[01728763]四川盆地深井卤水主微量元素提取与综合利用技术

本成果任务来源于国家863计划（No. 2012AA061704）。 我国钾资源较少,钾肥十分紧缺,70 %依赖进口,探寻、开发新的钾资源是我国长期的战略目标。我国蕴藏有丰富的深井富钾卤水,位于四川盆地西部的平落海相沉积深井地下卤水以锂、钾、硼、铷含量高而著名,是当今世界罕见的富钾、富硼、富锂、富铷卤水,卤水储量达1773亿立方米,经济总价值逾百万亿人民币。 与陆相沉积卤水相比,深井卤水在卤水成分、性质方面存在根本上的不同,按常规盐类提取分离技术,难以彻底分离。该类型卤水在蒸发富集过程中的显著特点是钾钠硼共析,而不是一般卤水蒸发析出时的钾钠共析,因而钾、硼的分离与提取,是该类型卤水综合利用的首要和关键技术难题。同时,在深井卤水蒸发至老卤阶段,形成铷钾共饱和。由于铷钾氯化物盐极易形成固溶体,传统的结晶分离方法无法实现钾、铷的分离,从大量钾中分离提取铷更是目前还没有解决的技术难题。加之深井卤水资源地处内陆地区,对生产工艺及环境保护提出了特殊要求。 本成果首次开展了四川平落海相沉积深井富钾卤水的等温蒸发实验、真空蒸发实验及含锂铷钾氯化物体系多温相图研究,发现了平落卤水蒸发析盐规律和盐类相互作用规律;建立了锂、钠、钾、铷氯化物体系及盐类溶解度数据。 成功解决了传统萃取法提硼浮化现象严重、硼萃取率低、钾夹带损失严重的难题,筛选出新型的混合萃取体系,建立了离心萃取-酸化沉淀法从高盐度、富钾硼卤水中直接提硼新工艺。实验室规模下,连续运行72h萃硼实验,硼回收率达82.7%,钾损失率＜3%,硼酸和硼砂产品纯度＞99%。 创新性地开发合成了高效、新型的酚类铷萃取剂,成功解决了钾铷分离技术难题,形成萃取法提铷新技术。在连续萃取槽中运行72h循环萃取铷,铷的萃取率＞90%,氯化铷产品纯度＞99%。 成功合成了偏钛酸锂型新型锂离子吸附剂,形成吸附法直接从老卤提锂、制备碳酸锂新技术,解决了锂镁分离技术难题。实验室规模下,连续72 h循环提锂,锂的吸附率＞96%,解析率＞99%,吸收剂单次溶损率＜0. 1%,碳酸锂纯度＞99%。 突破四川平落深井卤水矿化度高、成分复杂、温度变化大等难题,建立了一条充分利用自热,实现钾、溴、钠、硼、铷、锂等资源综合回收,适用富钾、富硼及深埋藏地下卤水的综合利用工艺路线。整体工艺钠回收率＞95%,钾回收率＞82%,硼回收率为82.7%。完成了氯化钾为5000 t/a规模的氯化钠、氯化钾、硼酸等主元素的中试生产项目工程设计和施工图设计。成果可直接应用于四川盆地深井富钾地下卤水的综合开发,并为同类型卤水资源的开发提供技术支持。