一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法技术

本发明专利技术公开了一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法，解决了高COD、高含硼、高硫酸盐和碳酸盐蒸发浓缩母液的资源化利用技术问题。它包括除杂增溶、固液分离与清洗、滤液浓缩、离心除盐与清洗、碳酸锂粗提、高温碳化有机物、酸溶除硼、深度除硬度、碳酸锂提取、碳酸锂碳化提纯。本发明专利技术实现气田采出水蒸发浓缩母液中锂和硼的资源化利用，显著降低了蒸发母液处置成本。液处置成本。液处置成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法


[0001]本专利技术涉及气田地层采出水蒸发浓缩母液的资源化利用
，具体涉及一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法。

技术介绍

[0002]天然气井在生产过程中，部分井会附带产水，其通常呈现高含盐、高COD特征，部分含硼，该类产水通常不能直接排放，需要进行对应的脱盐、除COD和除氨氮处理；目前主流的处理方式是进行除硬、除悬浮物预处理+膜浓缩+浓水蒸发结晶+冷凝水后处理。蒸发过程中绝大部分的水转化为冷凝水排放，但仍然会有少量的浓缩母液残留，其通常进行地层回注或作为危废处置，处理难度和成本较高。
[0003]浓缩母液通常为饱和氯化钠盐水，水中各类溶解性物质富集程度极高，外观呈红棕色半透明状态，通过大规模水质筛查发现，部分处理场站的浓缩母液锂含量高达2000
‑
4000mg/L，远高于盐湖卤水80mg/L的富锂标准，可以进行资源化利用；但与此同时，发现部分该类浓缩母液的COD高达50000
‑
100000mg/L，硼含量高达20000
‑
40000mg/L，硫酸盐浓度高达30000
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50000mg/L，碳酸盐含量也较高，达到20000mg/L左右，其提锂工艺难度远高于盐湖卤水提锂，且国内外均无相关类似浓缩母液提锂的工艺路线或案例报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法，以解决高COD、高含硼、高硫酸盐和碳酸盐蒸发浓缩母液的资源化利用技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供的一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法，一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0007]S1、除杂增溶：通过在装有浓缩母液的搅拌反应罐中缓慢加入氢氧化钙溶液，充分搅拌和反应，去除水中绝大部分的硫酸根和碳酸根，让锂资源以锂离子形态溶解在水中，同时将母液的pH值提高至12以上，使得水中的镁离子彻底沉淀；
[0008]S2、固液分离与清洗：使用压滤机将步骤S1充分搅拌反应后的混合液进行固液分离，得到的滤液进入下一步浓缩工序；得到的滤饼加入到破碎清洗机，加入清水进行多次破碎清洗，清洗后再次通过压滤机进行压滤，得到的滤液进入下一步浓缩工序；
[0009]S3、滤液浓缩：使用冷媒热泵低温蒸发器将步骤S2得到的滤液蒸发浓缩，使得滤液中锂含量提升至20000mg/L以上，得到的冷凝水达标排放，浓缩液进入增稠器冷却结晶；
[0010]S4、离心除盐与清洗：使用离心机1实现下层盐浆的盐水分离，分离得到的滤液进入反应釜1，盐渣进入清洗池，使用清水清洗离心得到的盐渣，清洗液回到冷媒热泵低温蒸发器进行浓缩；
[0011]S5、碳酸锂粗提：在反应釜1内，将母液温度升温至90℃，然后在搅拌条件下，缓慢加入饱和碳酸钠溶液，然后趁热输送至离心机2进行快速固液分离，碳酸锂滤饼破碎后在
105℃条件下干燥2小时，滤液单独收集，加入试剂充分反应后回到步骤S1中；
[0012]S6、高温碳化有机物：将步骤S5干燥后的滤饼装入耐高温容器，放入高温炉反应，待有机物充分碳化(无烟产生为止)后取出冷却，产生的烟气(主要成分为水、二氧化碳和粉尘)经过碱液吸收和活性炭过滤后排空；
[0013]S7、酸溶除硼：将步骤S6灼烧冷却后的碳酸锂转入反应罐2(带强制排气装置)，加入适量盐酸或硫酸溶液将碳酸锂彻底溶解，然后使用压滤机进行过滤，将滤液放入冷藏柜冷藏，然后快速过滤，得到的清液收集进入反应罐3中；滤渣统一收集，使用饱和硼酸液清洗后进行脱水、干燥和包装，制得硼酸副产品；
[0014]S8、深度除硬度：将步骤S7得到的清液收集进入反应罐3中，取样检测清液中的钙、镁离子含量，使用氢氧化钠将pH值调节至12以上，然后根据钙离子含量加入碳酸钠溶液，充分反应后过滤，滤液进入反应釜2；
[0015]S9、碳酸锂提取：在反应釜2内，将滤液温度升温至90℃，然后在搅拌条件下，缓慢加入饱和碳酸钠，然后趁热输送至离心机3进行快速固液分离，将碳酸锂滤饼进行破碎干燥，滤液单独收集，加入试剂充分反应后回到步骤S1中；
