一种盐湖卤水富钾的方法
【专利摘要】本发明为一种盐湖卤水富钾的方法，该方法采用固定床和模拟移动床耦合工艺，分为吸附，洗脱和再生三个过程，这三个步骤依次循环进行，利用改性沸石离子交换法实现盐湖卤水钾的高效富集，以氯化铵溶液洗脱富钾沸石，制备出成分稳定且K+的含量在60g/L左右的富钾液，既使盐湖卤水中K+提取率达到90%以上，又可得到的吸后卤水，作为溶解矿物的水继续循环使用，节能了盐湖地区奇缺的水资源，为开发利用盐湖卤水钾资源开辟了一条新的途径。
【专利说明】一种盐湖卤水富钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盐湖卤水富钾工艺的方法，特别是用离子交换的方法。
技术背景
[0002]钾是肥料三元素之一，是植物生长发育过程中必不可少的元素，并广泛应用于石化和医药等行业。我国的西部盐湖储存着较丰富的钾资源，随着我国农业用钾肥量的迅速增长，盐湖钾资源开发迅速兴起，利用盐湖卤水特别是低品位卤水资源提钾技术开发越来越受到重视。CN1789129提出了一种“利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法”，该方法将硫酸镁亚型盐湖含钾齒水经盐田滩晒后，制得一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，并将两种矿、硫酸钾母液及水按一定比例配合，在一定温度范围进行热溶转化、热滤除钠、冷却结晶析出中间原料，再将中间原料加水并在一定温度范围内直接分解转化、冷却、分离、洗涤、干燥得到硫酸钾产品。到目前为止，盐湖卤水提钾均采用盐田日晒工艺，该法虽然成熟，生产费用较低，但需要建设大量盐田，投资巨大；此外，溶浸钾矿需要消耗大量的水资源，但盐湖地区的水资源极其缺乏，通常需要从数百公里以外调水，从而进一步加大了工程投资和生产成本。因此，开发高效的卤水富集技术意义重大。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种盐湖卤水特别是低品位含钾卤水的高效富钾方法，是一种集固定床和模拟移动床工艺耦合的离子交换提钾工艺方法。从富钾的整个过程看是属于固定床间歇操作，但对于每个步骤又具有模拟移动床技术的特点。
[0004]本发明的技术方案为:
[0005]一种盐湖卤水富钾的方法，该方法分为吸附，洗脱和再生三个过程，这三个步骤依次循环进行，包括下述的步 骤:
[0006]I)吸附:吸附过程在离子交换装置中的吸附单元内进行，所述的吸附单元由2 - 3根顺次排列的离子交换柱组成，其中，第一根离子交换柱称为第一吸附柱，最后一根离子交换柱称为最后吸附柱；吸附单元内，在先离子交换柱的下出口与下一根离子交换柱的上入口形成串联通路，进料总管与吸附单元内的第一吸附柱的入口形成通路，最后吸附柱的出口与出料总管形成通路，此时其它阀门关闭；原料盐湖卤水从进料总管以3~10m/h的速度通入吸附单元进行吸附，待吸附单元中第一吸附柱吸附饱和，吸附过程完成；
[0007]然后关闭进料总管、出料总管分别与吸附单元之间的阀门，并关闭第一吸附柱与下一根吸附柱之间的管路，将第一吸附柱脱离出吸附单元，再用淡水将其中的残存卤水顶出；吸附单元剩余的吸附柱与最后吸附柱之后的下一根离子交换柱组成新的吸附单元，以备进行下一循环的吸附操作；脱离出吸附单元的第一吸附柱，与其紧邻在前、同样吸附饱和的离子交换柱形成脱附单元，进行脱附操作；
[0008]2)脱附:脱附过程在离子交换装置中的脱附单元内进行，所述的脱附单元是由上面吸附步骤中脱离出来的吸附饱和的I根离子交换柱，以及先前临近的吸附饱和的离子交换柱组成，数量为2 - 3根，顺次排列，其中，第一根饱和离子交换柱称为第一脱附柱，最后一根饱和吸附柱称为最后脱附柱；脱附单元内，在先离子交换柱的上进口与下一根离子交换柱的下出口形成串联通路，出料总管与脱附单元内的第一脱附柱的下出口形成通路，最后脱附柱的上进口与进料总管形成通路，此时其它阀门关闭；25~100°C的洗脱剂以3~10m/h的速度从出料总管逆向通入脱附单元，最终从最后一根离子交换柱的上进口流出到进料总管，对离子交换柱进行洗脱；待第一脱附柱上出口的洗脱完成液中钾离子浓度降低于lg/L，洗脱步骤完成；
