CN110713195A - 提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物 - Google Patents

提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物 Download PDF

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Abstract

本申请涉及盐田领域，具体而言，涉及一种提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物。通过先向卤水中加入芒硝溶液，使得卤水中的镁离子与芒硝中的硫酸根结合，从而使镁离子以硫酸镁晶体的形式从卤水中析出，降低卤水中镁离子的含量，然后再对降低镁离子含量的剩余卤水进行蒸发滩晒获得盐田产品。由于该方法是首先降低了卤水中的镁离子，在后续蒸发出盐的过程中，不需要再花费时间去晒出镁盐，极大地缩短了成盐时间，提高了盐田生产效率。降低镁离子后使钾肥生产路线由水卤镁石路线转变为更节能简单的钾石盐路线，极大地降低了工艺难度。

Description

提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物
技术领域
本申请涉及盐田领域，具体而言，涉及一种提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物。
背景技术
察尔汗盐湖是世界罕见的具有工业价值的大型内陆盐湖之一,它是一个以液体钾矿为主，固液体并存，并伴有硼、锂、镁、溴等有用元素的综合型矿床。察尔汗盐湖总面积为5856km2，察尔汗盐湖具有极为丰富的氯化钾、氯化镁和氯化钠等盐类矿物资源。我国的氯化钾资源大多都集中在察尔汗盐湖，因此，察尔汗盐湖资源的开发对于促进我国的农业发展具有十分重要的意义。
以光卤石为原料生产钾肥的盐田工艺是原卤经过盐田摊晒蒸发浓缩，氯化钠先达到饱和析出，氯化钾随后也得到浓缩，部分以固相形式析出，氯化镁始终以液相形式存在。
但是，这个蒸发过程比较慢长，同时需要大量的盐田才能晒制出合格的成矿卤水(1-2年)。成矿卤水中不仅含有氯化钾、氯化钠，还含有大量的氯化镁，其中部分氯化镁与氯化钾、氯化钠形成光卤石矿以固体形式析出，大量的氯化镁仍然以液相存在，最终进入老卤池晒制成水氯镁石。氯化镁的性质是易溶于水，粘度大，在盐田蒸发过程中对氯化钠、氯化钾析出速度和质量会产生严重的干扰，导致盐田生产效率低。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种提高氯化物型盐田生产效率的方法以及氯化物型盐田产物，其旨在改善现有的氯化物型盐田生产效率低的问题。
第一方面，本申请提供一种技术方案：
一种提高氯化物型盐田生产效率的方法，包括：
向卤水中加入芒硝，析出硫酸镁晶体，然后蒸发剩余卤水，制备氯化钾和/或氯化钠；
其中，卤水包括：氯化钾、氯化钠以及氯化镁。
通过先向卤水中加入芒硝溶液，使得卤水中的镁离子与芒硝中的硫酸根结合，从而使镁离子以硫酸镁晶体的形式从卤水中析出，降低卤水中镁离子的含量，然后再对降低镁离子含量的剩余卤水进行蒸发滩晒获得盐田产品。由于该方法是首先降低了卤水中的镁离子，在后续蒸发出盐(氯化钾和/或氯化钠)的过程中，不需要再花费时间去晒出镁盐，相当于去除了常规操作中的提取镁盐的步骤，因此极大地缩短了成盐时间，提高了盐田生产效率。进一步地，降低镁离子后使钾肥生产路线由水卤镁石路线转变为更节能简单的钾石盐路线，极大地降低了工艺难度。
在本申请的其他实施例中，上述向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于1：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
在本申请的其他实施例中，上述向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于2：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
在本申请的其他实施例中，上述卤水来自中国青海省察尔汗盐湖。
在本申请的其他实施例中，上述芒硝来自盐湖副产物。
在本申请的其他实施例中，上述蒸发剩余卤水的步骤是在室温条件下进行。
在本申请的其他实施例中，上述蒸发剩余卤水的步骤是在干燥或者鼓风干燥条件下进行。
在本申请的其他实施例中，上述蒸发剩余卤水的步骤是在负温条件下进行。
在本申请的其他实施例中，以质量百分比计，上述剩余卤水中镁离子的含量小于10％。
第二方面，本申请提供一种技术方案：
一种氯化物型盐田产物，采用如上述的生产方法制得，产物包括氯化钾、氯化钠以及硫酸镁。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
盐田晒矿，是指从盐湖含钾卤水中提取钾离子、钠离子以及镁离子的产品加工方式。一般来说，盐田晒矿的生产过程，主要是经过滩晒(太阳照射)、蒸发(水分自然蒸干)两个步骤，同时，由于盐田加工后的物质，是以光卤石矿(主要成分为KCl·MGCl2·6H2O)为主，进行盐田晾晒时，也应注意该类物质晾晒中氯化钠及杂质物质含量比例的控制。
目前盐田晒矿的一般操作流程主要包括以下步骤：
(1)原卤水采集进入钠盐池，卤水在光照及风力的作用下首先蒸发水分并逐渐析出氯化钠晶体，卤水中氯化钠含量在逐渐下降，氯化钾和氯化镁含量逐渐增加；
(2)将氯化钠含量下降到3％以下(试具体生产而定)的卤水通过自流或泵站导入调节池继续滩晒；
(3)将氯化钠含量已经下降到接近2％左右、氯化镁大于25％的卤水(结合相图，点稍提前一点)开始大规模向光卤石矿池导水；
(4)导入光卤石池中的卤水一直蒸发结晶长矿，直至卤水中氯化钾含量小于0.3％以下开始排出。
发明人发现，这种方法生产效率慢的主要原因在于先降低氯化钠含量，会使得卤水中镁钾含量极大地增高，当再进行后续提出镁盐步骤时，导致镁盐的提出时间非常长，使得整个成矿时间变长，降低了生产效率。并且上述这种生产方法中要根据相图严格控制氯化钾、氯化钠在卤水中的含量比，工艺复杂。
