤水中钾离子含量K+n;
K1+%=K+max/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1);
K2+%=K+max/(qn-2+qn-3+……+q2+q+1);
K3+%=K+max/(qn-3+qn-4+……+q2+q+1);
……;
Kn-1+%=K+max/(q+1);
Kn+%=K+max;
4)根据盐田级数n以及公比q计算每一级盐田固体氯化钠析出的量an;
Bn=A/(qn+qn-1+……+q2+q+1);
Bn-1=A/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1);
……;
B2=A/(q2+q+1);
B1=A/(q+1);
B=Bn+Bn-1+…+B1;
Cn=Bn/B;
……;
C1=B1/B;
an=A×Cn;
……;
a1=A×C1;
5)根据步骤3)、4)设定的各级盐田的钾离子含量和固体氯化钠析出的量监测
各级盐田的蒸发过程,当n级盐田中的某一级盐田中钾离子含量或固体氯化钠析出
的量达到设定值时,对该级盐田进行固液分离,分离得到的母液进入下一级盐田继
续蒸发,一直到第n级盐田蒸发完成固液分离,最终母液中钾离子的收率≥83.0%。
2.根据权利要求1所述的一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,
其特征在于,所述盐湖卤水为青海巴伦马海某硫酸盐型盐湖卤水。
3.根据权利要求1所述的一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,
其特征在于,所述n为大于1的正整数。
4.根据权利要求1所述的一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,
其特征在于,每一级盐田固液分离时固体中夹带母液量占固体总质量的15-25%。

说明书

一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法

技术领域

本发明属于盐湖卤水利用技术领域,具体地,本发明涉及一种提高低品位卤水
中钾收率的多级盐田蒸发方法。

背景技术

青藏高原的盐湖中,低品位卤水约占盐湖总数的1/3,低品位盐湖卤水在盐田蒸
发过程中钾收率低,尤其在氯化钠盐池,由于母液夹带损失了钾资源,?#29575;?#38078;收率
低。宝贵的盐湖资源没有得到充分合理的利用。

现有技术中,对于低品位盐湖卤水的蒸发盐田工艺是采用一步蒸发至钾离子饱
和、然后固液分离法,这种方法存在一些缺陷,例如由于固体中的母液夹带多,盐
田操作复杂、固液分离需要的能耗和损失较大,固液分离后清理盐池和再次导卤需
要的时间较长,母液夹带损失较大。现有的低品位卤水中盐田工艺钾收率低,耗时
长;现有的盐田工艺中只有一个钠盐池,母液夹带损失的钾资源较大,造成了钾收
率低。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法,
该方法针对低品位卤水,通过多级盐田精控方法,使钾离子收率提高至≥80.0%,降
低了成本,缩短了时间,盐湖资源得到了合理利用。

为达到上述目的,本发明采用了如下的技术方案:

1)取任意类型的盐湖卤水,通过分析卤水的化学组成确定该卤水的水化学类型,
再依据该卤水的水化学类型,并在通过相应相图计算该卤水蒸发至钾离子饱和时固
体氯化钠析出的量A和

2)按照?#29575;?#20844;式计算盐田级数n和公比q;

n=K+max/K初+,K+初为卤水中K+的初始浓度,n取正整数;

q=2.44-0.124n;

3)根据盐田级数n以及公比q计算每一级卤水中钾离子含量K+n;

K1+%=K+max/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1);

K2+%=K+max/(qn-2+qn-3+……+q2+q+1);

K3+%=K+max/(qn-3+qn-4+……+q2+q+1);

……;

Kn-1+%=K+max/(q+1);

Kn+%=K+max;

4)根据盐田级数n以及公比q计算每一级盐田固体氯化钠析出的量an;

Bn=A/(qn+qn-1+……+q2+q+1);

Bn-1=A/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1);

……;

B2=A/(q2+q+1);

B1=A/(q+1);

B=Bn+Bn-1+…+B1;

Cn=Bn/B;

……;

C1=B1/B;

an=A×Cn;

……;

a1=A×C1;

5)根据步骤3)、4)设定的各级盐田的钾离子含量和固体氯化钠析出的量监测
各级盐田的蒸发过程,当n级盐田中的某一级盐田中钾离子含量或固体氯化钠析出
的量达到设定值时,对该级盐田进行固液分离,分离得到的母液进入下一级盐田继
续蒸发,一直到第n级盐田蒸发完成固液分离,最终母液中钾离子的收率≥80.0%。

