高硫高硬气田采出水提锂过程关键技术及应用

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0608

摘要/Abstract

摘要：

气田采出水既是含有高盐、高硫、高硬、石油类和复杂有机物的难处理废水，又是具有多种高值元素的矿产资源，其中锂元素作为能源金属备受关注。通过有效预处理和锂吸附法相结合，成功从复杂组分的气田采出水中提取了锂元素，制备成合格的碳酸锂产品，同时处理后出水达到回用水水质要求。实验结果表明，通过高效旋流气浮分离和吹脱塔脱硫处理后，实现油、悬浮物和硫化物去除率分别达到90.4%、92.9%和98.1%；通过高效吸附法实现锂回收率达到88.0%；富锂液通过纳滤膜净化、反渗透和电渗析膜耦合高倍浓缩后，最终制备得到的碳酸锂产品纯度可达到99.8%，产品符合GB/T 11075—2013《碳酸锂》Li₂CO₃-1级标准。

关键词: 气田采出水, 预处理, 提锂, 回用, 资源化

Abstract:

The produced water of gas field is not only a refractory wastewater with high salt，high sulfur，high hardness，petroleum and complex organic matter，but also a mineral resource with a variety of high value elements，among which lithium is the most concerned.The combination of effective pretreatment process and lithium adsorption method was applied.Lithium element was successfully extracted from the complex composition of the gas field produced water，and qualified industrial grade lithium carbonate products were prepared.At the same time，the treated effluent met the water quality requirements of reuse water.The experimental results showed that the removal rates of oil，suspended solids and sulfide could reach 90.4%，92.9% and 98.1%，respectively.After the high efficiency cyclone floatation and stripping tower desulfurization treatment.The recovery rate of lithium could reach 88.0% with efficient adsorption.The lithium rich liquid was purified by nanofiltration membrane and concentrated by reverse osmosis and electrodialysis membrane.The purity of the final lithium carbonate product could reach 99.8%，and the product was in line with GB/T 11075—2013“Lithium Carbonate” Li₂CO₃-1 standard.

Key words: gas field produced water, pretreatment, extracting lithium, recycling, resource recovery

中图分类号:

TQ131.11

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图/表 13

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参考文献 23

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名称	规格型号	数量
原水罐	容积：30 m³；材质：聚乙烯（PE）	2个
高效旋流分离装置	尺寸：3 m×2 m× 5 m；材质：碳钢（CS）+聚脲	1套
脱硫装置	尺寸：φ0.3 m×5 m；材质：聚丙烯（PP）	2套
化学软化沉淀装置	尺寸：3.5 m×2 m× 3 m；材质：CS+聚脲	1套
锂吸附塔	尺寸：φ0.3 m×5 m；材质：PP	2套
纳滤膜装置	尺寸：2.5 m×0.6 m× 1.5 m；材质：复合膜，碳钢架子	1套
超滤膜装置	尺寸：2 m×0.6 m× 1.5 m；材质：聚偏氟乙烯（PVDF）膜，碳钢架子	1套
反渗透膜装置	尺寸：2 m×0.6 m× 1.5 m；材质：复合膜，碳钢架子	1套
电渗析装置	尺寸：4 m×3 m× 2.5 m；材质：复合膜，碳钢架子	1套
结晶装置	尺寸：2 m×1.5 m× 2.5 m；材质：搪瓷斧，碳钢架子	1套
离心分离装置	尺寸：1 m×1 m×0.5 m；材质：SS316L	1套
加药装置	溶药罐体积：200 L，罐体材质：PE/PP；加药装置尺寸：4 m×0.5 m× 1.5 m；加药装置材质：碳钢架子	5台
控制系统	配套设计	1套

样品	pH	ρ（Li）/（mg?L^-1）	ρ（Na）/（mg?L^-1）	ρ（Ca）/（mg?L^-1）	ρ（Mg）/（mg?L^-1）	ρ（Ba）/（mg?L^-1）	ρ（Sr）/（mg?L^-1）	ρ（B）/（mg?L^-1）
气田水预处理产水	8.3	65.2	72 510.0	1 273.8	121.7	1 135.3	928.3	425.6
流出混合液成分	7.6	7.8	74 770	1 270.1	119.1	1 041.8	921.5	411.1

项目	w （Li₂CO₃）	w （Na⁺）	w （Ca²⁺）	w （Mg²⁺）	w （Cl^-）	w （SO₄^2-）
未水洗碳酸锂产品	98.6	0.28	0.076	0.015	0.397	ND
一次水洗碳酸锂产品	99.8	0.06	0.036	0.009	0.014	ND
GB/T 11075—2013 Li₂CO₃-0	≥99.2	≤0.08	≤0.025	≤0.015	≤0.010	≤0.20
GB/T 11075—2013 Li₂CO₃-1	≥99.0	≤0.15	≤0.040	—	≤0.020	≤0.35
GB/T 11075—2013 Li₂CO₃-2	≥98.5	≤0.20	≤0.070	—	≤0.030	≤0.50

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