一里坪盐湖冬季卤水自然蒸发试验研究

一里坪盐湖位于柴达木盆地中部盐湖带的西部,属于硫酸镁亚型卤水,富含钠、钾、镁、硼、锂等。课题组针对一里坪冬季卤水进行了自然蒸发试验研究,以Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O五元体系25℃介稳相图为参考,采用X射线衍射手段进行了析出矿物的物相分析。结合化学测试结果,研究了冬季卤水在自然蒸发过程中化学组成变化、析盐顺序以及卤水中元素的富集规律和特性变化,为一里坪盐湖卤水的开发和综合利用提供了可靠的基础技术参数,同时为我国现有硫酸镁亚型含硼、锂卤水的开发利用提供了参考。     

硫酸镁亚型盐田卤水低温冷冻结晶规律的研究

针对青海大浪滩盐湖区盐田卤水做了低温冷冻结晶规律的研究,该盐湖区为典型的硫酸镁亚型卤水,研究了其在低温冷冻时卤水的物理性质变化及析盐结晶规律。结果表明,该盐田卤水在-16~0 ℃低温冷冻时析盐顺序为MgSO4·7H2O→MgSO4·6H2O→Na2SO4·3K2SO4。通过对不同温度下的液相组分分析和固相X射线衍射分析表明,利用冷冻方式开采此卤水时,最适宜的冷冻温度应控制在-8 ℃左右。此时,该卤水组成中SO42-的质量分数低于2%,可以简化为Na+,K+,Mg2+∥Cl--H2O四元体系,以便达到开采氯化钾的工艺需求,为该盐湖卤水的综合开发利用提供理论依据。     

-5℃下低品位钾硫酸镁亚型卤水的蒸发结晶规律

采用低温冷冻方法研究了青海大浪滩地区低品位钾的晶间卤水在-5℃时的蒸发结晶规律。该晶间卤水为典型的硫酸镁亚型卤水,依据0℃下Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO42-—H2O五元体系的介稳相图,绘制出在-5℃下低温冷冻时卤水的低温蒸发结晶规律。利用X射线衍射仪和偏光显微镜鉴定其固相组成。通过对不同液相组成的分析,确定了-5℃低温蒸发该晶间卤水时伴随NaCl·2H2O的析盐结晶顺序为:Na2SO4·10H2O、MgSO4·7H2O、KCl·MgCl2·6H2O、MgCl2·6H2O,该结果为低温盐田工艺的开发提供了基础数据和理论依据。     

硫酸盐型卤水低温处理及其液相 蒸发析盐规律的理论研究

青海省碱北洼地晶间卤水为典型的硫酸盐型卤水,该地区夏季气候干燥炎热,冬季寒冷,为更好地了解该类型盐湖卤水在自然条件下的蒸发过程,以碱北洼地晶间卤水为研究对象,依据Na^+,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2－-H₂O （15 ℃）五元介稳体系相图,首先将原始卤水自然蒸发,在氯化钠饱和阶段取4组不同Mg2+值的卤水为冷冻实验样品,分别研究了在-7 ℃、-16 ℃下的冷冻过程。实验结果表明,液相中SO₄^2－、Na⁺以Na₂SO₄·10H₂O的形式析出,改变了液相组成,卤水液相组成点在相图中从软钾镁矾相区移动至氯化钾相区,再将分离后的液相分别蒸发,结果表明,卤水经过冷冻处理之后再蒸发后可以得到较多光卤石矿,对利用该类型卤水生产氯化钾具有重要意义。     

含溴盐湖卤水自然蒸发析盐规律研究

本文以Na+、K+、Mg2+//Cl--H2O四元水盐体系(25℃)平衡相图为指导,进行某含溴的氯化物型盐湖卤水的自然蒸发析盐规律研究,考察了卤水中K、Br等元素的富集规律,获得了其自然蒸发结晶路线及析盐顺序,依次为石盐、钾石盐、光卤石,溴在蒸发过程中不断浓缩富集,至水氯镁石饱和时浓缩8倍。本试验为该类型盐湖卤水的综合开发利用提供了盐田工艺设计基础和理论依据。     

