西台吉乃尔盐湖卤水兑卤制备低钠光卤石工艺研究

摘要

盐湖卤水中含有丰富的钠、钾、镁、锂、硼等有用元素，是重要的液态矿产资源。我国钾资源严重缺乏，国内钾资源约有97％以液态钾的形式赋存于卤水中。青海西台吉乃尔盐湖钾资源储量大、品位高，开发条件优越。综合开发利用西台吉乃尔盐湖钾资源，对缓解我国钾肥供需矛盾，促进和带动地方经济发展具有重要意义。针对西台吉乃尔盐湖卤水化学成分特征和现行开发工艺现状，本论文开展了利用老卤兑卤脱钠和兑卤制备低钠光卤石工艺研究。
　　开展了西台吉乃尔盐湖卤水15℃、25℃和35℃时的等温蒸发实验研究，探明了卤水在不同温度下的蒸发结晶规律，获得了液相密度和固液相离子组成随蒸失率变化规律。研究表明，15℃和25℃时，卤水中钾离子主要以氯化钾和光卤石形式析出，35℃时则主要以钾盐镁矾形式析出。氯化钠析出伴随整个蒸发过程，比较而言，25℃下钾盐析出阶段卤水中氯化钠含量最低，因此，在该温度下获得的光卤石中杂质氯化钠的含量也最低。
　　开展了25℃下氯化钾析出点卤水和老卤兑卤脱钠工艺研究。测定了兑卤过程中液相离子浓度变化与结晶时间的关系。实验表明:结晶4.5 h后，液相达到稳定，固相氯化钠析出完全。通过开展西台老卤和氯化钾析出点卤水在不同兑卤比下的兑卤脱钠研究，发现随着氯化钾析出点卤水中老卤兑卤比例的增加，氯化钠脱除率得到提高，氯化钾也析出更多，造成钾的损失率也随之增大。当氯化钾析出点卤水与老卤的兑卤比（mC∶mF，质量比）小于3.3∶1时，光卤石开始析出，造成钾的损失率急剧升高，因此综合考虑，确定兑卤脱钠制备光卤石饱和卤水的兑卤比为3.3∶1。
　　为了缩短光卤石成矿时间，降低自然因素对光卤石生产的影响，采用脱钠后的光卤石饱和卤水与老卤进行兑卤制取低钠光卤石。测定了兑卤后液相各离子浓度与结晶时间的关系，确定光卤石的最佳成矿时间为60 min。研究了光卤石点卤水和老卤的兑卤比（mC∶mF，质量比）对兑卤制备低钠光卤石的影响。研究发现，随着老卤兑入比例的增大，光卤石的收率也增大，但光卤石中氯化钠的含量也随之增加。光卤石析出量和兑卤后母液的固液百分比随老卤的增加呈现出先增大后减小的趋势，在兑卤比mC∶mF=1.4∶1时固液百分比达到最大值，单位质量的母液可获得的光卤石量最大。在该兑卤比下，钾的收率可达53.06％，析出光卤石中氯化钠杂质含量仅为3.53％。卤水的兑入方式对结晶结果有一定影响，在相同的结晶时间下，两种卤水同时兑入的方式获得的钾和钠的收率更高。
　　结合25℃下的Na+，K+，Mg2+//Cl--H2O水盐体系相图，对不同氯化钠含量的光卤石二次加水分解法制备氯化钾进行了分析计算。获得了光卤石中氯化钠的百分含量X与一次加水量H1、二次加水量H2和总加水量H之间分别符合关系式:H1=51.70-0.518X，H2=3.434X-7.3，H=2.916X+44.4。含钠光卤石二次分解法制备氯化钾所得氯化钾的收率Y和光卤石中氯化钠的百分含量X符合关系式:Y=90.835-2.7123 X。
　　根据实验研究结果，制定了西台吉乃尔盐湖老卤兑卤脱钠制备低钠光卤石工艺路线。该工艺可以降低自然因素对卤水提钾过程的影响，缩短光卤石成矿时间，降低光卤石中氯化钠的含量，为制取氯化钾提供优质低钠光卤石原料。研究成果可用于指导西台吉乃尔盐湖钾资源的开发，对其它硫酸镁亚型盐湖卤水的开发利用也具有一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 我国盐湖资源概述

1．1．1 我国盐湖资源类型及分布

1．1．2 西台吉乃尔盐湖

1．2 研究背景

1．3 研究现状

1．3．1 盐湖卤水提钾方法研究现状

1．3．2 盐湖卤水兑卤工艺研究现状

1．4 研究内容及意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

第2章 实验部分

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器和设备

2．3 实验分析方法

第3章 卤水等温蒸发结晶规律研究

3．1 实验目的

3．2 实验方法

3．2．1 实验原料

3．3．2 实验流程

3．3 实验结果

3．3．1 卤水15℃等温蒸发实验结果

3．3．2 卤水25℃等温蒸发实验结果

3．3．3 卤水35℃等温蒸发实验结果

3．3．4 卤水不同温度下蒸发实验结果对比

3．4 本章小结

第4章 老卤兑卤脱钠工艺研究

4．1 基本原理

4．2 老卤兑卤脱钠工艺实验研究

4．2．1 实验原料及装置

4．2．2 兑卤脱钠结晶时间的确定

4．2．3 兑卤脱钠兑卤比的确定

4．3 本章小结

第5章 老卤兑卤制备低钠光卤石工艺研究

5．1 基本原理

5．2 老卤兑卤制备低钠光卤石结晶时间的确定

5．3 老卤兑卤制备低钠光卤石兑卤}匕的确定

5．4 加卤方式对兑卤生产低钠光卤石的影响

5．5 本章小结

第6章 含钠光卤石分解制备氯化钾

6．1 基本原理

6．2 含钠光卤石分解制备氯化钾理论分析及计算

6．3 本章小结

第7章 工艺探讨

7．1 卤水循环利用

7．2 工艺路线

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果