[0009]然后关闭出料总管、进料总管分别与脱附单元之间的阀门，将脱附单元内的第一脱附柱作为再生步骤中的再生柱，进行下面的再生操作；其余脱附柱，与后脱附柱的下一个饱和吸附柱组成新的脱附单元，以备进行下一循环中的脱附操作；
[0010]3)再生:再生过程在离子交换装置中的再生单元内进行，所述的再生单元为完成上面脱附步骤后的脱附柱组成，数量为I根，称为再生柱，出料总管与脱附柱的下出口形成通路，进料总管与脱附柱的上出口形成通路；在温度为50~100°C下以3~10m/h的速度从出料总管逆向通入步骤2)中洗脱剂4倍体积量的低铵液到再生柱，然后再以相同的流速通入步骤2)中洗脱剂I倍体积量的盐水到再生柱，使再生柱再生完毕，关闭再生柱与进料总管和出料总管的阀门，得到可再次进行吸附的离子交换柱；
[0011]然后将该离子交换柱和位于其前面的离子交换柱组成新的吸附单元，然后进行新的吸附一脱附一再生循环操作。
[0012]所述的盐湖卤水的组成包括KCl:5.00-35.00g/L, NaCl: 100.00-250.00g/L，MgSO4:0-100.00g/L, MgCl2:20.00-150.00g/L。
[0013]所述的洗脱剂为质 量百分浓度15%的氯化铵溶液。
[0014]所述的低铵液中铵离子浓度7-10g/L ;所述的盐水浓度为饱和盐水(NaCl质量含量 25%)；
[0015]所述的离子交换装置，其组成包括6~9支装填高钠型改性沸石的离子交换柱，所述离子交换柱顺次并列排列，每个离子交换柱均设有一个上出口和一个下出口，所有柱子的上出口汇到进料主管里，所有柱子的下出口汇到出料主管里；每一个离子交换柱上出口还和下一个离子交换柱的下出口相连，下出口和下一个柱子的上口连接；第一个离子交换柱的上出口与最后一个离子交换柱的下出口相连，第一离子交换柱的下出口与最后一个离子交换柱的上出口相连；尚子交换柱与相关管路、尚子交换柱之间的连接均有阀门控制通断。
[0016]所述的离子交换柱的内径为1.2m，传质高度为6m。
[0017]所述的高钠型改性沸石为经盐水再生的天然硅铝酸盐矿石，粒径400-900 μ m。
[0018]本发明突出的实质性特点和显著进步是:采用固定床和模拟移动床耦合工艺，利用改性沸石离子交换法实现盐湖卤水钾的高效富集，以氯化铵溶液洗脱富钾沸石，制备出成分稳定且K+的含量在60g/L左右的富钾液，既使盐湖卤水中K+提取率达到90%以上，又可将得到的吸后卤水作为溶解矿物的水继续循环使用，节约了盐湖地区奇缺的水资源。本发明为开发利用盐湖卤水钾资源开辟了一条新的途径。
[0019]本发明方法与CNlO 185099IB —种“用海水制取氯化钾的工艺方法”相比，突出特点是在固定床技术的基础上融入了模拟移动床技术，提高了卤水中钾提取率(固定床钾提取率在30%左右，而模拟移动床最高可达到95%以上)，与CN102826574A “用连续离子交换法从海水中提钾的方法”相比，突出特点是本发明不是单纯的模拟移动床技术，采用固定床的工艺配置，解决了模拟移动床管路复杂，阀门较多，投资高等问题。与这两个专利相比，再生过程铵液回头利用减少了处理铵液的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为实施例1中离子交换装置的结构图；
[0021]图2为实施例2中离子交换装置的结构图；
[0022]图3为实施例3中离子交换装置的结构图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明进一步说明。但本发明的保护范围不能认为仅局限于下述【具体实施方式】。在不脱离本发明构思的基础上所作的任何改进、简单推演或同等替换方案，均属本发明的保护范围。