一里坪盐湖夏季卤水25 ℃等温蒸发

根据一里坪盐湖夏季卤水主要化学组成和湖区气候特点,以Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2-—H₂O五元体系25 ℃介稳相图为参考,进行了一里坪盐湖夏季卤水25 ℃等温蒸发实验研究。实验结果表明：夏季盐湖卤水25 ℃等温蒸发析盐过程依次为石盐段、钾混盐段、光卤石段和水氯镁石段;锂和硼等在液相富集;结晶路线与Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2-—H₂O五元体系25 ℃介稳相图的规律基本吻合,实验结果可以为盐田工艺节点控制提供依据。比较了南美阿塔卡玛盐湖与一里坪盐湖的盐田工艺,分析了两种卤水组分的差异,阿塔卡玛盐湖资源综合利用的成功经验可以为一里坪盐湖资源开发提供借鉴。     

西藏朋彦错盐湖碳酸盐型卤水15℃等温蒸发实验研究

通过开展朋彦错盐湖夏季卤水15℃等温蒸发实验,参考Na~+,K~+∥Cl~-,SO_4~(2-),CO_3~(2-)-H_2O五元体系25℃介稳相图,获得了卤水在蒸发过程中Li、K、B、Na等元素的浓缩富集规律及各盐类矿物的析出顺序。结果表明,朋彦错盐湖卤水在15℃等温蒸发过程中,先后析出菱镁矿和芒硝矿物,最后析出少量含K和B矿物。K和B分别以钾芒硝和硼砂的形式少量沉淀析出,氯化钠在整个过程中持续析出。Li在整个蒸发过程中未见析出,处于持续富集状态。     

含锂钾卤水体系降温过程研究

针对含有Li+、Na+、K+、Cl-、SO42-的盐湖卤水,研究了具有不同组成特征的卤水在自然降温和人工降温条件下的液相组成变化以及析盐规律。研究表明：对于组成相同的卤水,自然降温和人工降温对盐结晶规律的影响 不大;对于硫酸盐含量偏高的卤水,随着温度的降低液相中的硫酸根含量会逐渐降低,在-10 ℃最为明显,降温至 -15 ℃时硫酸根质量分数在0.5%左右;对于硫酸根含量低、锂含量高的卤水,随着温度的降低氯化钾析出,锂离子有所富集;和常温相比,低温下含Li+、Na+、K+、Cl-、SO42-的盐湖卤水没有复盐析出。研究结果为低温下开发盐湖资源提供了理论指导。     

察尔汗盐湖盐田工艺相图分析及计算

以察尔汗盐湖卤水滩晒含钠光卤石的盐田工艺为研究对象,以Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O四元水盐体系相图理论为依据,对察尔汗盐田工艺分别做了25 ℃等温相图和多温相图分析。结果表明：察尔汗盐湖卤水在15~ 25 ℃时的结晶路线为NaCl→NaCl+Car→NaCl+Car+Bis,-5~15 ℃时的结晶路线为NaCl→NaCl+KCl→NaCl+Car→ NaCl+Car+Bis。物料衡算结果表明：分段蒸发使原矿的钠质量分数由37.046%降至12.353%,钾质量分数由16.899%提升至23.525%,分段蒸发可有效降低光卤石矿中杂质氯化钠的含量,提高含钠光卤石的品位,KCl收率高达97.90%。该研究可为盐田生产和工艺计算提供理论指导。     

含钾硝水盐体系降温过程研究

盐湖地区通常冬季冷能资源丰富,研究低温下盐湖卤水的相关系以及析盐规律可为开发盐湖资源低温加工工艺提供理论指导。针对新疆硝酸盐型盐湖矿物浸取液所属的水盐体系Na+,K+∥Cl-,SO42-,NO3--H2O进行了自然降温和人工降温实验,研究了不同组成的硝酸盐水盐体系在降温过程中的液相组成变化和析盐规律。研究表明:相同组成的卤水体系,降温速度在一定范围内对盐类结晶规律的影响不大;组成不同的卤水体系,降温过程中盐析规律表现不同;位于Na2SO4·10H2O结晶区的卤水,快速降温能够避免或减少钾芒硝和钠硝矾复盐的析出;硝酸盐含量偏高的卤水,过低的温度会导致硝酸钾或硝酸钠析出;降温至-15℃时,硫酸根的去除率可以达到94%。     