优选地,所述盐湖卤水为青海巴伦马海硫酸盐型盐湖卤水,卤水组成为:K+:
0.07-0.3%、Mg2+:0.5-1.5%、Na+:7.4-9.8%、Cl-:12.1-17.2%、SO42-:1.0-2.2%。

优选地,所述n为大于1的正整数。

优选地,每一级盐田固液分离时固体中夹带母液量占固体总质量的15-25%。

本发明方法简单、快捷,生产周期较短,过程简便,解决了低品位卤水中钾收
率低的问题。通过多级精控盐田蒸发之后能够使低品位卤水中的钾收提高至≥83.0%。

本发明针对低品位卤水,适用于所有水化学类型的低品卤水。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种提高低品位卤水中钾收率的盐田工艺方法,包括以下步骤:

(1)取青海巴伦马海硫酸盐型盐湖卤水,分析化学组成,卤水的组成为K+、Mg2+、
Na+、Cl-、SO42-为主的溶?#28023;?#20854;中K+(即K0+)质量含量为0.25%,Mg2+质量含量
为1.5%,Na+质量含量为9.8%,Cl-质量含量为17.2%,SO42-质量含量为2.2%;

(2)按五元相图K+,Mg2+,Na+,Cl-,SO42-//H2O计算,该卤水在氯化钠阶段析出的
总量20kg,液相中K+浓度达到2.20%时钾饱和(即K+max)。

(3)取100kg卤水作为原料,置于蒸发室中,电风扇间断排风,同时准备多个
蒸发池;

(4)盐田级数确定:n=K+max/K0+=2.20/0.25=8,

(5)将NaCl盐池设计为8级盐田,盐田编号分别记为:1、2、3、4、5、6、7、
8。

公比q与每一级盐田分离依据为:

q=2.48-0.21×n,(n=4),q=0.80;

K1+%=K+max/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=2.2/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.53;

K2+%=2.2/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.56;

K3+%=2.2/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.60;

K4+%=2.2/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.65;

K5+%=2.2/(0.83+0.82+0.8+1)=0.75;

K6+%=2.2/(0.82+0.8+1)=0.90;

K7+%=2.2/(0.8+1)=1.22;

K8+%=2.20;

B8=A/(qn+qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.88+0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.62;

B7=A/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.81;

B6=20/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.06;

B5=20/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.42;

B4=20/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.95;

B3=20/0.83+0.82+0.8+1)=6.78;

B2=20/(0.82+0.8+1)=8.20;

B1=20/(0.8+1)=11.11;

B=B8+B7+B6+B5+B4+B3+B2+B1=51.9;

C8=B8/B=0.08;

C7至C1分别为0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.16、0.21;

a8=A*C8…a1=A*C1;

a8至a1分别为1.78、1.85、1.95、2.09、2.29、2.61、3.15、4.28。

将组成为K+0.25%,Mg2+1.5%,Na+9.8%,Cl-17.2%,SO42-2.2%的卤水注入
1级盐池中蒸发,检测卤水中的钾含量达到0.50%,固液分离,卤水导入2级盐池中
蒸发,固体量4.20kg;

检测2级盐池中卤水中钾含量达到0.56%,固液分离,卤水导入3级盐池中蒸发,
固体量3.15kg;

检测3级盐池卤水中的钾含量达到0.61%,固液分离,卤水导入4级盐池中蒸发,
固体量2.61kg;

同样的操作方法,检测卤水中的钾含量达到或接近理论预测值后,然后依次导
入下一级盐池中蒸发,4、5、6、7、8盐池卤水中的钾含量先后达到0.68、0.75、0.88、
1.22、2.10%,固体量分别为2.33、2.09、1.90、1.89、1.78kg。

(6)每一级母液夹带20%。

(7)钾收率的计算如下:

总钾量:K+初%×卤水总量=0.25%×100=25kg

每一级盐池固液分离中的母液夹带损失:每一级固液分离时的K+n%×每一级
分离的固液重量an×母液夹带,例如:0.50×4.20×20%=0.42kg。

1、2、3、4、5、6、7、8盐池固液分离损失的钾分别为:0.42、0.35、0.32、0.32、
0.31、0.33、0.46、0.71kg,合计3.229kg。

钾收率:(25-3.229)/25×100%=87.1%

实施例2

一种提高低品位卤水中钾收率的盐田工艺方法,包括以下步骤:

(1)取青海巴伦马海硫酸盐型盐湖卤水,分析化学组成,卤水的组成为K+、Mg2+、
Na+、Cl-、SO42-为主的溶?#28023;?#20854;中K+质量含量为0.25%,Mg2+质量含量为1.5%,
Na+质量含量为9.8%,Cl-质量含量为17.2%,SO42-质量含量为2.2%;

