专利名称：利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法
技术领域：
本发明涉及盐湖卤水的开发利用工艺，尤其涉及一种利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法。
背景技术：
我国青藏高原上有数量众多的盐湖。其中青海柴达木地区盐湖如察尔汗盐湖、大柴旦盐湖、东西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、尕斯库勒盐湖等，经过国家几十年的大量投资，基础设施如公路、铁路、电力、水资源等条件较好，已经开发或已具备开发条件，其中察尔汗盐湖已成为我国最大的盐湖钾肥生产基地。在这些盐湖的开发中，人们坚持不懈地试图实现钾、锂、硼、镁、钠等资源的综合利用，有些技术已成功实现工业性试生产，但真正实现大规模工业生产的只有钾肥，钠盐、镁盐系列产品的生产初具规模，但硼、锂的生产依然困难重重。硼具有独特的理化性质，其应用领域十分广泛。在玻璃工业中，硼能够缩短熔融时间，提高透明度；在电子和计算机领域，由硼制成的超导材料有着广阔的应用前景；在核工业中，硼可用作反应控制棒。我国盐湖卤水含有丰富的硼资源，然而目前开发盐湖卤水资源，从卤水中提取硼资源的工艺中往往会引入化学试剂，存在较为严重的环境污染。高原盐湖地区的环境条件比较恶劣，严重影响盐湖卤水的开发利用，主要原因在于:海拔高，比如西藏盐湖一般海拔在4000 5000m范围，高者达5000m以上，自然环境极其恶劣，生态环境非常脆弱，环保要求高；交通不便，比如西藏地区盐湖交通条件极差，远离国道，条件最好的也只有沙石路可以到达，而且远离产品市场消费区域，运距最短也有2000km，大部分在3000km以上；基础设施基本空白，远离电网，没有建设大规模化工厂的条件，方圆数百公里 没有化工企业和可供利用的辅助设施。然而，高原盐湖地区具有日照时间长，年温差和昼夜温差大，干旱少雨，风大等有利自然条件，本发明旨在充分利用高原盐湖地区的自然能资源，实现硫酸盐型卤水中硼的富集分离。
发明内容
为此，本发明提供一种利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法，充分利用高原盐湖地区天然的自然条件、节能、环保无污染。一种利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法，其包括步骤:第一步，将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发，通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量，使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态，且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L ；第二步，将上述氯化钠饱和状态且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L的卤水导入第一冻硝池，在高原冬季的温度环境下，卤水的温度为-30°C 0°C进行冷冻处理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L 7g/L，进行固液分离，固液分离后的卤水进入下一步骤，固体留在第一冻硝池中；
第三步，将析出芒硝后的卤水导入钠盐池，在高原春夏季的温度环境下蒸发析出氯化钠，当开始析出钾盐时进行固液分离；第四步，对析出氯化钠后的卤水进行除钾处理，当开始析出泻利盐时进行固液分离；第五步，将第四步固液分离后的卤水导入泻利盐池，蒸发处理析出泻利盐，控制溶液中锂离子浓度大于或等于6g/L后进行固液分离，固液分离后的卤水为高氯化镁含量的卤水，进入下一步骤，固体导入第二冻硝池中；第六步，提供盛放芒硝的除镁池，将第五步的高氯化镁含量的卤水导入除镁池中与芒硝混合反应，析出钠盐和镁盐，控制溶液中镁锂比小于或等于8:1时进行固液分离，固液分离后的卤水为富硼卤水进入下一步骤，固体导入所述第二冻硝池中；第七步，提供盛放水或原始卤水的硼矿池，将第六步得到的富硼卤水蒸发到锂或硼的含量达到预定值时导入硼矿池与所述水或原始卤水混合反应，当开始析出锂盐时固液分离，从而得到硼矿。可选地，所述高原硫酸盐型盐湖原始卤水的组成为=B2O3为0.1 3g/L，Li为
0.1 2g/L，K 为 I 25g/L，Na 为 10 120g/L，Mg 为 10 120g/L，SO广为 I 40g/L，Br 为 0.01 0.50g/L, Cl 为 90 300g/L。可选地，所述第二步中，在高原冬季的温度环境下，卤水的温度为-30°C -20°C的条件下进行冷冻析出芒硝，固液分离后的卤水中硫酸根离子的含量减少90%以上。可选地，所述高原春夏季的温度环境下，卤水的温度为0°C 40°C时进行蒸发处理析出氯化钠。
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可选地，所述第六步中的芒硝采用第一冻硝池中的芒硝或采用第二冻硝池生成的芒硝，所述芒硝为固体芒硝或芒硝水溶液。可选地，所述第六步中高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应的温度控制在_5°C 40。。。可选地，所述第七步中，所述蒸发到锂或硼的含量达到预定值的富硼卤水与水或原始卤水的体积比为50% 500%。可选地，在第七步中，所述富硼卤水蒸发到锂离子浓度为6g/L 15g/L时与所述淡水或原始卤水混合反应。 可选地，在第七步中，所述富硼卤水蒸发到以B2O3计的硼的浓度大于或等于20g/L时与所述淡水或原始卤水混合反应。可选地，对第七步得到的硼矿就地利用盐湖地区的水进行淋洗、风化干燥，得到B2O3含量高于30%的硼矿。与现有技术相比，本发明具有以下优点:首先，本发明整个工艺流程中，利用盐湖地区天然的温度条件，对天然盐湖硫酸盐型卤水中有用元素进行富集处理，无需额外添加化学物质，环保无污染，且大大降低生产成本。其次，在冬季冷冻析出芒硝的步骤中，有意识的控制硫酸根离子的含量，即，控制卤水中硫酸根浓度在lg/L 7g/L范围内，使得卤水中钾、镁等容易影响硼富集的元素高效去除，确保硼元素在卤水中高品位的富集，为后续硼矿的制备起到关键作用。
