本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體來講，涉及一種基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代煤化工是指以煤為原料，采用新型、先進(jìn)的化學(xué)加工技術(shù)，使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料或中間產(chǎn)品的過程，主要包括以煤氣化、液化、低溫?zé)峤鉃辇堫^生產(chǎn)合成天然氣、合成油、化工產(chǎn)品等的能源化工產(chǎn)業(yè)。隨著世界油氣資源的日益緊張，結(jié)合我國“缺油、少氣、煤炭資源相對(duì)豐富”的資源稟賦特點(diǎn)，煤化工在國內(nèi)有著廣闊的發(fā)展前景。
煤化工行業(yè)的一大特點(diǎn)為耗水量大，要保證規(guī)?；拿夯て髽I(yè)正常運(yùn)行，保證2000t/h～3000t/h的用水量是必需的，除了大部分中水回用以外，一部分廢水的排放不可避免，環(huán)保成為影響煤化工行業(yè)發(fā)展的最大問題。
煤化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水為高濃度有機(jī)含鹽廢水，所含有機(jī)污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，CODCr(重鉻酸鹽指數(shù)，即采用重鉻酸鉀作為氧化劑測出的化學(xué)耗氧量)一般在4000mg/L～5000mg/L左右，氨氮含量為200mg/L～500mg/L；同時(shí)廢水中的含鹽量高，TDS通常為500mg/L～5000mg/L，甚至更高。目前處理煤化工廢水中有機(jī)物的技術(shù)主要為生化法，通過這些生化處理技術(shù)，廢水中的有機(jī)污染物實(shí)現(xiàn)很好的去除作用，使得廢水中的有機(jī)物濃度達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)生化處理并水資源回收后剩余的濃水中主要包含NaCl、Na2SO4、以及微量其它鹽類，通常稱之為高濃鹽水。而對(duì)后續(xù)的高濃鹽水進(jìn)行處理，成為實(shí)現(xiàn)煤化工廢水綜合利用亟待解決的問題，其是制約煤化工行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)于煤化工高濃鹽水的處理技術(shù)，歸納起來有以下兩種：(1)蒸發(fā)塘技術(shù)，即自然蒸發(fā)技術(shù)，高濃鹽水通過管道輸送到蒸發(fā)塘，有效利用充足的太陽能，自然蒸發(fā)結(jié)晶，固體廢棄物按照國家的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行填埋；(2)強(qiáng)制蒸發(fā)脫鹽技術(shù)，即用加熱的方法使高鹽廢水中的部分水汽化并去除，以提高溶液的濃度，為鹽類析出創(chuàng)造條件。但是上述現(xiàn)有處理方法卻存在如下缺點(diǎn)：(1)蒸發(fā)塘技術(shù)適用于地域遼闊、氣候干燥、降水量小、蒸發(fā)量大、太陽能充足的西北地區(qū)，在蒸發(fā)過程中，一部分污染物會(huì)進(jìn)入大氣，造成污染；蒸發(fā)塘的運(yùn)行模式不恰當(dāng)，高濃鹽水蒸發(fā)不掉，蒸發(fā)塘面積和容積偏小，蒸發(fā)塘不斷擴(kuò)建，最終蒸發(fā)塘變成污水庫，目前正在運(yùn)行的蒸發(fā)塘建設(shè)模式一般都是按污水庫模式進(jìn)行建設(shè)，沒有分級(jí)，過少的分級(jí)不利于充分利用較低濃度鹽水蒸發(fā)速度快的優(yōu)點(diǎn)，因而降低蒸發(fā)塘總體蒸發(fā)速率；過多的分級(jí)不僅增加筑壩工程量，也不能明顯提高蒸發(fā)速率；同時(shí)，蒸發(fā)塘運(yùn)行存在多重環(huán)境隱患，包括蒸發(fā)塘接納的高濃鹽水中含有重金屬、有機(jī)污染物等，對(duì)地下水有潛在的污染。蒸發(fā)塘作為大量廢水的集中儲(chǔ)存設(shè)施，存在有機(jī)污染物揮發(fā)、潰壩等風(fēng)險(xiǎn)；(2)強(qiáng)制蒸發(fā)脫鹽技術(shù)的運(yùn)行狀況不理想，一方面原因是蒸發(fā)器傳熱面的結(jié)垢問題沒有很好解決，高濃鹽水的成分千差萬別，是蒸發(fā)器結(jié)垢問題難以解決的重要原因之一；同時(shí)高濃鹽水還會(huì)在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生泡沫和具有極強(qiáng)的腐蝕性，影響蒸發(fā)裝置的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行；另一方面，采用蒸發(fā)脫鹽析出的固體都是同時(shí)包含多種鹽類的混鹽，組分復(fù)雜，純度低，有害物質(zhì)濃度高，無法在工業(yè)上重新使用，需將混鹽直接廢棄、或交于危廢處理機(jī)構(gòu)以每噸3000～5000元的價(jià)格進(jìn)行專業(yè)處理，這樣不僅提高了環(huán)保壓力，也大大增加了高鹽廢水的處理成本。