[0024]本发明所用改性沸石来自河北赤诚沸石矿，它是一种天然的硅铝酸盐矿石，粒径400-900 μ m，沸石是通过高温盐水后变成钠型，含钾卤水吸附完成后变成钾型，含铵洗脱剂洗脱完成后变成铵型。
[0025]本发明是原料盐湖卤水用装填改性沸石的离子交换柱吸附，控制一定的吸附率，吸后卤水排出。串联一定的吸附饱和的离子交换柱为一个洗脱操作单元，用氯化铵溶液对此操作单元进行洗脱。完成洗脱工序的离子交换柱组成再生单元通入低铵液和饱和盐水得以再生。具体实施例如下:
[0026]实施例1
[0027]6棵(Φ 1200X6000mm)离子交换柱组成离子交换装置，每棵离子交换柱装填6782Kg沸石，填料高度记为6.0m。吸附、洗脱和再生过程各串联一定数量的离子交换柱组成一个操作单元，三个步骤依次循环进行。
[0028]所述的装置的结构如图1，6棵离子交换柱顺次并列排列，每个离子交换柱均设有一个上出口和一个下出口，进料主管与所有离子交换柱的上出口分别相连，每个离子交换柱的下出口分别与出料主管相连；每一个离子交换柱上出口和下出口均设置有一个四通，其中上出口的四通向上通过设置有阀门的管路与进料主管连接，向下通过阀门与离子交换柱连接，第三通路通过设置有阀门的管路与下一个离子交换柱的下出口的四通相连，第四通路与上一个离子交换柱的下出口的四通相连；下出口处的四通向上通过阀门与下出口相连，向下通过阀门与出料主管相连，第三通路通过设置有阀门的管路与下一离子交换柱的上出口的四通相连，第四通路与上一离子交换柱的上出口的四通相连；以第一离子交换柱Rl为例，Rl柱上出口处有一个四通和三个阀门分别是V11，V12和V13，R1上出口通过V13，四通，Vll连接到进料主管，通过V13，四通，V12连接到R2柱下口处，通过V13，四通，V65连接到R6柱下口处；R1柱下出口处有一个四通和三个阀门分别是V14，V15和V16，R1下出口通过V14，四通，V16连接到进料主管，通过V14，四通，V15连接到R2柱上口处，通过V14，四通，V62连接到R6柱上口处。其它离子交换柱的连接方式和Rl柱相同。
[0029]吸附:本实施例以两棵离子交换柱组成一个吸附单元，(即离子交换柱Rl和R2，R2和R3，R3和R4，R4和R5，R5和R6，R6和Rl。每当完成一组相应的吸附-洗脱-再生步骤后，依次组合循环下去)以第三离子交换柱R3和第四离子交换柱R4两棵离子交换柱为例，打开阀门V31，V33，V34，V35，V43，V44，V46，原料卤水以10m/h的流速(空塔流速)从R3柱V31 处进入，通入 83.58m3 原料卤水(组成包括KCl:5.00g/L，NaCl:100.00g/L,MgSO4:0g/L,MgCl2:20.00g/L)，原料卤水通过第三离子交换柱R3后从其底部流出后，依次穿过开通的阀门V34，V35，V43进入第四离子交换柱R4的顶部，室温下进行吸附，吸后卤水从第四离子交换柱R4下出口经阀门V46流至出料总管，待第四离子交换柱R4流出的吸后卤水的K+浓度达到0.18g/L时第三离子交换柱R3吸附饱和(就是第三离子交换柱R3柱内改性沸石已经吸附饱和，通进去的卤水中的钾浓度和进口卤水的钾浓度接近或等于进口的钾浓度，说明沸石已经不再吸附钾了，就说明吸附饱和了，交换反应完全了)，关闭第三离子交换柱R3前后的阀门V31，V33，V34，V35，R4柱保留，吸附过程暂停，所有阀门关闭，(下周期吸附过程将第R4柱V41处作为盐湖卤水的进口，打开阀门V41，V43，V44，V45，V53, V54, V56，吸后卤水从R5柱下口处流至出料主管，照此操作至R2柱，并照此循环。)。卤水中的钾离子被交换到沸石中，吸附率为93.01%。用淡水将第三离子交换柱R3中的卤水全部顶出(就是用水将柱内存留的卤水赶出去，标志就是流出液中密度达到水的密度的时候就说明卤水已经被全部顶出来了，现在柱内存留的全部是水)。两棵吸附完毕离子交换柱组成一个洗脱单元，离子交换柱Rl和R2, R2和R3，R3和R4，R4和R5，R5和R6，R6和R1，依次组合循环下去。(在正常操作过程中必须是进行完一组吸附过程，就进行洗脱，然后就是再生，)
