CN115159546A - 一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法。所述方法包括：将染色剂与盐湖原卤混合均匀，并进行第一自然蒸发、第一固液分离，获得第一卤水和钠盐；将所述第一卤水置于调节盐池中继续进行第二自然蒸发处理，再经第二固液分离，获得第二卤水和氯化钠；将所述第二卤水置于钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理，再经第三固液分离，获得第三卤水和钾石盐；以及，将所述第三卤水置于光卤石池中继续进行第四自然蒸发处理，再经第四固液分离，获得老卤和光卤石。本发明提供的提高盐湖卤水蒸发效率的方法可以提高卤水的蒸发效率，缩短蒸发周期，减少盐湖钾、锂和硼等资源的损失，同时用的染色剂为绿色无污染材料，不会对后续产品生产和环境产生污染。
Description
技术领域
本发明属于盐湖分离技术领域，具体涉及一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法。
背景技术
目前国内外对盐湖卤水浓缩富集的方法是盐田摊晒法，此工艺受制于气象因素、卤水组成和盐田工艺。在卤水蒸发的不同阶段，随着MgCl2的质量百分比浓度增加，溶液粘度增加，饱和蒸气压下降，降低了卤水的蒸发速率，延长了盐田蒸发周期；在蒸发过程中由于盐田渗透和母液夹带，钾等资源损失较大，盐田工艺钾收率极低，造成资源浪费。国内外盐湖开发的成功经验证明，应用盐田蒸发手段进行卤水浓缩结晶盐类，具有极大的经济合理性。盐田蒸发方式是天然和开放形式；它的能量来源是太阳能辐射和环境因素，蒸发条件依赖于当地的气象条件，如温度、湿度、气压、风力变化等自然因素。蒸发的特征不仅是地理环境、气象条件、盐田因素和卤水体系共同作用的结果，同时也受蒸发的过程和卤水中无机盐结晶行为的影响，在卤水蒸发的不同阶段，含盐量的增加会减缓卤水的蒸发速率，经研究发现，氯化镁质量百分比浓度对卤水的蒸发速率影响最大。随着MgCl2的质量百分比浓度增加，溶液离子活度增大，降低了卤水饱和蒸气压，进而降低了卤水的蒸发速率，使盐田蒸发操作周期长，结晶过程复杂，生产控制比较困难。
现分别以察尔汗氯化物型盐湖卤水盐田蒸发工艺和新疆罗布泊硫酸盐型卤水盐田蒸发工艺为例，介绍现有盐田蒸发工艺方法。分别提供两种工艺的蒸发方法。利用氯化物型盐湖卤水盐田蒸发的技术工艺，其原理为：以K+、Na+、Mg2+//C1～-H2O四元水盐体系介稳相图为依据，其盐田工艺采用分段结晶流程，将卤水蒸发分为氯化钠结晶阶段和光卤石结晶阶段。原料卤水首先在钠盐池蒸发析出氯化钠后，进入调节池调节卤水钠镁比，蒸发至光卤石接近饱和，再进入光卤石池后蒸发析出光卤石。利用硫酸盐盐型盐湖卤水盐田蒸发的技术工艺，其原理为：以K+、Na+、Mg2+//Cl～、SO4 2～-H2O五元水盐体系介稳相图为基础，利用天然相分离技术，在盐田中通过自然蒸发的工艺来实现。其矿物析出顺序为石盐、白钠镁矾、钾盐镁矾、泻利盐、软钾镁矾；可以看出目前国内外无论对氯化物型盐湖、硫酸盐型盐湖或碳酸盐型盐湖的开发，盐田摊晒工艺是唯一可行的工艺方法。在实施过程中，无论是采用盐田卤水自然分段蒸发、兑卤一蒸发，还是MVR强制蒸发的方法，均不能有效提高卤水蒸发效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法，其包括：
将染色剂与盐湖原卤混合均匀，并进行第一自然蒸发、第一固液分离，获得第一卤水和钠盐；其中，当所述盐湖卤水中钾离子的质量百分比浓度为1.5～2.5wt％(钾盐饱和时钾离子的质量百分比浓度)时进行所述第一固液分离；
将所述第一卤水置于调节盐池中继续进行第二自然蒸发处理，再经第二固液分离，获得第二卤水和氯化钠；其中，当所述第一卤水表面有钾石盐析出时进行所述第二固液分离；
将所述第二卤水置于钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理，再经第三固液分离，获得第三卤水和钾石盐；其中，当所述第二卤水中有光卤石析出时进行所述第三固液分离；
以及，将所述第三卤水置于光卤石池中继续进行第四自然蒸发处理，再经第四固液分离，获得老卤和光卤石；其中，当所述第三卤水中有水氯镁石析出时进行所述第四固液分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的提高盐湖卤水蒸发效率的方法可以提高卤水的蒸发效率，缩短蒸发周期，减少盐湖钾、锂和硼等资源的损失，同时用的染色剂为绿色无污染材料，不会对后续产品生产和环境产生污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明-典型实施方案中盐湖卤水的蒸发工艺流程图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是通过向卤水中添加一定比例的染色剂，改变卤水颜色，减少反射，以增强卤水对太阳能辐射的吸收，提高卤水温度，从而提高卤水的蒸发效率。该染色剂为环保型材料，在蒸发迁移过程中不会对产品和环境产生危害影响。。
