提取金属与盐的原地化学反应池制造技术

从含盐水，沉积物和岩石中制取金属和盐（如钾、锂、黄金）的方法是，在现场建造一座“原地反应池”：ａ．如果所需要的金属或盐是在固体中，那就可以这样提限这些物质，把必要的化学药剂作为溶液注入固体，并用一种新方法进行收集，ｂ．如果所要开采的金属或盐溶解在液体中，可以这样提取所需的盐或金属，把必须的固体化学药剂铺放在池底部，池底低于地下水水面，以使流进池内的液体通过。在充分利用天然或人造的流体动压梯度时，让液体（地下水和／或注入的溶液）流经反应池。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
提取金属与盐的原地化学反应池本专利技术涉及从含盐水体和卤水中以及从松散沉积物或岩石中提取不同种类金属的方法，本专利技术是按下述方法就地修建一座化学反应池，即“原地反应池”，充分利用原有的或人工创造的流体动压梯度使地下水和/或注入的液体通过反应池，使固体与溶液间产生化学反应，进而提取金属或盐。本专利技术尤适于一定区域，如从中国西北部柴达木盆地那样的卤水中提取钾和锂，或者从黑色粘土页岩(卡林—内华达型矿床)中提取黄金。这一方法也可以用来提取其它金属或盐，如从卤水中提取硼或从黑色粘土页岩中提取铀。大自然中的有金属和盐是在沉积物和岩石中以矿物形式存在，或是在地下水或含盐卤水中以离子状态存在。为了提取可利用的金属和盐，必须通过物理和/或化学方法将它们分离。一般地说，须首先用采矿的方法将矿石(固状、液状)开采出来，进而用物理或化学方法再次提纯。图1是反应池的剖面图图2是利用已有洼地的反应池的剖面图-->图3是放有适量化学药剂的反应池的剖面图图4是反应池的平面图图5是本专利技术方法和常规方法的工艺流程的比较示意图图6是集矿池剖面图图7是集矿池平面图图8是另一个集矿池的剖面图。本专利技术的内容是：建造一特定结构的“原地反应池”，对所需提取的金属就地进行部份地或全部地分选。本项专利技术所述“原地反应池”，可以按两种不同的类型，即根据①所需提取的金属或盐是否呈固状，或者②金属或盐在液体中呈离子状态而设置的：第一种情况：如果所需提取的金属或盐呈固态的话，可以就地建造一个“原地反应池”，把一定量的水或化学药剂以溶液的形式注入固体中，使所需提取的金属或盐进行溶解。第二种情况：如果所需提取的金属或盐以溶解的离子状态赋存于一种液体中的话，那么就可以建造一个“原地反应池”，把提取所需金属或盐所用的必要化学药剂以固态形式放置在现场的一个层位中，然后让上述液体流过。放置适当的化学药剂要这样进行，即首先把一深池挖到地下水面以下(见图1—图2)，或者充分利用已有的洼地(图2)。而后把适量的化学药剂(固体)放在池底，加不加砾石均可(图3)。固体的化学组分(化学药剂层)是按不同情况而定-->的。对此，后文还有用于提取钾和锂的两个实施例(实施例1和实施例2)。应当这样选择化学药剂层所需的药剂，即或者所需提取的金属或盐在反应池的药剂层内化合，或者一种或多种不需要的元素在药剂层内化合，使所需提取的金属或盐存留在由反应池内流过的液体之中。在第一种情况中这些所需提取的金属或盐的某种化学药剂中化合，这种化合物可从药剂层中再次析出，使得在下一步能继续用通常的方法对金属和盐进行提纯。在第二种情况中可对留存有所需提取的金属或盐的液体继续进行提取(参见实施例1，提取钾)。在许多情况下，“原地反应池”中的化学反应，从经济上说，使得对所需提取的金属或盐的提纯更为合理。参照图3，让液体流经固体，以使在固体和液体之间产生并维持一种化学反应。为使这种化学反应达到最佳效果，在两种情况中需要对液体流量比率进行调整。流量比率(Q)与反应池内水面有关，并与地下水的流体动力势能有关。Q＝K(h0—h1)/(h2—h4)。其中h0＝地下水水面h1＝原地反应池的水面平面h2＝化学药剂层的表面h3＝原地反应池的池底-->(h0—h2)/(h2—h4)＝流体动压梯度h1—h2＝水深h2—h3＝化学药剂层的厚度h0—h3＝挖掘的深度h4＝含水砂层的顶面h2—h4＝水运动距离K是一个经验常数，它与水的渗透率有关。因此，本专利技术中规定，要这样设立水动力梯度(h0—h1)/(h2—h4)，即能调整所需的流量比率Q。为这一目的可把流体动力势能(h0—h1)的差调整到最佳程度，其中：(1)反应池中的流体动力势能(h1)，例如通过向外泵出液体，使液体水平面任意下降，或者(2)提高在反应池中流动的液体(h0)的流体动力势能，例如通过泵压来提高。由于K这个经验常数是随“原地反应池”中的化学反应情况变化而变化的，为保持所需的流速Q，流体动压梯度须不断改变。为使化学药剂具有渗水性，还可以把一种能在流动的卤水中溶化的盐与化学提取药剂混合。在从柴达木型卤水中提取锂和钾时(参见实施例1和实施例2)，可把提取药剂(如天然碱泥浆)用NaCl混合。