雖然目前有一些研究報(bào)道了對(duì)煤化工高濃鹽水進(jìn)行回收處理的方法，但基本是基于強(qiáng)制蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行的，蒸發(fā)能耗和設(shè)備投資成本仍然巨大?？傮w來講，采用現(xiàn)有的工藝技術(shù)，煤化工高鹽廢水若實(shí)施廢水“零排放”方案，污水處理及回用裝置需在原有基礎(chǔ)上，增加投資5億元以上，采用蒸發(fā)塘技術(shù)較強(qiáng)制蒸發(fā)結(jié)晶投資低1億元左右。另外，蒸發(fā)產(chǎn)生的結(jié)晶固體，需作為危險(xiǎn)固廢進(jìn)行安全填埋處理，要求配套建設(shè)高投資的危險(xiǎn)固廢填埋場。此外，還需配套建設(shè)大容積的廢水暫存池，而廢水暫存池的容量一般需要幾十萬甚至近百萬立方米，投資上億元。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑，該溶浸劑通過與鹽湖溶采及鉀肥生產(chǎn)工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了煤化工中高濃鹽水的資源化綜合利用。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
一種基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑，包括按照質(zhì)量比為a:1-a:2～6混合的高濃鹽水、淡水或半咸水、老鹵，0＜a≤0.1；其中，在所述溶浸劑中，MgCl2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％～26％，NaCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.8％～1.4％，KCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不超過0.8％。
進(jìn)一步地，所述溶浸劑為光鹵石礦床溶浸劑。
本發(fā)明通過將煤化工中產(chǎn)生的廢水—高濃鹽水與鹽湖溶采及鉀肥生產(chǎn)工藝相結(jié)合，直接用于配制鹽湖資源開發(fā)溶浸劑，用以溶浸開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床，以得到光鹵石飽和鹵水，進(jìn)而經(jīng)鹽田灘曬獲得低鈉光鹵石并進(jìn)一步生產(chǎn)得到工業(yè)級(jí)KCl產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了煤化工中高濃鹽水的資源化利用。根據(jù)本發(fā)明的溶浸劑一方面減少了原有鹽湖溶采中淡水消耗量，為煤化工中高濃鹽水的綜合利用提供了一條切實(shí)可行的工藝路線；另一方面考慮鹽湖資源特征污染物基體值很高，高濃鹽水特征污染物濃度低于鹽湖鹵水濃度，并且高濃鹽水在所述溶浸劑中比例較低，從而引入的高濃鹽水污染物量相對(duì)于鹽湖資源污染物量微乎其微，對(duì)鹽湖資源的開發(fā)利用和整體環(huán)境基本不產(chǎn)生影響，環(huán)保優(yōu)勢明顯；與此同時(shí)，通過柔性調(diào)節(jié)高濃鹽水及其他原料的比例，使得獲得的溶浸劑始終處于平衡狀態(tài)，進(jìn)一步消除了高濃鹽水對(duì)鹽湖環(huán)境的影響。另外，根據(jù)本發(fā)明的溶浸劑通過在配制過程中控制其中各原料配比，利用高濃鹽水中的大量NaCl成分，保證溶采所需的溶浸劑中NaCl處于飽和狀態(tài)，繼而在溶浸開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床時(shí)，礦床中的NaCl骨架不被溶浸劑破壞，同時(shí)保證了溶采后獲得的光鹵石飽和鹵水中NaCl保持低含量，為鹽田灘曬時(shí)獲得低鈉光鹵石提供原料基礎(chǔ)；在鹽田灘曬過程中，以水鹽體系相圖為理論指導(dǎo)，通過理論計(jì)算，精確控制光鹵石析出節(jié)點(diǎn)，保證鉀鹽析出率的同時(shí)，提高了低鈉光鹵石的品位。
附圖說明
通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中：
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑的應(yīng)用的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
以下，將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
本實(shí)施例提供了一種基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑，其包括按照質(zhì)量比為a:1-a:2～6(0＜a≤0.1)混合的高濃鹽水、淡水或半咸水、老鹵；其中，在該溶浸劑中，MgCl2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％～26％，NaCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.8％～1.4％，KCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不超過0.8％。
具體地，該溶浸劑為一種光鹵石礦床溶浸劑。
煤化工中產(chǎn)生的高濃鹽水中TDS(即總?cè)芙夤腆w)濃度(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，以下同理)為0.2％～9％，其鹽類組分主要為0.19％～8.85％的NaCl和0.003％～0.45％的Na2SO4，其余鹽分可忽略不計(jì)，可近似認(rèn)為是NaCl的半咸水或咸水，其性質(zhì)及組分與鹽湖資源開發(fā)中所使用的半咸水相似。
