一種低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，包括三級如下的冰凍濃縮步驟：將厚度為40cm以上的所述不飽和鹽湖鹵水置于-10℃以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的濃縮鹽湖鹵水。本發(fā)明采用冷凍濃縮方式，利用水鹽體系的低溫溶解性質(zhì)，實現(xiàn)了不飽和鹽湖鹵水的低溫濃縮。該方法可以利用氣候環(huán)境能源（例如，冬季低溫冷能），工藝簡單高效、成本低廉、節(jié)能環(huán)保。解決了不飽和鹵水冬季蒸發(fā)濃縮難的技術(shù)瓶頸，尤其適合我國的高寒地區(qū)鹽湖鹵水資源的開發(fā)和利用。
【專利說明】一種低溫濃縮不飽和鹽湖南水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鹽湖鹵水濃縮工藝，具體涉及一種利用低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國具有豐富的鹽湖資源，其中有不少鹽湖其鹵水濃度比較淡，遠(yuǎn)達(dá)不到所含鹽類飽和度，如:西藏阿里拉果錯鹽湖，這類鹽湖主要分布在青海和西藏的高寒地區(qū)。在這類以不飽和鹵水為主要特征的鹽湖中，有許多含有豐富L1、Rb、Cs等稀散元素的鹽湖。與相同類型飽和鹵水資源相比，此類鹽湖鹵水經(jīng)濃縮達(dá)到飽和后，其中稀散元素含量將遠(yuǎn)高于相同類型飽和鹵水資源的含量。
[0003]因此，需要一種能夠以低成本快速濃縮不飽和鹵水的方法，以富集L1、Rb、Cs等稀散元素，為開發(fā)此類鹽湖資源中高價的L1、Rb、Cs等稀散元素提供可能。
[0004]目前，鹽湖資源開發(fā)過程中鹵水的濃縮富集方法普遍采用鹽田生產(chǎn)方式。鹽田生產(chǎn)技術(shù)是利用自然能源，如:光能、風(fēng)能、冷能等，使齒水在鹽池進(jìn)行自然蒸發(fā)，在蒸發(fā)過程中根據(jù)鹵水結(jié)晶路線分段析出不同礦物，其中的高價值稀散元素最終富集到老鹵。鹽田生產(chǎn)可以使鹵水中的鉀鹽等常量組分得到集中結(jié)晶；L1、Rb、Cs等高價值稀散元素得到富集，為進(jìn)一步加工成成品提供優(yōu)質(zhì)原料。該技術(shù)在國內(nèi)外鹽湖開發(fā)中應(yīng)用比較普遍，比較典型的有硫酸鎂亞型鹽湖鹽田工藝，如:中科院青海鹽湖研究所開發(fā)的東臺鹽湖提鋰鹽田工藝等，和氯化物型鹽湖鹽田工藝，如察爾汗鹽湖鹽田工藝。
[0005]鹽田生產(chǎn)技術(shù)在蒸發(fā)量比較大的鹽湖地區(qū)資源開發(fā)中比較有優(yōu)勢，然而在氣溫較低、蒸發(fā)量較小的高寒地區(qū)，其冬季氣溫通常低于-10°c，單靠鹽田生產(chǎn)卻無法滿足需要。主要是因為，不飽和鹽湖鹵水要蒸發(fā)的淡水量非常大，需要的蒸發(fā)周期會很長，鹽田生產(chǎn)的成本會很高。因此，還需要一種能夠以較低成本，在-10°C以下的溫度環(huán)境濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，以能夠充分利用我國高寒地區(qū)的鹽湖資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決以上提及的問題之一，提供一種能夠利用凍冰方式濃縮不飽和鹵水的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為一種低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，包括第I級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述不飽和鹽湖鹵水置于-10°C以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的I級濃縮鹽湖鹵水；第2級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述I級濃縮鹽湖鹵水置于-10°C以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的2級濃縮鹽湖鹵水；以及第3級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述I級濃縮鹽湖鹵水置于-10°C以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的3級濃縮鹽湖鹵水。
[0008]一些實施例中，所述冰點以下的溫度可以利用自然氣候環(huán)境達(dá)到。[0009]—些實施例中，所述濃縮鹽湖鹵水中稀散元素的濃度可以為原始不飽和鹽湖鹵水中所述稀散元素濃度的3.5倍以上。
[0010]本發(fā)明采用冷凍濃縮方式，利用水鹽體系的低溫溶解性質(zhì)，實現(xiàn)了不飽和鹽湖鹵水的低溫濃縮。該方法可以利用氣候環(huán)境能源(例如，冬季低溫冷能)，工藝簡單高效、成本低廉、節(jié)能環(huán)保。解決了不飽和鹵水冬季蒸發(fā)濃縮難的技術(shù)瓶頸，尤其適合我國的高寒地區(qū)鹽湖鹵水資源的開發(fā)和利用。
【具體實施方式】
[0011]根據(jù)低溫下Na+、K+//Cl-、S042_-H20 四元水鹽體系、Na+、K+、Mg2+//Cr、S042_-H20 五元水鹽體系的溶解度數(shù)據(jù)，在鹵水溫度處于其冰點以下時，鹵水將結(jié)純冰。不飽和鹵水的冰點一般在-10°c以上，而在我國富含鹽湖鹵水資源的高寒地區(qū)，冬季氣溫均低于該冰點，因此，非常有利于通過凍冰的方式實現(xiàn)鹽湖鹵水的濃縮。
[0012]具體地，本發(fā)明涉及的低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，可以包括至少一次冰凍濃縮步驟，所述冰凍濃度步驟操作如下:將所述不飽和鹽湖鹵水置于其冰點以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，得到冰層之下的濃縮鹽湖鹵水。