[0030]脱附:串联R2，R3两棵的离子交换柱为例(此时离子交换柱R2视为在先前的步骤中已经完成了吸附和淡水洗出)，打开阀门V26，V24，V23，V22，V34, V33, V31，温度为80°C的洗脱剂(NH4Cl溶液，其中NH4Cl质量分数为15%)从R2柱V26处以3m/h的流速(空塔流速)通入进行洗脱，富钾液从R3柱V31处流出到出料总管，当R2柱上出口的洗脱完成液中钾离子浓度降低到lg/L以下时，R2柱洗脱完毕，得到富钾液3.3m3，(该富钾液中含K+:61.65g/L)撤出R2柱，洗脱过程暂停，所有阀门关闭，R3柱保留，下周期R3柱作为洗脱剂的进口，出口处再加R4柱吸附饱和柱进行洗脱。
[0031]再生:将R2柱洗脱完毕的离子交换柱为再生单元，打开阀门V26，V24，V23，V21,以5m/h的流速(空塔流速)将温度为80°C的低铵液(NH4+浓度为8g/L) 13.2m3和饱和盐水3.3m3 (NaCl浓度为300g/L)，先后从R2柱V26处通入改性沸石的离子交换柱中，然后先得到3.3m3高铵液(NH4+浓度为48g/L)再得到13.2m3低铵液(NH4+浓度为8g/L)，此时沸石再生又转为钠型，可反复循环使用，再生过程暂停，关闭所有阀门，进行下一循环的吸附过程。其中高铵液和低铵液的浓度均为对应体积下的平均值。
[0032]本周期得到的低铵液可用于下一周期的再生液和盐水一起进行再生，得到的高铵液在补铵后用作下一周期的洗脱剂进行洗脱。
[0033](说明，本发明的吸附过程从任意离子交换柱开始都可以，只是选了正常循环的一个状态，例如，本实施例中，R3和R4为吸附单元，吸附操作后，R2和R3作为脱附单元，脱附操作后，R2作为再生单元；然后再以R4和R5作为吸附单元，吸附操作后，R3和R4作为脱附单元，脱附操作完成后，R3作为再生单元进行再生操作，依次类推)
[0034]实施例2
[0035]9棵(Φ 1200X6000mm)离子交换柱组成离子交换装置，每棵离子交换柱装填6782Kg沸石，填料高度记为6.0m。吸附、洗脱和再生过程各串联一定数量的离子交换柱组成一个操作单元，三个步骤依次循环进行。
[0036]所述的装置的结构如图2，管路连接方式与实例I所述相同。 [0037]吸附:本实施例以三棵离子交换柱组成一个吸附单元，(即离子交换柱Rl、R2和R3, R2、R3 和 R4, R3、R4 和 R5, R4、R5 和 R6, R5、R6 和 R7, R6、R7 和 R8, R7、R8 和 R9, R8、R9和R1，每当完成一组相应的吸附-洗脱-再生步骤后，依次组合循环下去。)以第四离子交换柱R4,第五尚子交换柱R5和第六尚子交换柱R6三棵尚子交换柱为例(说明，从任意尚子交换柱开始都可以，只是选了正常循环的一个状态)，打开阀门V41，V43，V44，V45，V53，V54，V55，V63，V64，V66。原料卤水以6m/h的流速(空塔流速)从R4柱V41处进入，通入20.27m3(组成包括 KCl:20.00g/L，NaCl:180.00g/L,MgSO4:50.00g/L,MgCl2:100.00g/L)，原料卤水通过第四离子交换柱R4后从其底部流出后，依次穿过开通的阀门V44，V45，V53进入第五离子交换柱R5的顶部，再从第五离子交换柱R5的底部流出，依次穿过开通的阀门V54，V55,V63进入第六离子交换柱R6的顶部后室温下进行吸附，吸后卤水从第六离子交换柱R6下出口经阀门V66流至出料总管，待第六离子交换柱R6流出的吸后卤水的K+浓度达到0.18g/L时第四离子交换柱R4吸附饱和(就是第四离子交换柱R4柱内改性沸石已经吸附饱和，通进去的卤水中的钾浓度和进口卤水的钾浓度接近或等于进口的钾浓度，说明沸石已经不再吸附钾了，就说明吸附饱和了，交换反应完全了)，关闭第四离子交换柱R4前后的阀门V41，V43, V44，V45，R5柱和R6柱保留，吸附过程暂停，所有阀门关闭，(下周期吸附过程将第R5柱 