(2)按五元相图K+,Mg2+,Na+,Cl-,SO42-//H2O计算,该卤水在氯化钠阶段析出的
总量20kg,液相中K+浓度达到2.20%时钾饱和。

(3)取100kg卤水作为原料,置于蒸发室中,电风扇间断排风,同时准备多个
蒸发池;

(4)盐田级数确定:n=K+max/K0+=2.20/0.25=8,

(5)将NaCl盐池设计为8级盐田,盐田编号分别记为:1、2、3、4、5、6、7、
8。

公比q与每一级盐田分离依据为:

q=2.48-0.21×n,(n=4),q=0.80;

K1+%=K+max/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=2.2/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.53;

K2+%=2.2/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.56;

K3+%=2.2/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.60;

K4+%=2.2/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.65;

K5+%=2.2/(0.83+0.82+0.8+1)=0.75;

K6+%=2.2/(0.82+0.8+1)=0.90;

K7+%=2.2/(0.8+1)=1.22;

K8+%=2.20;

B8=A/(qn+qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.88+0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.62;

B7=A/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.81;

B6=20/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.06;

B5=20/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.42;

B4=20/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.95;

B3=20/0.83+0.82+0.8+1)=6.78;

B2=20/(0.82+0.8+1)=8.20;

B1=20/(0.8+1)=11.11;

B=B8+B7+B6+B5+B4+B3+B2+B1=51.9;

C8=B8/B=0.08;

C7至C1分别为0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.16、0.21;

a8=A*C8…a1=A*C1;

a8至a1分别为1.78、1.85、1.95、2.09、2.29、2.61、3.15、4.28。

将组成为K+0.25%,Mg2+1.5%,Na+9.8%,Cl-17.2%,SO42-2.2%的卤水注入
1级盐池中蒸发,检测卤水中的钾含量达到0.53%,固液分离,卤水导入2级盐池中
蒸发,固体量4.30kg;

检测2级盐池中卤水中钾含量达到0.54%,固液分离,卤水导入3级盐池中蒸发,
固体量3.10kg;

检测3级盐池卤水中的钾含量达到0.59%,固液分离,卤水导入4级盐池中蒸发,
固体量2.64kg;

同样的操作方法,检测卤水中的钾含量达到或接近理论预测值后,然后依次导
入下一级盐池中蒸发,4、5、6、7、8盐池卤水中的钾含量先后达到0.65、0.73、0.94、
1.25、2.20%,固体量分别为2.29、2.00、1.98、1.80、1.79kg。

(6)每一级母液夹带15%。

(7)钾收率的计算如下:

总钾量:K+初%×卤水总量=0.25%×100=25kg

每一级盐池固液分离中的母液夹带损失:每一级固液分离时的K+n%×每一级
分离的固液重量an×母液夹带,例如:0.53×4.30×15%=0.34kg。

1、2、3、4、5、6、7、8盐池固液分离损失的钾分别为:0.34、0.25、0.23、0.22、
0.22、0.28、0.34、0.59kg,合计2.476kg。

钾收率:(25-2.476)/25×100%=90.1%

实施例3

一种提高低品位卤水中钾收率的盐田工艺方法,包括以下步骤:

(1)取青海巴伦马海某硫酸盐型盐湖卤水,分析化学组成,卤水的组成为K+、
Mg2+、Na+、Cl-、SO42-为主的溶?#28023;?#20854;中K+质量含量为0.25%,Mg2+质量含量为
1.5%,Na+质量含量为9.8%,Cl-质量含量为17.2%,SO42-质量含量为2.2%;

(2)按五元相图K+,Mg2+,Na+,Cl-,SO42-//H2O计算,该卤水在氯化钠阶段析出的
总量20kg,液相中K+浓度达到2.20%时钾饱和。

(3)取100kg卤水作为原料,置于蒸发室中,电风扇间断排风,同时准备多个
蒸发池;

(4)盐田级数确定:n=K+max/K0+=2.20/0.25=8,

(5)将NaCl盐池设计为8级盐田,盐田编号分别记为:1、2、3、4、5、6、7、
8。

公比q与每一级盐田分离依据为:

q=2.48-0.21×n,(n=4),q=0.80;

K1+%=K+max/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=2.2/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.53;

K2+%=2.2/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.56;

K3+%=2.2/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.60;

K4+%=2.2/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=0.65;

K5+%=2.2/(0.83+0.82+0.8+1)=0.75;