[0013]例如在用于我國富含鹽湖鹵水資源的高寒地區(qū)時，可以在冬季低溫期(不飽和鹽湖鹵水冰點溫度以下的時期)到來前，將不飽和鹽湖鹵水置于濃縮池中，待氣溫進(jìn)入所述不飽和鹽湖鹵水的冰點溫度以下時，將從表面開始結(jié)冰，冰層之下得到經(jīng)濃縮的濃縮鹵水。
[0014]隨著結(jié)冰厚度的逐漸增大，冷能傳遞減緩，結(jié)冰速度變慢。因此，從效率和成本的角度考慮，可以使該冰凍濃縮步驟重復(fù)進(jìn)行多次，以通過多級濃縮，從不飽和鹽湖鹵水中除去大量淡水，達(dá)到快速高效濃縮鹵水的目的。
[0015]具體地操作可以例如，可以使不飽和鹽湖鹵水在第一級濃縮池中經(jīng)歷第一次冰凍濃縮之后，將一級濃縮齒水從`冰層下的濃縮池底部抽出，灌入第二級濃縮池，進(jìn)行第二次冰凍濃縮。類似地，進(jìn)行三次，或更多次冰凍濃縮。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，可以進(jìn)行三次冰凍濃縮步驟，實現(xiàn)對不飽和鹽湖鹵水中有價離子濃度3.0倍，甚至是3.5以上的濃縮效果。
[0016]在包括多次冰凍濃縮步驟的情況中，通常在第三次及之后的濃縮過程中，可能會同時析出硫酸鈉鹽固體(例如為十水硫酸鈉)，其可能粘在冰層下，或部分析出在濃縮池底部。然而，應(yīng)理解，十水硫酸鈉的析出對本發(fā)明的方法沒有實質(zhì)性影響，因此也無需對其進(jìn)行控制。并且事實上，硫酸鈉鹽的析出對與鹽湖鹵水中的其他主要稀散元素，例如K、L1、B、Br、Rb、Cs等的離子在濃縮鹵水中的富集是有利的。
[0017]不飽和鹽湖鹵水的冰點溫度一般在_5°C左右，因此，該冰凍濃縮步驟可以在_5°C以下進(jìn)行。在本文的優(yōu)選實施例中，冰凍濃縮步驟可以在-10°C以下的溫度進(jìn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)
3.5倍以上的濃縮倍數(shù)。較低的溫度更有利于提高濃縮效率。我國高寒地區(qū)鹽湖鹵水資源所在地冬季溫度通常都在-10°C以下，非常適合使用本發(fā)明的方法，利用冬季自然氣候的低溫冷能，濃縮不飽和鹽湖鹵水。
[0018]例如從冰凍濃縮的效率和成本角度考慮，濃縮池中不飽和鹽湖鹵水的厚度可以在30cm以上，優(yōu)選在40cm以上；冰凍濃縮過程中，不飽和鹽湖鹵水表面冰層厚度可以在IOcm以上，優(yōu)選為15cm以上。經(jīng)多級冰凍濃縮之后,濃縮鹵水濃度達(dá)到飽和、鹵水冰點等于或低于氣溫時，得最終濃縮鹵水。[0019]本發(fā)明巧妙地利用了不飽和鹵水在低溫下結(jié)冰的特征，利用鹽湖所處高寒地區(qū)冬季低溫冷能，通過凍冰的方式除去不飽和鹽湖鹵水中大量的淡水，達(dá)到快速高效濃縮鹵水的目的。工藝簡單、成本低廉、節(jié)能環(huán)保。不僅解決了不飽和鹵水冬季蒸發(fā)濃縮難的技術(shù)瓶頸，還尤其適合我國的高寒地區(qū)鹽湖鹵水資源的開發(fā)和利用。
[0020]通過本發(fā)明技術(shù)，利用短短一個冬季的時期，可以將不飽和鹽湖鹵水濃度達(dá)到飽和狀態(tài)，鹵水中有價離子的濃度提高至少3-4倍以上。最終濃縮鹵水中各有價離子和稀散元素的濃度可以提高3-4倍，例如可以達(dá)到原鹵含量的3.5倍以上。一般情況下，濃縮3-4倍后鹵水濃度可以達(dá)到工業(yè)開發(fā)品位。
[0021 ] 此外，本發(fā)明的方法還可以與普通蒸發(fā)鹽田濃縮技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，在凍冰濃縮基礎(chǔ)上，再經(jīng)鹽田生產(chǎn)，以進(jìn)一步提高鹽湖鹵水的工業(yè)開發(fā)品位，充分開發(fā)此類鹽湖資源。
[0022]以下以西藏拉果錯鹽湖鹵水的濃縮作為范例，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]下表列出原料鹽湖鹵水中的成分組成。
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，其特征在于，所述方法包括步驟: 第I級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述不飽和鹽湖鹵水置于-10°c以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的I級濃縮鹽湖鹵水； 第2級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述I級濃縮鹽湖鹵水置于-10°C以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的2級濃縮鹽湖鹵水； 第3級冰凍濃縮:將厚度為40cm以上的所述I級濃縮鹽湖鹵水置于-10°C以下的溫度，以使其表面結(jié)冰，冰層的厚度為15cm以上，得到冰層之下的3級濃縮鹽湖鹵水。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，其中，所述冰點以下的溫度利用自然氣候環(huán)境達(dá)到。
3.如權(quán)利要求1所述的低溫濃縮不飽和鹽湖鹵水的方法，其中，所述濃縮鹽湖鹵水中有價離子的濃度為原始 不飽和鹽湖鹵水中所述有價離子濃度的3.5倍以上。
【文檔編號】C01D17/00GK103496720SQ201310460612
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】張志宏, 董生發(fā), 周園, 馬艷芳, 付振海, 胡兆軍 申請人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所