V51 处作为盐湖卤水的进口，打开阀门 V51, V53, V54, V55, V63, V64, V65, V73, V74, V76吸后卤水从R7柱下口处流至出料主管，照此操作至R3柱，并照此循环。)。卤水中的钾离子被交换到沸石中，吸附率为96.98%ο用淡水将第四离子交换柱R4中的卤水全部顶出(就是用水将柱内存留的卤水赶出去，标志就是流出液中密度达到水的密度的时候就说明卤水已经被全部顶出来了，现在柱内存留的全部是水)。三棵吸附完毕离子交换柱组成一个洗脱单元，离子交换柱 RU R2 和 R3, R2、R3 和 R4, R3、R4 和 R5, R4、R5 和 R6, R5、R6 和 R7, R6、R7和R8，R7、R8和R9，R8、R9和R1，依次组合循环下去。(在正常操作过程中必须是进行完一组吸附过程，就进行洗脱，然后就是再生，)
[0038]脱附:串联R2，R3和R4三棵的离子交换柱为例(此时离子交换柱R4视为在先前的步骤中已经完成了吸附和淡水洗出)，打开阀门V26，V24，V23，V22，V34，V33，V32，V44，V43,V41，温度为100°C的洗脱剂(NH4Cl浓度为15%)从R2柱V26处以6m/h的流速(空塔流速)通入进行洗脱，富钾液从R4柱V41处流出到出料总管，当R2柱上出口的洗脱完成液中钾离子浓度降低到lg/L以下时，R2柱洗脱完毕，得到富钾液3.1m3,(该富钾液中含K+:66.39g/L)撤出R2柱，洗脱过程暂停，所有阀门关闭，R3柱和R4柱保留，下周期R3柱作为洗脱剂的进口，出口处再加R5柱吸附饱和柱进行洗脱。
[0039]再生:将R2柱洗脱完毕的离子交换柱为再生单元，打开阀门V26，V24，V23，V21,以8m/h的流速(空塔流速)将温度为100°C的低铵液(NH4+浓度为10g/L) 12.4m3和饱和盐水3.1m3 (NaCl浓度为302g/L)，先后从R2柱V26处通入改性沸石的离子交换柱中，然后先得到3.1m3高铵液(NH4+浓度为47g/L)再得到12.4m3低铵液(NH4+浓度为10g/L)，此时沸石再生又转为钠型，可反复循环使用，再生过程暂停，关闭所有阀门，进行下一步的吸附过程。其中高铵液和低铵液的浓度均为对应体积下的平均值。[0040]实施例3
[0041]7棵(Φ 1200X6000mm)离子交换柱组成离子交换装置，每棵离子交换柱装填6782Kg沸石，填料高度记为6.0m。吸附、洗脱和再生过程各串联一定数量的离子交换柱组成一个操作单元，三个步骤依次循环进行。
[0042]所述的装置的结构如图3，管路连接方式与实例I所述相同。
[0043]吸附:本实施例以三棵离子交换柱组成一个吸附单元，(即离子交换柱Rl、R2和R3, R2、R3 和 R4, R3、R4 和 R5, R4、R5 和 R6, R5、R6 和 R7, R6、R7 和 R8, R7、R8 和 R9, R8、R9和R1，每当完成一组相应的吸附-洗脱-再生步骤后，依次组合循环下去。)以第四离子交换柱R4,第五尚子交换柱R5和第六尚子交换柱R6三棵尚子交换柱为例(说明，从任意尚子交换柱开始都可以，只是选了正常循环的一个状态)，打开阀门V41，V43，V44，V45，V53，V54，V55，V63，V64，V66。