[0016]S10、碳酸锂碳化提纯：将步骤S9干燥后的碳酸锂加入到清洗溶解罐中(带排空装置)，加入纯水进行清洗，在常温条件下持续通入高纯二氧化碳进行曝气，将碳酸锂完全溶解，然后快速过滤，滤液进入反应釜3中，加热至90℃析出碳酸锂产品，使用压滤机趁热过滤，滤饼收集后进行破碎干燥，干燥后的碳酸锂进行研磨、分筛和装袋，制得工业级碳酸锂产品。
[0017]进一步的，所述步骤S5中，饱和碳酸钠溶液的加入量为锂含量的1.2倍，温度为90℃，反应陈化时间为2
‑
3小时。
[0018]进一步的，所述步骤S6中，高温炉中的灼烧温度为500
‑
650℃，灼烧时间为15
‑
60分钟。
[0019]进一步的，所述步骤S7中，滤液放入冷藏柜中冷却至4℃，冷藏时间为2
‑
3小时。
[0020]进一步的，所述步骤S9中，碳酸锂滤饼破碎后在105℃条件下干燥2小时。
[0021]进一步的，所述步骤S10中，碳酸锂与纯水的质量比为1：20。
[0022]进一步的，将步骤S5、S9的滤液单独收集，加入适量氢氧化钙或氯化钙充分反应后回到步骤S1中，滤液进行了多次循环使用。
[0023]本方案的优选：因为采出水蒸发前通常会使用双碱法除钙镁，水中残留的碳酸根含量较高，而碳酸锂的溶解度会随着温度升高而降低，其在20℃时溶解度为13.3g/L左右，但到达100℃时，其溶解度仅为7.2g/L，因此当母液中锂含量较高时必须要进行预处理，否则在蒸发浓缩过程中碳酸锂可能会大量结晶析出，导致锂的浓缩收率低，本方案优选使用氢氧化钙作为预处理剂，其可以与碳酸锂反应，生成氢氧化锂和碳酸钙，氢氧化锂极易溶解于水，会显著减少浓缩过程中锂的损失，从而显著提高蒸发浓缩收率。当硫酸根或碳酸根含量过高时，可以适量添加氯化钙以提高处理效果。
[0024]本方案的优选：由于母液中的有机物大部分为溶解性大分子有机物，成分较为复杂，采用常规的氧化工艺均无法彻底去除，且成本极高。本方案优选高温碳化工艺，先将碳酸锂进行粗提，然后使用高温炉灼烧碳化有机物，设备温度优选为500
‑
650℃，既可以保证充分碳化有机物，也能确保碳酸锂不发生熔融结块现象。
[0025]本方案的优选：由于碳酸锂的溶解度较低，无法直接使用清水清洗高温灼烧后的碳酸锂。为此优选使用少量高纯度盐酸或硫酸溶解高温灼烧后的碳酸锂，然后再进行固液分离，可以得到清澈、透明、无色的高浓度氯化锂或硫酸锂溶液，可以有效去除有机物杂质，且锂损失量极小。
[0026]本方案的优选：使用盐酸或硫酸溶解的碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高COD、高含硼气田采出水蒸发母液的提锂方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、除杂增溶：通过在装有浓缩母液的搅拌反应罐中缓慢加入氢氧化钙溶液，充分搅拌和反应，去除水中绝大部分的硫酸根和碳酸根，让锂资源以锂离子形态溶解在水中，同时将母液的pH值提高至12以上，使得水中的镁离子彻底沉淀；S2、固液分离与清洗：使用压滤机将步骤S1充分搅拌反应后的混合液进行固液分离，得到的滤液进入下一步浓缩工序；得到的滤饼加入到破碎清洗机，加入清水进行多次破碎清洗，清洗后再次通过压滤机进行压滤，得到的滤液进入下一步浓缩工序；S3、滤液浓缩：使用冷媒热泵低温蒸发器将步骤S2得到的滤液蒸发浓缩，使得滤液中锂含量提升至20000mg/L以上，得到的冷凝水达标排放，浓缩液进入增稠器冷却结晶；S4、离心除盐与清洗：使用离心机1实现下层盐浆的盐水分离，分离得到的滤液进入反应釜1，盐渣进入清洗池，使用清水清洗离心得到的盐渣，清洗液回到冷媒热泵低温蒸发器进行浓缩；S5、碳酸锂粗提：在反应釜1内，将母液温度升温至90℃，然后在搅拌条件下，缓慢加入饱和碳酸钠溶液，然后趁热输送至离心机2进行快速固液分离，碳酸锂滤饼破碎后在105℃条件下干燥2小时，滤液单独收集，加入试剂充分反应后回到步骤S1中；S6、高温碳化有机物：将步骤S5干燥后的滤饼装入耐高温容器，放入高温炉反应，待有机物充分碳化后取出冷却，产生的烟气经过碱液吸收和活性炭过滤后排空；S7、酸溶除硼：将步骤S6灼烧冷却后的碳酸锂转入带强制排气装置的反应罐2，加入适量盐酸或硫酸溶液将碳酸锂彻底溶解，然后使用压滤机进行过滤，将滤液放入冷藏柜冷藏，然后快速过滤，得到的清液收集进入反应罐3中；滤渣统一收集，使用饱和硼酸液清洗后进行脱水、干燥和包装，制得硼酸副产品；S8、深度除硬度：将步骤S7得到的清液收集进入反应罐3中，取样检测清液中的钙、镁离子含量，使用氢氧化钠将pH值调节至12以上，然后根据钙离子含量加入碳酸钠溶液，充分反应后过滤，滤液进入反应釜2；S9、碳酸锂提取：在反应釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇程，张涛，杨宽，王官均，黄福友，赵黎明，
申请(专利权)人：成都兴澳晶元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：