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法包括：
将染色剂与盐湖原卤混合均匀，并进行第一自然蒸发、第一固液分离，获得第一卤水和钠盐；其中，当所述盐湖原卤中钾离子的质量百分比浓度为钾盐饱和时钾离子质量百分比浓度(1.5～2.5wt％)时进行所述第一固液分离；
将所述第一卤水置于调节盐池中继续进行第二自然蒸发处理，再经第二固液分离，获得第二卤水和氯化钠；其中，当所述第一卤水表面有钾石盐析出时进行所述第二固液分离；
将所述第二卤水置于钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理，再经第三固液分离，获得第三卤水和钾石盐；其中，当所述第二卤水中有光卤石析出时进行所述第三固液分离；
以及，将所述第三卤水置于光卤石池中继续进行第四自然蒸发处理，再经第四固液分离，获得老卤和光卤石；其中，当所述第三卤水中有水氯镁石析出时进行所述第四固液分离。
在一些优选实施方案中，所述染色剂包括刚果红、亚甲基蓝、溴甲酚绿、苯胺黑、俾斯麦棕、氨基黑、红色酸性染料中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述染色剂与盐湖原卤的用量比为0～100g/m3。
在一些优选实施方案中，所述盐湖原卤、第一卤水、第二卤水、第三卤水的晒水深度均独立地为30～150cm。
在一些优选实施方案中，所述盐湖原卤的来源包括硫酸盐型盐湖、氯化物型盐湖、碳酸盐型盐湖中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述盐湖原卤的比重为26°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0.4～0.7％，Na+的质量百分比浓度为5.0～7.90％，Mg2+的质量百分比浓度为1.0～2.5％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为1.0～3.0％。
具体地，所述盐湖原卤的组成如：
在一些优选实施方案中，所述第一自然蒸发处理的时间为60～90天。
在一些优选实施方案中，所述第一卤水的比重为30°Bé，其中K+的质量百分比浓度为1.5～2.00％，Na+的质量百分比浓度为3～8％，Mg2+的质量百分比浓度为2.0～3.70％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为1.0～3.0％。
具体地，所述第一卤水的组成如下：
在一些优选实施方案中，所述第二自然蒸发处理的时间为30～40天。
在一些优选实施方案中，所述第二卤水的比重为32°Bé，其中K+的质量百分比浓度为2.0～2.61％，Na+的质量百分比浓度为4.0～6.0％，Mg2+的质量百分比浓度为3～5％，C1～的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2～的质量百分比浓度为4.0～6.00％。
具体地，所述第二卤水的组成如下：
在一些优选实施方案中，所述第三自然蒸发处理的时间为20～30天。
在一些优选实施方案中，所述第三卤水的比重为34°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0～0.50％，Na+的质量百分比浓度为3.0～5.0％，Mg2+的质量百分比浓度为6.0～8.0％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为4.0～6.00％。
具体地，所述第三卤水的组成如下：
在一些优选实施方案中，所述钾石盐包括氯化钠及氯化钾。
在一些优选实施方案中，所述钾石盐至少用于来生产氯化钾。
在一些优选实施方案中，所述方法还包括：将染色剂加入设置有所述第二卤水的钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理；其中，所述染色剂与第二卤水的用量比为0.1g～40g/m3。
