油田水制备电池级碳酸锂研究

摘要/Abstract

摘要：

油田采油过程中会产生大量含有丰富无机盐资源的油田水,油田水中除含有大量钠、钾、镁等离子外,还富集有多种微量元素如锂、铷等离子。将油田水中富含的锂资源回收利用,不仅避免了油田水直接排放造成的环境污染,还对资源的最大化利用和可持续发展具有重要意义。以某油田水为原料,采用蒸发浓缩、有机相去除、冷冻-芒硝兑卤复合工艺除钙,得到初级油田水;然后分别采用化学法和吸附法进一步对初级油田水进行除钙、镁,得到原料油田水;最后将原料油田水与碳酸钠溶液反应,制备电池级碳酸锂。实验结果表明：化学法和吸附法都能很好地去除油田水中的钙、镁离子;采用化学法和吸附法制备的原料油田水与纯碱溶液反应制备的碳酸锂产品,其纯度都在99.7%以上,其中杂质离子的含量满足电池级碳酸锂的要求。该方法成功实现了油田水中锂资源的回收利用。

关键词: 油田水, 电池级碳酸锂, 碳酸钠

Abstract:

A large number of oilfield water which is rich in inorganic salt resources is produced in the process of oil extrac-tion,in addition to a large amount of sodium,potassium and magnesium plasma,oilfield water is also enriched with a variety of trace elements such as lithium and rubidium.Recovery of lithium in oilfield water not only avoids environmental pollution,but also has great significance for maximizing the utilization of resources and sustainable development.The primary oilfield water was obtained from oilfield water by evaporation,organic phase removal,freezing and mirabilite brine mixing process to remove calcium.Secondly,raw oilfield water was obtained by further removed calcium and magnesium through chemical method and adsorption method respectively from primary oilfield water.Finally,battery-level lithium carbonate was prepared by raw oilfield water reacted with sodium carbonate solution.The experimental results showed that both chemical and adsorp-tion methods could remove calcium and magnesium ions from oilfield water,the purity of lithium carbonate was over 99.7% prepared by raw oilfield water and soda solution,the content of impurity met the requirement of battery-level lithium carbonate.It has successfully realized the recovery and utilization of lithium resources in oilfield water.

Key words: oilfield water, battery grade Li₂CO₃, Na₂CO₃

中图分类号:

X703.1

潘磊,许飞龙,李建楠,李龙涛,夏明强,戴家生. 油田水制备电池级碳酸锂研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 41-44.

Pan Lei,Xu Feilong,Li Jiannan,Li Longtao,Xia Mingqiang,Dai Jiasheng. Research of battery grade Li₂CO₃ preparation by oilfield water[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2019, 51(6): 41-44.

图/表 7

表1

表2

图1

表3

图2

表4

表5

参考文献 10

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项目	主要离子质量浓度/（g·L^-1）							pH	密度/ （g·mL^-1）
项目	Na⁺	K⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Li⁺	Cl^-	SO₄^2-	pH	密度/ （g·mL^-1）
原始油田水	84.96	7.38	20.07	1.53	0.49	177.24	0.002 5	5.02	1.178

项目	主要离子质量浓度/（g·L^-1）							pH	密度/ （g·mL^-1）
项目	Na⁺	K⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Li⁺	Cl^-	SO₄^2-	pH	密度/ （g·mL^-1）
蒸发浓缩后油田水	2.83	23.08	183.69	1.97	3.21	365.47	0.019	6.32	1.413
冷冻结晶后油田水	2.91	15.64	34.48	1.41	3.59	173.19	0.47	6.68	1.394
芒硝兑卤后油田水	10.13	13.52	0.18	1.51	4.12	227.37	0.84	6.85	1.391

项目	主要离子质量浓度/（g·L^-1）							pH	密度/ （g·mL^-1）
项目	Na⁺	K⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Li⁺	Cl^-	SO₄^2-	pH	密度/ （g·mL^-1）
化学法处理后油田水	34.06	12.73	0.001 2	0.000 9	3.67	218.54	0.64	10.67	1.391
吸附法处理后油田水	18.37	13.35	0.001 3	0.001 8	3.74	221.83	0.71	6.92	1.392

项目	主要组分质量分数/%							白度	密度/ （g·cm^-3）
项目	Li₂CO₃	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	Na⁺	K⁺	其他	白度	密度/ （g·cm^-3）
化学法处理油田水	98.21	0.001 5	0.001 9	0.57	1.06	0.11	0.046	95.03	0.397
吸附法处理油田水	98.03	0.001 7	0.002 3	0.49	1.37	0.09	0.016	96.15	0.392

项目	w（Li₂CO₃）	杂质离子质量分数
项目	w（Li₂CO₃）	Ca	Mg	Cl	Na	K	Fe	Al
行业标准	≥99.5	≤0.005	≤0.008	≤0.003	≤0.025	≤0.001	≤0.001	≤0.001
化学法处理油田水	99.91	0.001 5	0.001 9	0.002 9	0.010 6	0.000 7	0.000 8	0.000 2
吸附法处理油田水	99.90	0.001 7	0.002 3	0.001 2	0.009 7	0.000 9	0.000 7	0.000 3
项目	杂质离子质量分数
项目	SO₄^2-	Zn	Cu	Pb	Si	Mn	Ni
行业标准	≤0.08	≤0.000 3	≤0.000 3	≤0.000 3	≤0.003	≤0.000 3	≤0.001
化学法处理油田水	0.064	0.000 21	0.000 17	0.000 16	0.002 7	0.000 18	0.000 8
吸附法处理油田水	0.071	0.000 25	0.000 14	0.000 20	0.001 9	0.000 11	0.000 9

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