再次，除去钾之后的卤水中有益元素硼、锂和大量镁的共存，利用本方法过程产物芒硝回兑到高氯化镁含量的卤水中除去镁，降低卤水中的镁锂比例，特别是，控制镁锂比8:1以下，对后续富含硼卤水的制备具有关键作用。最后，在析出硼矿步骤中，利用水或原始卤水和富硼理卤水混合反应，相对于现有技术利用酸化法，环保无污染，且得到硼矿纯度高达90%以上。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法分步骤描述如下:第一步:将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发，通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量，使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态，且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L。 本发明所用的硫酸盐型盐湖卤水可以为任一高原型硫酸盐型盐湖卤水，例如青藏高原、安第斯高原等，只要所用硫酸盐型盐湖卤水的组成满足下表一中所述的组成即可。表一
权利要求
1.一种利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法，其包括步骤: 第一步，将高原硫酸盐型盐湖原始卤水导入预晒池进行蒸发，通过控制卤水的进水量调节卤水中的钠离子和硫酸根离子的含量，使卤水中钠离子的浓度至氯化钠饱和状态，且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L ； 第二步，将上述氯化钠饱和状态且硫酸根离子的浓度为5g/L 25g/L的卤水导入第一冻硝池，在高原冬季的温度环境下，卤水的温度为_30°C 0°C时进行冷冻处理，析出芒硝，控制溶液中硫酸根离子的浓度为lg/L 7g/L，进行固液分离，固液分离后的卤水进入下一步骤，固体留在第一冻硝池中； 第三步，将析出芒硝后的卤水导入钠盐池，在高原春夏季的温度环境下蒸发析出氯化钠，当开始析出钾盐 时进行固液分离； 第四步，对析出氯化钠后的卤水进行除钾处理，当开始析出泻利盐时进行固液分离； 第五步，将第四步固液分离后的卤水导入泻利盐池，蒸发处理析出泻利盐，控制溶液中锂离子浓度大于或等于6g/L后进行固液分离，固液分离后的卤水为高氯化镁含量的卤水，进入下一步骤，固体导入第二冻硝池中； 第六步，提供盛放芒硝的除镁池，将第五步的高氯化镁含量的卤水导入除镁池中与芒硝混合反应，析出钠盐和镁盐，控制溶液中镁锂比小于或等于8:1时进行固液分离，固液分离后的卤水为富硼卤水进入下一步骤，固体导入所述第二冻硝池中； 第七步，提供盛放水或原始卤水的硼矿池，将第六步得到的富硼卤水蒸发到锂或硼的含量达到预定值时导入硼矿池与所述水或原始卤水混合反应，当开始析出锂盐时固液分离，从而得到硼矿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原硫酸盐型盐湖原始卤水的组成为:B2O3 为 0.1 3g/L, Li 为 0.1 2g/L, K 为 I 25g/L, Na 为 10 120g/L, Mg 为 10 120g/L, SO广为 I 40g/L，Br 为 0.01 0.50g/L, Cl 为 90 300g/L。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第二步中，在高原冬季的温度环境下，卤水的温度为-30°C -20°C的条件下进行冷冻析出芒硝，固液分离后的卤水中硫酸根离子的含量减少90%以上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述高原春夏季的温度环境下，卤水的温度为0°C 40°C时进行蒸发处理析出氯化钠。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第六步中的芒硝采用第一冻硝池中的芒硝或采用第二冻硝池生成的芒硝，所述芒硝为固体芒硝或芒硝水溶液。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第六步中高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应的温度控制在-5V 40°C。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第七步中，所述蒸发到锂或硼的含量达到预定值的富硼卤水与水或原始卤水的体积比为50% 500%。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:在第七步中，所述富硼卤水蒸发到锂离子浓度为6g/L 15g/L时与所述水或原始卤水混合反应。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:在第七步中，所述富硼卤水蒸发到以B2O3计的硼的浓度大于或等于20g/L时与所述水或原始卤水混合反应。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于:对第七步得到的硼矿就地利用盐湖地区的淡水进行淋洗、风化干燥，得 到B2O3含量高于30%的硼矿。
全文摘要
一种利用高原硫酸盐型盐湖卤水制备硼矿的方法包括步骤将硫酸盐型盐湖卤水导入预晒池，控制钠离子的浓度至氯化钠饱和状态在冬季冷冻处理析出芒硝，控制溶液中硫酸根离子的浓度为1g/L～7g/L时固液分离；将析出芒硝后的卤水导入钠盐池，在春夏季蒸发析出氯化钠，开始析出钾盐时固液分离；对析出氯化钠后的卤水除钾处理，开始析出泻利盐时固液分离；除钾后的卤水蒸发析出泻利盐，溶液中锂离子浓度大于或等于6g/L后固液分离，得到高氯化镁含量的卤水；将高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应，析出钠盐和镁盐，控制溶液中镁锂比小于或等于8:1时进行固液分离，得到富硼卤水；将富硼卤水和水或原始卤水混合反应析出硼矿。
文档编号C01B35/00GK103204512SQ20131012511
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月11日 优先权日2012年10月18日
发明者李武, 董亚萍, 乔弘志, 孟庆芬, 边绍菊, 刘鑫, 高丹丹, 唐梓, 于洪, 肖树阳, 彭娇玉 申请人:中国科学院青海盐湖研究所, 西藏阿里旭升盐湖资源开发有限公司