在一些优选实施方案中，所述第四自然蒸发处理的时间为15～20天。
在一些优选实施方案中，所述老卤的比重为35°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0.32％，Na+的质量百分比浓度为0.09％，Mg2+的质量百分比浓度为7.92％，Cl-的质量百分比浓度为21.70％，SO4 2-的质量百分比浓度为2.94％。
具体地，所述老卤的组成如下：
在一些优选实施方案中，所述光卤石至少用于来生产氯化钾。
在一些优选实施方案中，本发明中盐湖卤水的蒸发工艺流程图如图1所示。
在一些较为具体的实施方案中，所述提高盐湖卤水蒸发效率的方法具体包括：
(1)将一定比例的染色剂加入到盐湖原卤中，搅拌混匀，然后自然蒸发，此时析出盐类为氯化钠，当卤水接近钾盐饱和时，固液分离，将卤水转至调节盐池内继续蒸发；
(2)在调节盐池中，盐类析出为氯化钠，当卤水表面有钾盐析出时，固液分离，将卤水转至钾石盐池内继续蒸发；
(3)在钾石盐池中，盐类析出为钾石盐(氯化钠、氯化钾)，当钾到光卤石析出时，证明卤水已经进入光卤石阶段，此时进行固液分离，钾石盐可以用来生产氯化钾，卤水转至光卤石池中继续蒸发；
(4)在光卤石池，析出盐类以光卤石为主，含少量的氯化钠和氯化钾，当卤水表面有水氯镁石析出时，固液分离，析出的光卤石可以用来生产氯化钾，此时卤水已经晒至到老卤，将老卤转至老卤池储存。
本发明中提高盐湖卤水蒸发效率的方法具体内容是通过向卤水中添加一定比例的染色剂改变卤水颜色，以增强卤水对太阳能辐射的吸收，减少卤水表面对太阳能辐射的反射，使吸收的热量储存在卤水内部，转化为卤水的内能，从而提高卤水温度，达到提高卤水蒸发效率的一种新方法。
本发明通过添加染色剂改变水体颜色，提高整个水体对太阳能辐射的吸收能力，提高卤水温度，从而加快卤水蒸发速率和缩短卤水蒸发时间；卤水蒸发过程其内部结晶为整体结晶，新析出的晶体因自重较大而快速沉淀到池底，卤水水体浊度较低，可进一步增加太阳能透射率，进而提高卤水蒸发效率。
本发明中添加的染色剂系化工原料，可依据卤水蒸发的不同阶段对蒸发速率需求改变染色剂的用量，人为调整蒸发速率；所选染色剂热稳定性和光热解稳定性强，在卤水蒸发过程中不会发生分解的现象；所选染色剂在卤水晒至老卤阶段后不需要回收，不会对盐湖水体及环境带来不利影响，且使用成本低，有利于在实际应用中实现。
下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
以硫酸盐型盐湖为例：
以下实施例取自柴达木某盐湖的溶采原卤，卤水化学组成如下：
实施例1
将3吨未添加染色剂的溶采原卤转入钠盐池中进行自然蒸发，初始晒水深度为1米。在整个蒸发过程中，各蒸发阶段蒸发周期如下：钠盐段和调节池段蒸发周期120天，钾混盐段25天，光卤石段40天，总蒸发周期185天；钾混盐和光卤石阶段钾的总收率为55％。
实施例2
将3吨添加40g/m3氨基黑染色剂后的溶采原卤转入钠盐池进行自然蒸发，初始晒水深度为1米。在第二卤水蒸发结束，又向卤水中添加5g/m3的氨基黑后继续蒸发。在整个蒸发过程中，各蒸发阶段蒸发周期如下：钠盐段和调节池段102天，钾混盐段22天，光卤石段18天，总蒸发周期142天；钾混盐和光卤石段钾的总收率为66.51％。
实施例3
将3吨添加2g/m3，的B比例溴甲酚绿染色剂后的溶采原卤转入钠盐池进行自然蒸发，初始晒水深度为1米。在第二卤水蒸发结束，又向卤水中添加20g/m3的溴甲酚绿染色剂后继续蒸发。在整个蒸发过程中，各蒸发阶段蒸发周期如下：钠盐段和调节池段90天，钾混盐段20天，光卤石段15天，总蒸发周期125天；钾混盐和光卤石段钾的总收率为75％。
实施例4
首先配置深绿色的混合染色剂：刚果红、酒石黄和亚甲基蓝的混合比例为1∶1∶1。将3吨添加15g/m3混合染色剂后的溶采原卤转入钠盐池进行自然蒸发，初始晒水深度为1米。在卤水中钾饱和以后，又向卤水中添加2g/m3刚果红、2g/m3酒石黄、2g/m3亚甲基蓝的混合染色剂后继续蒸发。在整个蒸发过程中，各蒸发阶段蒸发周期如下：钠盐段和调节池段110天，钾混盐段20天，光卤石段21天，总蒸发周期151天；钾混盐和光卤石段钾的总收率为62.58％。
添加染色剂卤水蒸发与不添加染色剂的卤水蒸发相比，蒸发周期缩短了40～60天，减少了卤水在盐田蒸发过程中纵向渗漏和测量渗漏量，卤水钾收率提高5～10％。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高盐湖卤水蒸发效率的方法，其特征在于包括：
将染色剂与盐湖原卤混合均匀，并进行第一自然蒸发、第一固液分离，获得第一卤水和钠盐；其中，当所述盐湖卤水中钾离子的质量百分比浓度为1.5～2.5％时进行所述第一固液分离；
