CN106185991B - 利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置与方法。所述的装置包括一个盐梯度太阳池和一个结晶池，两个池体的底部铺设彼此连通循环的换热管；换热管中部安装储罐和管道泵；结晶池上方设有保温盖板。其工作流程包括结晶池内灌注卤水，待太阳池底部水温升至50‑60℃时启动管道泵驱动换热管内的水持续循环，控制结晶池内的水温为40‑50℃，监测结晶池内卤水的Na+:K+质量比为1:1.33‑1.66时盖上保温盖板，控制卤水温度降至15‑25℃，陈化6‑24小时后排出结晶池内卤水并收集池底的结晶盐，再经淡水喷淋、脱水干燥后得到高纯氯化钾。本发明的特点在于采用了变温结晶的制盐方式，装置结构简单、工艺方法高效，易于操作和使用。

Description

利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置与方法
技术领域
本发明涉及高纯氯化钾的生产技术，具体属于一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置与方法。
背景技术
在现阶段盐湖化工生产的工艺技术中，从盐湖卤水中所提取到的主流产品主要是氯化钾、氯化钠、硫酸钾等无机盐，其中氯化钾是比较重要的产品之一。但是在当前的生产工艺中，氯化钾初级产品的纯度一般只是85-95％，因此多被用作农业钾肥。当将较低纯度的氯化钾提纯为高纯的氯化钾时，需要使用重结晶装置和技术进行精制处理，相对来说增加了工艺流程的复杂程度和设备投入，重结晶过程所需要的热能也加大了全流程的能耗。另外，现阶段的氯化钾主要是通过浮选方法制得，受残留浮选药剂的影响，这种氯化钾在制备高纯氯化钾时存在一定的技术难度。
总之，现阶段的氯化钾生产存在一定程度的初级产品纯度较低、精制技术难度大、精制过程能耗高的问题。当制备纯度≥98％的产品、甚至是纯度≥99.5％的高纯氯化钾产品时，有必要考虑在技术上进行创新和改进。根据这些技术现状，可以考虑采用太阳能源从盐湖卤水直接提取高纯氯化钾，省略浮选和重结晶精制过程、简化工艺、降低能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置与方法，能从卤水中直接提取高纯的氯化钾，并且省略浮选和重结晶环节。
本发明是通过如下技术方案实现的。
本发明提供的一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置，该装置包括一个盐梯度太阳池和一个结晶池，两个池体的底部铺设彼此连通且构成回路的换热管；换热管中部安装一个管道泵和一个储罐；结晶池上方设置有可开合的保温盖板。
上述利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置，其太阳池的容积是结晶池的10倍以上。
上述利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置，其保温盖板为金属材质的薄板。
本发明提供的一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的方法，采用上述装置，包括如下步骤：
a)在结晶池4中灌注卤水；
b)在储罐6中灌注淡水，并使淡水充满换热管2；
c)当太阳池1底部水温升至50-60℃时，启动管道泵3驱动换热管2内的水持续循环流动；
d)换热管2内的水流将太阳池1底部水的热量传递到结晶池4的卤水中，使结晶池4内的水温维持在40-50℃，结晶池4上方的保温盖板5打开以使卤水蒸发；
e)监测并分析结晶池4内卤水的Na+和K+含量，当卤水中Na+:K+的质量比达到1:1.33-1.66时合上保温盖板5以阻止卤水蒸发；
f)关闭管道泵3以停止换热管2内的水的流动，结晶池4内的卤水开始散热降温；
g)当结晶池4内的卤水温度降至15-30℃之间后，继续静置陈化6-24小时，期间如水温降至15℃以下时则启动管道泵3以便于通过热量传递使结晶池4内的卤水温度维持在15-30℃之间；
h)静置陈化之后，排出结晶池4内卤水，结晶池4底部沉积有结晶盐，将相当于卤水原始体积0.8-1.1％的淡水均匀地喷淋在结晶盐表面，继续静置1-3小时；
i)收集结晶池4底部的结晶盐，经过离心脱水和干燥后得到高纯氯化钾。
上述步骤a)注入结晶池4的卤水应为Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO4 2--H2O水盐体系型卤水，并且处于K+饱和但Mg2+不饱和的状态，卤水中SO4 2-的质量含量低于2％。
本发明装置结构简单，工艺方法易于操作，使用了太阳热能作为能源，在生产中起到了节能降耗的作用；能够从盐湖卤水直接提取高纯氯化钾，提高了生产过程的附加值；省略传统技术中的浮选或重结晶精制环节，简化了工艺流程。另外，本发明所述的方法也同样适用于Mg2+饱和但K+不饱和的Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO4 2--H2O水盐体系型卤水，当卤水中SO4 2-的质量含量低于2％时得到的产品是高纯的六水氯化镁，当SO4 2-的质量含量高于2％时会得到六水氯化镁和七水硫酸镁产品。综上，本发明结构和流程简单、能够产出高附加值的高纯氯化钾产品，并且节能优势明显、实用性强。
附图说明
图1本发明利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置示意图。
图中：1-太阳池；2-换热管；3-管道泵；4-结晶池；5-保温盖板；6-储罐。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明。
以下实施例中的卤水取自青海省柴达木地区。
实施例1：
如图1所示的利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的装置，包括一个盐梯度太阳池1和一个结晶池4，两个池体的底部铺设彼此连通且构成回路的换热管2；换热管2中部安装一个管道泵3和一个储罐6；结晶池4上方设置有可开合的保温盖板5；太阳池1的容积为55m3，结晶池4的容积为5m3；结晶池4上方的保温盖板5为铁质材料，壁厚0.8mm。
利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的方法，包括如下步骤：
a)在结晶池4中灌注卤水；卤水为Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO4 2--H2O水盐体系型卤水，并且其质量百分比组成包括NaCl为10.60％、KCl为10.44％、MgCl2为10.21％、MgSO4为0.30％、H2O为68.45％，处于K+饱和但Mg2+不饱和的状态，卤水中SO4 2-质量含量相当于是0.24％；
b)在储罐6中灌注淡水，并使淡水充满换热管2；
c)当太阳池1底部水温升至60℃时，启动管道泵3驱动换热管2内的水持续循环流动；
d)换热管2内的水流将太阳池1底部水的热量传递到结晶池4的卤水中，使结晶池4内的水温维持在50℃，结晶池4上方的保温盖板5打开以使卤水蒸发；
e)监测并分析结晶池4内卤水的Na+和K+含量，当卤水中Na+:K+的质量比达到1:1.33时合上保温盖板5以阻止卤水蒸发；
f)关闭管道泵3以停止换热管2内的水的流动，结晶池4内的卤水开始散热降温；
g)当结晶池4内的卤水温度降至25℃之后，继续静置陈化6小时，期间如水温降至15℃以下时则启动管道泵3以便于通过热量传递使结晶池4内的卤水温度回升到25℃；
h)静置陈化之后，排出结晶池4内卤水，结晶池4底部沉积有结晶盐，将相当于卤水原始体积0.8％的淡水均匀地喷淋在结晶盐表面，继续静置1小时；
i)收集结晶池4底部的结晶盐，经过离心脱水和干燥后得到高纯氯化钾，质量为140kg，纯度达到了99.9％。
实施例2
装置及工作流程与实施例1相同，不同之处在于步骤a)注入结晶池4的卤水质量百分比组成包括NaCl为10.10％、KCl为9.94％、MgCl2为11.01％、MgSO4为0、H2O为68.95％；所得到的氯化钾结晶盐经过脱水干燥后的质量为120kg，纯度达到了99.9％。
实施例3
工作流程与实施例1相同，不同之处在于在步骤c)中太阳池1底部水温升至50℃时就启动管道泵3，并且在步骤d)使结晶池4内的水温维持在40℃；所得到的氯化钾结晶盐经过脱水干燥后的质量为35kg，纯度达到了99.9％。