此處，半咸水是指鹽湖礦區(qū)周邊的一種水資源，其TDS濃度為0.1％～0.5％，鹽類組分主要為NaCl、Na2SO4、MgCl2等，其中NaCl濃度為0.05％～0.3％，Na2SO4濃度為0.02％～0.2％，MgCl2濃度為0.01％～0.1％，可替代淡水，用于溶浸劑的配制。
此處所述老鹵即指在鉀肥生產(chǎn)工藝中獲得的氯化鎂飽和或近飽和溶液，且原始鹵水不限于氯化物型鹽湖鹵水、硫酸鎂亞型鹽湖鹵水或硫酸鈉亞型鹽湖鹵水；具體氯化物型鹽湖鹵水、硫酸鎂亞型鹽湖鹵水、硫酸鈉亞型鹽湖鹵水的組分含量參照《鹵水和鹽的分析方法(第二版)》(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所分析室.鹵水和鹽的分析方法(第二版)[M].北京:科學(xué)出版社,1988:3-9)中所述。
一般地，將高濃鹽水、淡水或半咸水、老鹵按照質(zhì)量比為a:1-a:2～6(0＜a≤0.1)進(jìn)行混合，即可獲得上述溶浸劑。
在該溶浸劑中，NaCl已接近飽和狀態(tài)，如此即可保證將該溶浸劑應(yīng)用于溶劑開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床時(shí)，礦床中的NaCl骨架不被溶浸劑破壞，同時(shí)保證了溶采后獲得的光鹵石飽和鹵水中NaCl保持低含量，為鹽田灘曬時(shí)獲得低鈉光鹵石提供原料基礎(chǔ)。
在將本實(shí)施例的溶浸劑應(yīng)用于鹽湖溶采及鉀肥生產(chǎn)工藝中時(shí)，具體參照?qǐng)D1，包括下述步驟：
步驟S1：提供溶浸劑。
步驟S2：溶浸開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床。
將上述獲得的溶浸劑溶浸開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床，獲得光鹵石飽和鹵水；在光鹵石飽和鹵水中，MgCl2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為26％～30％，NaCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.8％～1.7％，KCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％～3％。
步驟S3：鹽田灘曬光鹵石飽和鹵水。
將光鹵石飽和鹵水進(jìn)行鹽田灘曬，獲得低鈉光鹵石；在低鈉光鹵石中，KCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15％～18％，NaCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～10％，MgCl2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％～26％。
在鹽田灘曬過程中，可以以水鹽體系相圖為理論指導(dǎo)，通過理論計(jì)算，精確控制光鹵石析出節(jié)點(diǎn)，保證鉀鹽析出率的同時(shí)，提高了低鈉光鹵石的品位。
在鹽田灘曬過程中，待低鈉光鹵石析出后，還獲得灘曬母液，所述灘曬母液其實(shí)質(zhì)也是老鹵，其組分與用于配制溶浸劑的老鹵組分相近，因此可將其并入配制溶浸劑的老鹵中，重新用于溶浸劑的配制，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
步驟S4：制取KCl。
將低鈉光鹵石進(jìn)行冷分解-浮選處理，獲得KCl；如此，獲得的KCl可滿足工業(yè)國家Ⅰ類一等品標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本實(shí)施例的基于煤化工中高濃鹽水的溶浸劑將高濃鹽水與鹽湖溶采及鉀肥生產(chǎn)工藝相結(jié)合，直接用于配制鹽湖資源開發(fā)溶浸劑，用于溶浸開采鹽湖固體光鹵石鉀鹽礦床，以得到光鹵石飽和鹵水，進(jìn)而進(jìn)一步生產(chǎn)得到工業(yè)級(jí)KCl產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了煤化工中高濃鹽水的資源化利用。該溶浸劑一方面減少了原有鹽湖溶采中淡水消耗量，也減少了現(xiàn)有高濃鹽水處理中固體廢物填埋費(fèi)用投資，經(jīng)濟(jì)效益巨大，為煤化工中高濃鹽水的綜合利用和煤化工行業(yè)發(fā)展提供了一條切實(shí)可行的資源化工藝路線，促進(jìn)了煤化工和鹽湖化工的結(jié)合；另一方面在配制溶浸劑時(shí)，所需的高濃鹽水比例較低，對(duì)現(xiàn)階段鹽湖固體鉀鹽的開發(fā)工藝不產(chǎn)生影響，且后續(xù)所采用的工藝技術(shù)均為鹽湖生產(chǎn)中現(xiàn)有的成熟技術(shù)，不存在操作風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的溶浸劑在配制過程中無需增添任何設(shè)備，不產(chǎn)生能耗。
雖然已經(jīng)參照特定實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解：在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。