本申请实施例提供了一种提高氯化物型盐田生产效率的方法，该方法，通过先向卤水中加入芒硝(芒硝中主要包括含水硫酸钠(Na2SO4·10H2O))，使得卤水中的镁离子与芒硝中的硫酸根结合，从而使镁离子以硫酸镁晶体的形式从卤水中析出，降低卤水中镁离子的含量，然后再对降低镁离子含量的剩余卤水进行蒸发滩晒获得盐田产品。
由于该方法是首先降低了卤水中的镁离子，在后续蒸发出盐(氯化钾和/或氯化钠)的过程中，不需要再花费时间去晒出镁盐，相当于去除了常规操作中的提取镁盐的步骤，因此极大地缩短了成盐时间，提高了盐田生产效率。进一步地，降低镁离子后使钾肥生产路线由水卤镁石路线转变为更节能简单的钾石盐路线，极大地降低了工艺难度。
在本申请的一些实施方式中，该提高氯化物型盐田生产效率的方法，包括以下步骤：
步骤S1、向卤水中加入芒硝，析出硫酸镁晶体。
进一步地，该卤水来自中国青海省察尔汗盐湖。
察尔汗盐湖蕴藏有丰富的氯化钠、氯化钾、氯化镁等无机盐。其卤水中主要组成成分包括氯化钾、氯化钠以及氯化镁。
进一步地，芒硝来自盐湖副产物。
察尔汗盐湖在生产钾肥时产生大量的副产物芒硝，但是对于这些芒硝的利用率极低。
发明人创造性地提出利用芒硝这种盐湖副产物与卤水中的镁离子结合，降低卤水中的镁离子含量，不仅能够有效地提高盐湖成盐效率，而且最大程度地利用了盐湖的副产品，极大地提高了盐湖的利用率。
进一步地，由于芒硝中主要包括含水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)，因此将芒硝加入到卤水中，增大了卤水中SO4 2-浓度，使卤水中的Mg2+以硫酸镁MgSO4的形式结晶析出。而卤水中去除Mg2+后，蒸发速率大幅度提高，可以有效提高成矿率。
进一步地，向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于1：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
示例性地，向卤水中加入芒硝溶液时，以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于1：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
或者，向卤水中加入芒硝溶液时，以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于1.5：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
或者，向卤水中加入芒硝溶液时，以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于2.0：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
或者，向卤水中加入芒硝溶液时，以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于2.5：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
或者，向卤水中加入芒硝溶液时，以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
通过将上述芒硝和卤水中氯化镁的含量设置在上述的范围内，能够有效地提高盐田生产效果。
在一些实施例中，盐田的生产效率可以提高15％～50％，极大地降低了成本，提高了生产效率，增加了产业效益。
进一步可选地，向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于1.5：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
进一步可选地，向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于2：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
进一步可选地，向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照芒硝：氯化镁等于2.5：1～3：1，将芒硝溶液加入至卤水中。
步骤S2、然后蒸发剩余卤水，制备氯化钾和/或氯化钠。
由于步骤S1中降低了镁离子的含量，因此再对剩余的卤水进行蒸发时，不需要再花费时间去晒出镁盐，相当于去除了常规操作中的提取镁盐的步骤，因此极大地缩短了成盐时间，提高了盐田生产效率。
进一步地，以质量百分比计，剩余卤水中镁离子的含量小于10％。
通过将剩余卤水中镁离子含量去除至低于10％，整个盐田蒸发效率能够提高30-50％。
进一步可选地，以质量百分比计，剩余卤水中镁离子的含量小于20％。
通过将剩余卤水中镁离子含量去除至低于10％，整个盐田蒸发效率能够提高20-30％。
进一步可选地，以质量百分比计，剩余卤水中镁离子的含量小于30％。
通过将剩余卤水中镁离子含量去除至低于10％，整个盐田蒸发效率能够提高15-20％。
在本申请一些实施方式中，蒸发剩余卤水的步骤是在室温条件下进行。
在室温条件下，蒸发效率能提高15.6～20.1％。
在本申请一些实施方式中，蒸发剩余卤水的步骤是在干燥或者鼓风干燥条件下进行。
在室温条件下，蒸发效率能提高6.4～17.3％。
在本申请一些实施方式中，蒸发剩余卤水的步骤是在负温条件下进行。
在负温条件下，蒸发效率能提高19.2～23.5％。
本申请的一些实施方式还提供一种氯化物型盐田产物，采用如前述的高氯化物型盐田生产效率的方法制得。
进一步地，该盐田产物包括氯化钾、氯化钠以及硫酸镁。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1～4模拟了察尔汗盐湖在生产实践过程可能出现的不同成分组成的卤水、可能出现的不同环境条件，以此来检验本申请的方法对于提高卤水的蒸发效率的情况。
