盐湖卤水兑卤过程中pH值变化规律

盐湖卤水兑卤过程中pH值变化规律

候文阁，侯彬彬，杨尚明，高敏，王明珍

关键词：卤水；兑卤过程；pH值；规律

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引言

目前盐湖卤水制备碳酸锂的工艺中，使用膜分离法是最经济、高效、环保的提锂方法。但由于硼杂质的存在，在膜分离的过程中易结盐，影响膜分离的效果。卤水pH变化时体系酸碱变化的数字表现，其根源是酸碱平衡移动，但由盐湖卤水的特性决定，其酸碱度与普通水溶液在混合过程中存在着差异。沉硼尾液与原料卤水以不同比例兑卤后，兑卤液组分中的阴阳离子浓度会发生变化。由于沉硼尾液的pH值为1.36，而原料卤水的pH值为4.48，在沉硼尾液量不变的时候，增加原料卤水的量，pH会上升。此项研究对于盐湖卤水pH研究具有指导性意义。

1实验部分

1.1实验原理

在利用盐湖卤水生产碳酸锂过程中，最为关键的因素是物料中的锂含量。锂含量较高时则消耗的物料较少且具有较高的转化率。盐湖卤水中的锂含量较低时会较低锂镁分离效能，影响产率。而沉硼尾液与原料卤水兑卤过程中锂含量基本保持不变，同时降低其中硼含量，增加锂镁分离设备的安全性能。

1.2盐湖卤水盐酸酸化沉淀法制备硼酸

向原料卤水中逐渐加入工业盐酸，边加边搅拌，反应温度为常温，搅拌速度为200r/min，滴加速度为1mL/min，用PHBJ-260便携式pH计检测溶液的pH值，当溶液的pH值在1.0-1.5之间时，停止加酸，反应结束。然后再充分搅拌45min，使得反应完全。对反应液进行固液分离，得到的液相即为沉硼尾液，得到的固相即为硼酸。检测原料卤水和沉硼尾液中各组分含量。

1.3确定原料卤水与沉硼尾液兑卤时的混合条件

常温下，分别以100r/min、150r/min、200r/min、250r/min的搅拌速度，搅拌15min，观察兑卤后pH稳定的速度。结果显示提高搅拌速度可缩短混合兑卤趋于稳定的时间，但搅拌速度在150r/min以上后变化不大，因此兑卤混合搅拌时间选择为150r/min。

1.4原料卤水与沉硼尾液以不同比例兑卤对溶液pH值影响

固定沉硼尾液量，以1:20、1:10、3:20、1:5、1:4、3:10、7:20、2:5、9:20、1:2、11:20、3:5、13:20、7:10、3:4、4:5、17:20、9:10、19:20、1:1（原料卤水与沉硼尾液体积比）的

比例将原料卤水与沉硼尾液进行混合兑卤，在常温下搅拌15min，搅拌速度150r/min（下同），检测溶液的pH值。按照1:1兑卤比例兑卤后的兑卤液检测其中各组分含量。

1.5二次水与沉硼尾液以不同比例兑卤对溶液pH值影响

固定沉硼尾液量，以1:20、1:10、3:20、1:5、1:4、3:10、7:20、2:5、9:20、1:2、11:20、3:5、13:20、7:10、3:4、4:5、17:20、9:10、19:20、1:1（二次水与沉硼尾液体积比）的比例将二次水与沉硼尾液进行混合（按1.4中混合条件进行），检测溶液的pH值。

1.6二次水与原料卤水以不同比例兑卤对溶液pH值影响

固定二次水量，以1:20、1:10、3:20、1:5、1:4、3:10、7:20、2:5、9:20、1:2、11:20、3:5、13:20、7:10、3:4、4:5、17:20、9:10、19:20、1:1（原料卤水与二次水体积比）的比例将二次水与沉硼尾液进行混合（按1.4中混合条件进行），检测溶液的pH值。

2结果与讨论

2.1沉硼尾液与原料卤水以及各兑卤液的检测分析数据

沉硼尾液与原料卤水、兑卤液中各组分的检测分析结果如下：

表1沉硼尾液与原料卤水、兑卤液中各组分的检测分析结果

从表中可以看出兑卤液各组分含量接近于原料卤水与沉硼尾液平均含量，而溶液的pH不是成比例的，也不是简单的对数关系，理论上计算（忽略体积变化），混合液的pH值应为1.66，而实际pH值为4.39，差别较大。

2.2沉硼尾液与原料卤水不同比例下兑卤后液体的pH值变化

沉硼尾液与原料卤水以不同比例下兑卤后兑卤液的pH值对照表和变化趋势，沉硼尾液与原料卤水以不同比例兑卤后，兑卤液pH值的变化先是明显上升（从20:1至5:2），而后变化逐渐趋于平缓，整个过程中兑卤液的pH值均不是成比例变化且与兑卤前两原料的pH值没有呈现对应的关系。

2.3沉硼尾液与二次水不同比例下兑卤后液体的pH值变化

沉硼尾液与二次水以不同比例下混合后兑卤液的pH值对照表和变化趋势，沉硼尾液与二次水以不同比例兑卤后，兑卤液pH值的变化先是明显上降（从20:1至4:1），而后变化逐渐趋于平缓，整个过程中兑卤液的pH值均不是成比例变化且与兑卤前两原料的pH值没有呈现对应的关系。

2.4原料卤水与二次水不同比例下兑卤后液体的pH值变化

二次水与原料卤水以不同比例下兑卤后兑卤液的pH值对照表和变化趋势图，二次水与沉硼尾液以不同比例兑卤后，兑卤液pH值的变化先是明显上升（从20:1至5:2），而后变化逐渐趋于平缓，整个过程中兑卤液的pH值均不是成比例变化且与兑卤前两原料的pH没有呈现对应的关系。

3结论

沉硼尾液与原料卤水在兑卤时溶液的pH值不是按比例发生变化的，而是随着原料卤水兑卤体积的增加，先是明显上升，然后趋于平缓。兑卤液pH变化趋势对锂镁硼等盐湖卤水资源的综合利用具有一定的指导性意义。

参考文献：

[1]WuZhiming,CuiXiangmei,ZhengMiping.AstudyonthechangeofpHvalueintheevaporationprocessofsaltlakebrineevaporation[A],JournalofInorganicChemistry,2011,28(2):297-301;