玛纳斯湖卤水自然蒸发析盐规律及硼、锂富集规律研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0342

无机盐工业 ›› 2021, Vol. 53 ›› Issue (11): 55-59.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0342

玛纳斯湖卤水自然蒸发析盐规律及硼、锂富集规律研究

边绍菊¹(),许乃才¹,张永兴²,李武³()

1.青海师范大学化学化工学院,青海西宁 810016
2.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所
3.中国科学院青海盐湖研究所

收稿日期:2021-05-24 出版日期:2021-11-10 发布日期:2021-11-15
作者简介:边绍菊（1981— ）,女,博士,讲师,主要研究方向为盐湖卤水资源综合利用及产品高值化研发;E-mail: bee_bian@163.com。
基金资助:
青海省科技厅自然科学基金青年项目(2019-ZJ-958Q);青海师范大学博士科研启动基金(1001/171010438)

Crystallizing sequence of salts and enrichment rule of boron and lithium during natural evaporation of Manasi salt lake brine

BIAN Shaoju¹(),XU Naicai¹,ZHANG Yongxing²,LI Wu³()

1. School of Chemistry and Chemical Engineering,Qinghai Normal University,Xining 810016,China
2. Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources,CAGS
3. Qinghai Institute of Salt Lakes,CAS

Received:2021-05-24 Published:2021-11-10 Online:2021-11-15

摘要/Abstract

摘要：

以ISLEC软件模拟计算了新疆玛纳斯湖晶间卤水20 ℃自然蒸发的结晶路线,以模拟计算的结果指导在室内进行了自然蒸发实验,得出了与模拟计算一致的玛纳斯湖自然蒸发结晶路线。并研究了蒸发过程中硼、锂等微量元素的富集和分布规律。玛纳斯湖水室内自然蒸发时的结晶路线:①CaSO₄·2H₂O+NaCl;②CaSO₄·2H₂O+NaCl+MgSO₄·6H₂O;③NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl（少量）+KCl·MgCl₂·6H₂O;④NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O+MgCl₂·6H₂O。ISLEC计算得到的光卤石矿中KCl的品位为14.24%,实验得到的光卤石矿中KCl的品位为10.59%。同时,蒸发过程中硼、锂未以固相形式析出,一直富集于卤水中,至蒸发结束约富集16倍,w（B₂O₃）约为1%,Li⁺约100 mg/L。依据自然蒸发结果,给出了湖水开发利用的建议,即先经过冬季冻硝脱硫再进行盐田晒卤以获取高品质的光卤石矿。

关键词: ISLEC, 模拟计算, 玛纳斯湖, 自然蒸发, 析盐规律

Abstract:

The crystallization sequence of salts in the Manasi salt lake of xinjiang brine during the evaporation process at 20 ℃ was calculated through ISLEC.The natural evaporation of this brine was conducted in laboratory according the result of ISLEC,and the crystallization sequence of salts was in accord with the calculated one.The enrichment and distribution rules of trace elements such as boron and lithium during evaporation were studied.The crystallization route when the water of Manas lake evaporates naturally in the room is ①CaSO₄·2H₂O+NaCl;②CaSO₄·2H₂O+NaCl+MgSO₄·6H₂O;③NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl（a bit）+KCl·MgCl₂·6H₂O;④NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O+MgCl₂·6H₂O.The content of KCl in the crystallized salts was 14.24% according to the ISLEC calculated result,and 10.59% obtained from experiment.And the boron or lithium did not crystallize,which was enriched about 16 times in the concentrated brine.And the mass fraction of B₂O₃ was about 1%,and that of Li⁺ was about 100 mg/L.The suggestion for utilization was proposed according to the research result as that in order to obtain carnallite with high grade,the sulfate in brine should be crystallized out as Na₂SO₄·10H₂O in winter before the evaporation in summer.

Key words: ISLEC, calculation, Manasi salt lake, natural evaporation, crystallization sequence

中图分类号:

TQ128.1

边绍菊,许乃才,张永兴,李武. 玛纳斯湖卤水自然蒸发析盐规律及硼、锂富集规律研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(11): 55-59.

BIAN Shaoju,XU Naicai,ZHANG Yongxing,LI Wu. Crystallizing sequence of salts and enrichment rule of boron and lithium during natural evaporation of Manasi salt lake brine[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2021, 53(11): 55-59.

图/表 8

表1

表2

表3

表4

表5

图1

图2

表6

参考文献 11

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样品	w （NaCl）	w （MgSO₄）	w （KCl）	w （MgCl₂）	w （B₂O₃）	w （Li⁺）
L0	18.12	5.73	0.72	3.66	0.078	0.000 44
LH	23.96	1.52	0.25	1.37	—	—

样品	w（NaCl）	w（MgSO₄）	w（KCl）	w（MgCl₂）	w（Li⁺）
L0	18.12	5.73	0.72	3.66	0.000 44
L1C	10.40	11.11	1.41	7.07	0.000 80
L2C	2.47	4.85	3.87	19.47	0.002 20
L3C	0.25	2.63	0.21	31.21	0.004 70

样品	w （NaCl）	w （MgSO₄·nH₂O）	w（KCl·MgCl₂·6H₂O）	w（MgCl₂·6H₂O）	w（钾分布）/%
S1C	100.00	—	—	—	—
S2C	33.16	66.84 （n=7）	—	—	—
S3C	8.87	25.90（n=6）	53.09	—	97.58

样品	密度/（g·mL^-1）	温度/℃	w（NaCl）	w（MgSO₄）	w（KCl）	w（MgCl₂）	w（B₂O₃）	ρ（Li⁺）/（mg·L^-1）
L0	1.243 2	19	18.12	5.73	0.72	3.66	0.078	6.68
L1	1.254 7	18	11.24	11.32	1.41	7.11	0.148	12.66
L2	1.281 9	18	7.77	8.80	2.31	11.41	0.238	20.47
L3	1.299 9	22	2.15	5.93	3.91	20.22	0.414	36.00
L4	1.314 8	18	—	4.12	0.92	27.68	0.705	61.59
L5	1.357 2	21	—	3.78	0.11	33.67	1.134	107.82

样品	w（A）	w（B）	w（C）	w（D）	w（E）	w（F）	w（盐）	w（母液）	w（总）	XRD
S1	0.45	82.62	—	—	—	—	83.07	17.46	100.53	A+B
S2	1.05	30.93	53.66	—	—	—	85.64	12.73	98.37	B+C
S3	—	35.62	51.99	1.35	—	—	88.96	8.58	97.54	B+C
S4	—	9.64	27.59	49.20	1.14	—	87.56	12.49	100.05	B+C+D
S5	—	2.19	14.01	13.64	—	2.19	79.90	21.29	101.19	B+C+D+F

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编号	B₂O₃ 浓缩倍数	Li⁺ 浓缩倍数	卤水浓缩倍数
M-L1	1.89	1.88	1.95
M-L2	3.05	3.06	3.14
M-L3	5.30	5.39	5.53
M-L4	9.04	9.22	9.39
M-L5	15.76	16.14	16.46

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