实施例1
在只有氯化钾和氯化钠的卤水(浓度0.5g/L、2.3g/L)中，卤水蒸发效率在室温、冰箱(-18℃)、鼓风干燥(35℃)、干燥(35℃)条件下的蒸发效率分别为0.1017kg/(m2·h)、0.010；kg/(m2·h)、0.749kg/(m2·h)和0.05488kg/(m2·h)。比在氯化钾+氯化钠+氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、90g/L)、氯化钾+氯化钠+少一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、45g/L)、氯化钾+氯化钠+多一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、135g/L)的卤水中蒸发效率大很多。所以在不同的实验条件下对卤水进行处理，提高蒸发效率。
室温条件下，在氯化钾+氯化钠+氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、90g/L)、氯化钾+氯化钠+少一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、45g/L)、氯化钾+氯化钠+多一半氯化镁卤水(浓度0.5g/L、2.3g/L、135g/L)中加入芒硝溶液，芒硝溶液与原始卤水的摩尔质量比分别为1:1、2:1和3:1。蒸发效率提升比例在表1中。
表1实施1蒸发结果
Figure BDA0002292328920000081
Figure BDA0002292328920000091
实施例2
冰箱(-18℃)条件下，在氯化钾+氯化钠+氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、90g/L)、氯化钾+氯化钠+少一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、45g/L)、氯化钾+氯化钠+多一半氯化镁卤水(浓度0.5g/L、2.3g/L、135g/L)中加入芒硝溶液，芒硝溶液与原始卤水的摩尔质量比分别为1:1、2:1和3:1。蒸发效率提升比例在表2中。
表2实施2蒸发结果
Figure BDA0002292328920000092
实施例3
干燥、鼓风(35℃)的条件下，在氯化钾+氯化钠+氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、90g/L)、氯化钾+氯化钠+少一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、45g/L)、氯化钾+氯化钠+多一半氯化镁卤水(浓度0.5g/L、2.3g/L、135g/L)中加入芒硝溶液，芒硝溶液与原始卤水的摩尔质量比分别为1:1、2:1和3:1。蒸发效率提升比例在表3中。
表3实施3蒸发结果
Figure BDA0002292328920000101
实施例4
干燥(35℃)条件下，在氯化钾+氯化钠+氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、90g/L)、氯化钾+氯化钠+少一半氯化镁(浓度0.5g/L、2.3g/L、45g/L)、氯化钾+氯化钠+多一半氯化镁卤水(浓度0.5g/L、2.3g/L、135g/L)中加入芒硝溶液，芒硝溶液与原始卤水的摩尔质量比分别为1:1、2:1和3:1。蒸发效率提升比例在表4中。
表4实施4蒸发结果
Figure BDA0002292328920000102
由上述实施例1～4可以看出，采用本申请提供的方法，在室温条件、干燥或者鼓风干燥条件下或者负温，对于不同成分的卤水均能够有效地提高蒸发效率，从而提高盐田的生产效率。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，包括：
向卤水中加入芒硝，析出硫酸镁晶体，然后蒸发剩余卤水，制备氯化钾和/或氯化钠；
其中，所述卤水包括：氯化钾、氯化钠以及氯化镁。
2.根据权利要求1所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照所述芒硝：所述氯化镁等于1：1～3：1，将所述芒硝溶液加入至所述卤水中。
3.根据权利要求1或2所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述向卤水中加入芒硝溶液的步骤，包括：
以摩尔质量比计算，按照所述芒硝：所述氯化镁等于2：1～3：1，将所述芒硝溶液加入至所述卤水中。
4.根据权利要求3所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述卤水来自中国青海省察尔汗盐湖。
5.根据权利要求4所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述芒硝来自盐湖副产物。
6.根据权利要求1或2所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述蒸发剩余卤水的步骤是在室温条件下进行。
7.根据权利要求1或2所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述蒸发剩余卤水的步骤是在干燥或者鼓风干燥条件下进行。
8.根据权利要求1或2所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
所述蒸发剩余卤水的步骤是在负温条件下进行。
9.根据权利要求1或2所述的提高氯化物型盐田生产效率的方法，其特征在于，
以质量百分比计，所述剩余卤水中镁离子的含量小于10％。
10.一种氯化物型盐田产物，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的方法制得，所述产物包括氯化钾、氯化钠以及硫酸镁。
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