将所述第一卤水置于调节盐池中继续进行第二自然蒸发处理，再经第二固液分离，获得第二卤水和氯化钠；其中，当所述第一卤水表面有钾石盐析出时进行所述第二固液分离；
将所述第二卤水置于钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理，再经第三固液分离，获得第三卤水和钾石盐；其中，当所述第二卤水中有光卤石析出时进行所述第三固液分离；
以及，将所述第三卤水置于光卤石池中继续进行第四自然蒸发处理，再经第四固液分离，获得老卤和光卤石；其中，当所述第三卤水中有水氯镁石析出时进行所述第四固液分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述染色剂包括刚果红、亚甲基蓝、溴甲酚绿、苯胺黑、俾斯麦棕、氨基黑、红色酸性染料中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述染色剂与盐湖原卤的用量比为0～100g/m3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述盐湖原卤、第一卤水、第二卤水、第三卤水的晒水深度均独立地为30～150cm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述盐湖原卤的来源包括硫酸盐型盐湖、氯化物型盐湖、碳酸盐型盐湖中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述盐湖原卤的比重为26°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0.4～0.7％，Na+的质量百分比浓度为5.0～7.90％，Mg2+的质量百分比浓度为1.0～2.5％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为1.0～3.0％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一自然蒸发处理的时间为60～90天；
和/或，所述第一卤水的比重为30°Bé，其中K+的质量百分比浓度为1.5～2.00％，Na+的质量百分比浓度为3～8％，Mg2+的质量百分比浓度为2.0～3.70％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为1.0～3.0％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二自然蒸发处理的时间为30～40天；
和/或，所述第二卤水的比重为32°Bé，其中K+的质量百分比浓度为2.0～2.61％，Na+的质量百分比浓度为4.0～6.0％，Mg2+的质量百分比浓度为3～5％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为4.0～6.0％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三自然蒸发处理的时间为20～30天；
和/或，所述第三卤水的比重为34°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0.50～2.0％，Na+的质量百分比浓度为3.0～5.0％，Mg2+的质量百分比浓度为6.0～8.0％，Cl-的质量百分比浓度为15.00～20.00％，SO4 2-的质量百分比浓度为4.0～6.0％；
和/或，所述钾石盐包括氯化钠及氯化钾；
和/或，所述钾石盐至少用于来生产氯化钾。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：将染色剂加入设置有所述第二卤水的钾石盐池中继续进行第三自然蒸发处理；其中，所述染色剂与第二卤水的用量比为0.1～40g/m3。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第四自然蒸发处理的时间为15～20天；
和/或，所述老卤的比重为35°Bé，其中K+的质量百分比浓度为0.32％，Na+的质量百分比浓度为0.09％，Mg2+的质量百分比浓度为7.92％，Cl-的质量百分比浓度为21.70％，SO4 2-的质量百分比浓度为2.94％；
和/或，所述光卤石至少用于来生产氯化钾。
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