原料卤水以6m/h的流速(空塔流速)从R4柱V41处进入，通入11.51m3(组成包括 KCl:35.00g/L，NaCl:250.00g/L，MgSO4:100.00g/L，MgCl2:150.00g/L)，原料卤水通过第四离子交换柱R4后从其底部流出后，依次穿过开通的阀门V44，V45，V53进入第五离子交换柱R5的顶部，再从第五离子交换柱R5的底部流出，依次穿过开通的阀门V54，V55，V63进入第六离子交换柱R6的顶部，后室温下进行吸附，吸后卤水从第六离子交换柱R6下出口经阀门V66流至出料总管，待第六离子交换柱R6流出的吸后卤水的K+浓度达到0.92g/L时第四离子交换柱R4吸附饱和(就是第四离子交换柱R4柱内改性沸石已经吸附饱和，通进去的卤水中的钾浓度和进口卤水的钾浓度接近或等于进口的钾浓度，说明沸石已经不再吸附钾了，就说明吸附饱和了，交换反应完全了)，关闭第四离子交换柱R4前后的阀门V41，V43, V44，V45，R5柱和R6柱保留，吸附过程暂停，所有阀门关闭，(下周期吸附过程将第R5柱 V51 处作为盐湖卤水的进口，打开阀门 V51, V53, V54, V55, V63, V64, V65, V73, V74, V76吸后卤水从R7柱下口处流至出料主管，照此操作至R3柱，并照此循环。)。卤水中的钾离子被交换到沸石中，吸附率为95.00%ο用淡水将第四离子交换柱R4中的卤水全部顶出(就是用水将柱内存留的卤水赶出去，标志就是流出液中密度达到水的密度的时候就说明卤水已经被全部顶出来了，现在柱内存留的全部是水)。三棵吸附完毕离子交换柱组成一个洗脱单元，离子交换柱 RUR2 和 R3, R2、R3 和 R4, R3、R4 和 R5, R4、R5 和 R6, R5、R6 和 R7, R6、R7 和R8, R7、R8和R9, R8、R9和Rl，依次组合循环下去。
[0044]脱附:串联R3和R4两棵的离子交换柱为例(此时离子交换柱R4视为在先前的步骤中已经完成了吸附和淡水洗出)，打开阀门V36，V34，V33，V32，V44，V43，V41，温度为50°C的洗脱剂(NH4Cl浓度为15%)从R3柱V36处以10m/h的流速(空塔流速)通入进行洗脱，富钾液从R4柱V41处流出到出料总管，当R3柱上出口的洗脱完成液中钾离子浓度降低到Ig/L以下时，R3柱洗脱完毕，得到富钾液3.4m3，(该富钾液中含K+:58.95g/L)撤出R3柱，洗脱过程暂停，所有阀门关闭，R4柱保留，下周期R4柱作为洗脱剂的进口，出口处再加R5柱吸附饱和柱进行洗脱。
[0045]再生:将R3柱洗脱完毕的离子交换柱为再生单元，打开阀门V36，V34，V33，V31,以10m/h的流速(空塔流速)将温度为50°C的低铵液(NH4+浓度为7g/L) 13.6m3和饱和盐水
3.4m3 (NaCl浓度为298g/L)，先后从R3柱V36处通入改性沸石的离子交换柱中，然后先得到3.4m3高铵液(NH4+浓度为44g/L)再得到13.6m3低铵液(NH4+浓度为7g/L)，此时沸石再生又转为钠型，可反复循环使用，再生过程暂停，关闭所有阀门，进行下一步的吸附过程。其中高铵液和低铵液的浓度均为对应体积下的`平均值。
【权利要求】
1.一种盐湖卤水富钾的方法，其特征为该方法分为吸附、洗脱和再生三个过程，这三个步骤依次循环进行，包括下述的步骤: O吸附:吸附过程在离子交换装置中的吸附单元内进行，所述的吸附单元由2 — 3根顺次排列的离子交换柱组成，其中，第一根离子交换柱称为第一吸附柱，最后一根离子交换柱称为最后吸附柱；吸附单元内，在先离子交换柱的出口与下一根离子交换柱的入口形成串联通路，进料总管与吸附单元内的第一吸附柱的入口形成通路，最后吸附柱的出口与出料总管形成通路，此时其它阀门关闭；原料盐湖卤水从进料总管以3~10m/h的速度通入吸附单元进行吸附，待吸附单元中第一吸附柱吸附饱和，吸附过程完成； 然后关闭进料总管、出料总管分别与吸附单元之间的阀门，并关闭第一吸附柱与下一根吸附柱之间的管路，将第一吸附柱脱离出吸附单元，再用淡水将其中的残存卤水顶出；吸附单元剩余的吸附柱与最后吸附柱之后的下一根离子交换柱组成新的吸附单元，以备进行下一循环的吸附操作；脱离出吸附单元的第一吸附柱，与其紧邻在前、同样吸附饱和的离子交换柱形成脱附单元，进行脱附操作； 