制镁原料盐湖老卤蒸发过程实验研究

为了充分利用青海丰富的镁资源,以25 ℃ Na+,K+,Mg2+//Cl--H2O四元水盐体系相图为理论指导,对察尔汗团结湖高镁卤水净化工艺蒸发过程进行实验研究,考察了高镁卤水蒸发过程杂质的析盐规律。在高镁卤水蒸发结晶过程中,以1 L高镁卤水母液为基准,当蒸发水量到达307 g时,液相中氯化镁含量达到33.697%（质量分数）,氯化钠含量可降至0.007%（质量分数）,氯化钾含量可降至0.134%（质量分数）,镁含量升高了3.412%,钠含量下降率达到91.86%,钾含量下降率达到19.28%。实验结果表明,蒸发结晶过程能使氯化镁溶液浓度提高,杂质离子K+、Na+和少量Ca2+被分离,起到高镁卤水初步净化作用,为制备高附加值镁系列产品的原料提供基础实验依据。     

15℃时K~+、Na~+、Mg~(2+)//Cl~-、SO_4~(2-)-H_2O五元体系介稳相平衡研究

模拟青海察尔汉盐湖的自然气候条件,测定了K~(+)、Na~(+)、Mg~(2+)//Cl~-、SO_4~(2-)-H_2O五元体系在温度15±0.1℃、风速3.5～4.0m/s、空气相对湿度35%～40%以及蒸发速率2～4mm/d条件下的介稳相平衡数据,绘出了该五元体系的介稳相图.利用HW公式计算了该五元体系在15℃时的介稳相平衡数据,计算值同实验值吻合较好.     

交互四元体系Na~+,K~+∥Br~-,SO_4~(2-)-H_2O 323K相平衡理论计算

应用323 K三元子体系的溶解度数据,采用多元线性回归方法拟合出该四元体系在323 K时的Pitzer方程的混合离子相互作用参数θ(Br-,SO24-),Ψ(Na+,Br-,SO24-),Ψ(K+,Br-,SO24-)(相关文献鲜有报道),在此基础上应用Pitzer方程对323 K四元体系Na+,K+∥Br-,SO24--H2O的溶解度数据进行理论计算,并用计算出的溶解度数据绘制出四元相图。计算结果表明,模拟计算值与实测值基本吻合,较好地验证了实验数据的准确性,同时也表明含有合理参数的Pitzer模型完全可以描述含Na+,K+∥Br-,SO24--H2O的体系。     

卤水中钾和镁的利用

卤水中含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Li⁺、SO^2-₄和Cl^-等多种离子,其中钾离子、镁离子是生产镁盐和钾盐产品的重要原料,同时合理地利用卤水也可以缓解卤水直接排放带来的环境问题。着眼于卤水资源的利用,重点介绍了以卤水为原料制备各类钾、镁产品的研究进展。通过对比与分析,概括了以卤水为原料制备各类钾、镁产品的技术特点和技术发展趋势,并对卤水资源的利用现状及存在的问题做了简要分析。     

Experimental investigation and cost assessment of the salt production by solar assisted evaporation of saturated brine

The technical feasibility and economy of solar heat collection-forced evaporation process are the keys to its practicality,especially its application in strong brine treatment.The operation cost of applying solar collection in salt manufacturing through depth evaporation of brine has been studied.For Na~+,K~+,Mg~(2+)//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O salt–water system,most of the Na Cl and all of the Carnallite were separated.The operation cost reached the optimum when the heat collection and evaporation were controlled at 75 and 55°C,respectively.When the solar radiation amount was 19557 kJ·m~(-2)·d~(-1),the solar collector area for producing Carnallite was about 34.27 m~2·(t salt)~(-1),and the operation cost was 13 USD?(t salt)~(-1).The energy consumption of salt manufacturing is at least 25%higher than that of natural evaporation.Regarding the economy,the solar assisted salt manufacturing process is recommended to be performed at a production scale of more than 20 tons per day.     

Li+, Na+//CO32-, B4O72-, Cl--H2O五元体系298K相平衡及平衡液相物化性质的研究

针对西藏扎布耶盐湖卤水组成，采用等温溶解平衡法研究了五元体系Li^ ,Na^ ∥CO3^2-,B4O7^2-,Cl^--H2O 298K下的相平衡关系。测定了该体系298K时各组份的溶解度及平衡液相的密度、粘度、折光率、电导率和pH值等物化性质，并绘制了该五元体系的溶解度空间立体图及平衡液相物化性质一组成图。实验表明：体系中共有3个四盐共饱点和6个单盐结晶区；无复盐和固溶体生成，也无碳酸氢盐存在：且LiCl对硼酸盐、Na2CO3对NaCl具有强烈的盐析作用。