为了借助一种注入溶液从黑色粘土页岩或油母页岩中提取金-->属(如黄金或铀)，矿床必须具渗水性和氧化性能。本专利技术规定，借且于页岩燃烧法，使矿床氧化并具渗水性，如目前提炼石油所用的方法就是这样。而本专利技术就是运用页岩燃烧法，来提到黑色粘土页岩或油母页岩中的金属。实施例1，通过直接沉淀KCl，从卤水中提取钾盐(第二种“原地反应池”的应用实例)。问题的提出：在干旱地区，例如在中国西北部柴达木盆地或以色列死海那样的地区内，有富钾天然卤水，同时也富含镁(Mg2+)，钠(Na+)和其它离子。从这种卤水中提取钾，若按常规的分离结晶法(参见图5虚线所示流程)，即通过蒸发再提纯的方法，有它的缺陷，首先沉积物中的卤水在1号蒸发池中沉淀NaCl，再在3号蒸发池中沉淀，所提取出来的钾镁盐(KCl·MgCl2·6H2O)。所需提取的产品KCl须再在提纯装置中从这种混合物中分离出来。这种分离法费用是很昂贵的。参照图5，这项“原地反应池”法的可行性是：在蒸发前，让一部分镁先沉淀出来，即Mg2+在流体流动时，部分Mg2+在化学药剂层内化合，并从液体中分离出来，接着再蒸发“原地反应池”中的卤水时，可直接沉淀出KCl。在卤水富钾高镁的地区，可按下述方法建造“原地反应池”：最好在近盐湖处，挖一个大池，长xm，宽ym，深zm，深度控制在地下水面以下(见图3)；或者利用已有的洼地建造“原地反应池”。x和y的几何尺寸与所计划的产量和经济条件有关。可以参照-->的情况是：例如，反应池x＝300m；y＝10m，可按当地情况确定不同的尺寸。因为池的底部位于地下水面以下，通过流体动压梯度，水可以涌进池内。在池或洼地底部，铺上一层所选用的化学药剂(见后文；图3)。z的深度必须深至地下水面以下，以便能放置一层化学药剂，并且要有足够的间隙，通过流体动压梯度的变化来调整地下水的流速。如果挖完池后，池即有卤水的话(也包括已有的洼地有类似情况)，那就将化学药剂撒入水中，让它沉入池底。撒入的化学药剂立即与卤水中的镁反应，使池内已有卤水中的镁部分被化合。然而重要的是，撒入的药剂在池底要形成一层。药剂层的厚度与所需地下水的流速和所计划的钾产量有关。通过向外泵水和蒸发，池中的卤水的水平面会下降。由此而产生的流体动压梯度使富钾高镁卤水从下部通过药剂层向池内流动(图3)。在流动中卤水与化学药剂发生反应，部分镁被化合。池内卤水中K+和Mg2+的比值按流速而定。这种流速是根据从池中泵出卤水的情况来调整的。用这种方法可以达到经济上所需的合理比值，进而可以从卤水中直接沉淀出KCl。只要化学药剂不再与涌进的水中的镁离子产生反应，则需用新的一层药剂来替换。参照图5，从池中泵出的卤水，须导入一蒸发池(如1号蒸发池)中。在这里蒸发时，氯化钠首先沉淀出来。在氯化钠沉淀出来以-->后，可把这种卤水导入下一级蒸发池(如2号蒸发池)中，在这里卤水通过蒸发使KCl沉淀出来。这种独一无二的KCl沉淀法是可行的，因为通过在“原地反应池”中的化学反应可造成足够高的K+/Mg2+比值。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
从一种固体或液体矿床中提取盐与金属，特别是提取钾、锂或黄金的方法，其特征在于产生一种液体流，借助于这一液体流，含盐或金属的液体涌向一个天然的或人工挖的池内，这个池子的基底位于地下水水平面以下，通过改变流体动压梯度可以调整液体的流量比率Ｑ，例如通过降低液体水平面ｈ↓［１］或提高地下水面ｈ↓［０］，以完成矿床和固态或液态化学药剂之间的化学反应。

【技术特征摘要】
CH 1994-3-16 00767/941.从一种固体或液体矿床中提取盐与金属，特别是提取钾、锂或黄金的方法，其特征在于产生一种液体流，借助于这一液体流，含盐或金属的液体涌向一个天然的或人工挖的池内，这个池子的基底位于地下水水平面以下，通过改变流体动压梯度可以调整液体的流量比率Q，例如通过降低液体水平面h1或提高地下水面h0，以完成矿床和固态或液态化学药剂之间的化学反应。2.根据权利要求1的方法，其特征在于液体是一种含有离子的水体，所不需要提取的离子通过铺在池底的化学药剂层而被化合。3.根据权利要求1的方法，其特征在于液体是一种含有离子的水体，所需提取的离子通过铺在池底的化学药剂层时而被化合。4.根据权利要求1的方法，其特征在于固体矿床内的液体流动阻力被减小。5.根据权利要求4的方法，其特征在于矿床被氧化了。6.根据权利要求1，4或5的方法，其特征在于把液态的化学药剂输入到固体矿床中。7.根据权利要求4或5的方法，其特征在于为减少流...

【专利技术属性】
技术研发人员：许必德，
申请(专利权)人：许靖华，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]