Claims (2)

1.一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的方法，其特征在于，采用的装置包括一个盐梯度太阳池(1)和一个结晶池(4)，所述太阳池(1)的容积是结晶池(4)的10倍以上；两个池体的底部铺设彼此连通且构成回路的换热管(2)；换热管(2)中部安装一个管道泵(3)和一个储罐(6)；结晶池(4)上方设置有可开合的保温盖板(5)；
所述方法，包括如下步骤：
a)在结晶池(4)中灌注卤水；所述的卤水为Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO4 2--H2O水盐体系型卤水，并且处于K+饱和但Mg2+不饱和的状态，卤水中SO4 2-的质量含量低于2％；
b)在储罐(6)中灌注淡水，并使淡水充满换热管(2)；
c)当太阳池(1)底部水温升至50-60℃时，启动管道泵(3)驱动换热管(2)内的水持续循环流动；
d)换热管(2)内的水流将太阳池(1)底部水的热量传递到结晶池(4)的卤水中，使结晶池(4)内的水温维持在40-50℃，结晶池(4)上方的保温盖板(5)打开以使卤水蒸发；
e)监测并分析结晶池(4)内卤水的Na+和K+含量，当卤水中Na+:K+的质量比达到1:1.33-1.66时合上保温盖板(5)以阻止卤水蒸发；
f)关闭管道泵(3)以停止换热管(2)内的水的流动，结晶池(4)内的卤水开始散热降温；
g)当结晶池(4)内的卤水温度降至15-30℃之间后，继续静置陈化6-24小时，期间如水温降至15℃以下时则启动管道泵(3)以通过热量传递使结晶池(4)内的卤水温度维持在15-30℃之间；
h)静置陈化之后，排出结晶池(4)内卤水，结晶池(4)底部沉积有结晶盐，将相当于卤水原始体积0.8-1.1％的淡水均匀地喷淋在结晶盐表面，继续静置1-3小时；
i)收集结晶池(4)底部的结晶盐，经过离心脱水和干燥后得到高纯氯化钾。
2.如权利要求1所述的一种利用太阳热能从卤水中提取高纯氯化钾的方法，其特征在于，所述保温盖板(5)为金属材质的薄板。
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