K6+%=2.2/(0.82+0.8+1)=0.90;

K7+%=2.2/(0.8+1)=1.22;

K8+%=2.20;

B8=A/(qn+qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.88+0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.62;

B7=A/(qn-1+qn-2+……+q2+q+1)

=20/(0.87+0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=4.81;

B6=20/(0.86+0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.06;

B5=20/(0.85+0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.42;

B4=20/(0.84+0.83+0.82+0.8+1)=5.95;

B3=20/0.83+0.82+0.8+1)=6.78;

B2=20/(0.82+0.8+1)=8.20;

B1=20/(0.8+1)=11.11;

B=B8+B7+B6+B5+B4+B3+B2+B1=51.9;

C8=B8/B=0.08;

C7至C1分别为0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.16、0.21;

a8=A*C8…a1=A*C1;

a8至a1分别为1.78、1.85、1.95、2.09、2.29、2.61、3.15、4.28。

将组成为K+0.25%,Mg2+1.5%,Na+9.8%,Cl-17.2%,SO42-2.2%的卤水注入
1级盐池中蒸发,检测卤水中的钾含量达到0.55%,固液分离,卤水导入2级盐池中
蒸发,固体量4.28kg;

检测2级盐池中卤水中钾含量达到0.57%,固液分离,卤水导入3级盐池中蒸发,
固体量3.22kg;

检测3级盐池卤水中的钾含量达到0.60%,固液分离,卤水导入4级盐池中蒸发,
固体量2.60kg;

同样的操作方法,检测卤水中的钾含量达到或接近理论预测值后,然后依次导
入下一级盐池中蒸发,4、5、6、7、8盐池卤水中的钾含量先后达到0.63、0.79、0.90、
1.20、2.35%,固体量分别为2.21、2.15、1.95、1.85、1.74kg。

(6)每一级母液夹带25%。

(7)钾收率的计算如下:

总钾量:K+初%×卤水总量=0.25%×100=25kg

每一级盐池固液分离中的母液夹带损失:每一级固液分离时的K+n%×每一级
分离的固液重量an×母液夹带,例如:0.55×4.28×25%=0.59kg。

1、2、3、4、5、6、7、8盐池固液分离损失的钾分别为:0.59、0.46、0.39、0.35、
0.42、0.44、0.56、1.02kg,合计4.226kg。

钾收率:(25-4.226)/25×100%=83.0%

对比例1

一种提高低品位卤水中钾收率的盐田工艺方法,包括以下步骤:

(1)取青海巴伦马海某硫酸盐型盐湖卤水,分析化学组成,卤水的组成为K+、
Mg2+、Na+、Cl-、SO42-为主的溶?#28023;?#20854;中K+质量含量为0.25%,Mg2+质量含量为
1.5%,Na+质量含量为9.8%,Cl-质量含量为17.2%,SO42-质量含量为2.2%;

(2)按五元相图K+,Mg2+,Na+,Cl-,SO42-//H2O计算,该卤水在氯化钠阶段析出的
总量20kg,液相中K+浓度达到2.20%时钾饱和。

(3)取100kg卤水作为原料,置于蒸发室中,电风扇间断排风;

(4)蒸发过程监测固、液相中的K+含量,对比计算固、液相含量,当固相中的
含量≥液相含量的20-30%时,说明卤水中的钾饱和,停止蒸发,固液分离,

(4)液相中K+含量2.3%,固体NaCl重量19.0kg,固体中的母液夹带分别15.0%、
20%、25%,所对用的钾收率见(5)。

(5)母液夹带损失的钾19.0×2.3%×15%=0.0655kg,

钾离子收率(100×0.25%-0.0655)/(100×0.25%)=73.8%;

母液夹带损失的钾19.0×2.3%×20%=0.0874kg,

钾离子收率(100×0.25%-0.0874)/(100×0.25%)=65.0%;

母液夹带损失的钾19.0×2.3%×30%=0.1092kg,

钾离子收率(100×0.25%-0.1092)/(100×0.25%)=56.3%。

从实施例1-3以及对比例1可以看出,采用多级盐田蒸发方法后,钾收率达到了
83%以上,最高能达到90%。而采用传统的盐田蒸发方法,其收率最高才到73.8%。

最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方?#20184;?#38750;限制。尽管
参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本发明
的技术方?#38468;?#34892;修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和?#27573;В?#20854;均
应涵盖在本发明的权利要求?#27573;?#24403;中。

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本文标题:一种提高低品位卤水中钾收率的多级盐田蒸发方法.pdf
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