2)脱附:脱附过程在离子交换装置中的脱附单元内进行，所述的脱附单元是由上面吸附步骤中脱离出来的吸附饱和的I根离子交换柱，以及先前临近的吸附饱和的离子交换柱组成，数量为2 — 3根，顺次排列，其中，第一根饱和离子交换柱称为第一脱附柱，最后一根饱和吸附柱称为最后脱附柱；脱附单元内，在先离子交换柱的上进口与下一根离子交换柱的下出口形成串联通路，出料总管与脱附单元内的第一脱附柱的下出口形成通路，最后脱附柱的上进口与进料总管形成通路，此时其它阀门关闭；25~100°C的洗脱剂以3~10m/h的速度从出料总管逆向通入脱附单元，最终从最后一根离子交换柱的上进口流出到进料总管，对离子交换柱进行洗脱；待第一 脱附柱上出口的洗脱完成液中钾离子浓度降低于Ig/L，洗脱步骤完成； 然后关闭出料总管、进料总管分别与脱附单元之间的阀门，将脱附单元内的第一脱附柱作为再生步骤中的再生柱，进行下面的再生操作；其余脱附柱，与后脱附柱的下一个饱和吸附柱组成新的脱附单元，以备进行下一循环中的脱附操作； 3)再生:再生过程在离子交换装置中的再生单元内进行，所述的再生单元为完成上面脱附步骤后的脱附柱组成，数量为I根，称为再生柱，出料总管与脱附柱的下出口形成通路，进料总管与脱附柱的上出口形成通路；在温度为50~100°C下以3~10m/h的速度从出料总管逆向通入步骤2)中洗脱剂4倍体积量的低铵液到再生柱，然后再以相同的流速通入步骤2)中洗脱剂I倍体积量的盐水到再生柱，使再生柱再生完毕，关闭再生柱与进料总管和出料总管的阀门，得到可再次进行吸附的离子交换柱； 然后将该离子交换柱和位于其前面的离子交换柱组成新的吸附单元，然后进行新的吸附一脱附一再生循环操作； 所述的离子交换装置，其组成包括6、支装填高钠型改性沸石的离子交换柱，所述离子交换柱顺次并列排列，每个离子交换柱均设有一个上出口和一个下出口，所有柱子的上出口汇到进料主管里，所有柱子的下出口汇到出料主管里；每一个离子交换柱上出口还和下一个离子交换柱的下出口相连，下出口和下一个柱子的上口连接；第一个离子交换柱的上出口与最后一个离子交换柱的下出口相连，第一离子交换柱的下出口与最后一个离子交换柱的上出口相连；离子交换柱与相关管路、离子交换柱之间的连接均有阀门控制通断。
2.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的盐湖卤水的组成包括 KCl:5.00-35.00g/L, NaCl:100.00-250.00g/L, MgSO4:0-100.00g/L, MgCl2:20.00-150.00g/L。
3.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的洗脱剂为质量百分浓度15%的氯化铵溶液。
4.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的步骤3)中的低铵液中铵离子浓度7-10g/L。
5.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的步骤3)中的盐水浓度为饱和盐水(NaCl质量含量25%)。
6.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的离子交换柱的内径为1.2m，传质高度为6m。
7.如权利要求1中所述的盐湖卤水富钾的方法，其特征为所述的高钠型改性沸石为经盐水再生的天然娃招酸盐矿石，粒`径400-900 μ m。
【文档编号】C01D3/06GK103482656SQ201310437326
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】袁俊生, 何茂雄, 郭小甫, 凌萍, 谢英惠, 马林, 王军, 王士钊, 纪志永 申请人:河北工业大学, 冷湖滨地钾肥有限责任公司