鹽湖鹵水兌鹵過程中pH值變化規律

候文閣 侯彬彬 楊尚明 高敏 王明珍

摘要：實驗測定了某鹽湖鹵水（原料鹵水）與利用鹽湖鹵水酸化沉淀法制備硼酸后的尾液（沉硼尾液）兌鹵過程中pH值，確定了最佳混合條件為攪拌30min，攪拌速度為150r/min，混合溫度為常溫。結果發現兌鹵過程中隨著原料鹵水的增加，兌鹵液的pH值先變化較大后又趨于穩定的變化規律。鹵水兌鹵過程中pH值變化規律對鹽湖資源綜合利用及開發研究具有指導意義。

關鍵詞：鹵水;兌鹵過程;pH值;規律

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引言

目前鹽湖鹵水制備碳酸鋰的工藝中，使用膜分離法是最經濟、高效、環保的提鋰方法。但由于硼雜質的存在，在膜分離的過程中易結鹽，影響膜分離的效果。鹵水pH變化時體系酸堿變化的數字表現，其根源是酸堿平衡移動，但由鹽湖鹵水的特性決定，其酸堿度與普通水溶液在混合過程中存在著差異。沉硼尾液與原料鹵水以不同比例兌鹵后，兌鹵液組分中的陰陽離子濃度會發生變化。由于沉硼尾液的pH值為1.36，而原料鹵水的pH值為4.48，在沉硼尾液量不變的時候，增加原料鹵水的量，pH會上升。此項研究對于鹽湖鹵水pH研究具有指導性意義。

1實驗部分

1.1實驗原理

在利用鹽湖鹵水生產碳酸鋰過程中，最為關鍵的因素是物料中的鋰含量。鋰含量較高時則消耗的物料較少且具有較高的轉化率。鹽湖鹵水中的鋰含量較低時會較低鋰鎂分離效能，影響產率。而沉硼尾液與原料鹵水兌鹵過程中鋰含量基本保持不變，同時降低其中硼含量，增加鋰鎂分離設備的安全性能。

1.2鹽湖鹵水鹽酸酸化沉淀法制備硼酸

向原料鹵水中逐漸加入工業鹽酸，邊加邊攪拌，反應溫度為常溫，攪拌速度為200r/min，滴加速度為1mL/min，用PHBJ-260便攜式pH計檢測溶液的pH值，當溶液的pH值在1.0-1.5之間時，停止加酸，反應結束。然后再充分攪拌45min，使得反應完全。對反應液進行固液分離，得到的液相即為沉硼尾液，得到的固相即為硼酸。檢測原料鹵水和沉硼尾液中各組分含量。

1.3確定原料鹵水與沉硼尾液兌鹵時的混合條件

常溫下，分別以100r/min、150r/min、200r/min、250r/min的攪拌速度，攪拌15min，觀察兌鹵后pH穩定的速度。結果顯示提高攪拌速度可縮短混合兌鹵趨于穩定的時間，但攪拌速度在150r/min以上后變化不大，因此兌鹵混合攪拌時間選擇為150r/min。

1.4原料鹵水與沉硼尾液以不同比例兌鹵對溶液pH值影響

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（原料鹵水與沉硼尾液體積比）的

比例將原料鹵水與沉硼尾液進行混合兌鹵，在常溫下攪拌15min，攪拌速度150r/min（下同），檢測溶液的pH值。按照1：1兌鹵比例兌鹵后的兌鹵液檢測其中各組分含量。

1.5二次水與沉硼尾液以不同比例兌鹵對溶液pH值影響

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（二次水與沉硼尾液體積比）的比例將二次水與沉硼尾液進行混合（按1.4中混合條件進行），檢測溶液的pH值。

1.6二次水與原料鹵水以不同比例兌鹵對溶液pH值影響

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（原料鹵水與二次水體積比）的比例將二次水與沉硼尾液進行混合（按1.4中混合條件進行），檢測溶液的pH值。

2結果與討論

2.1沉硼尾液與原料鹵水以及各兌鹵液的檢測分析數據

沉硼尾液與原料鹵水、兌鹵液中各組分的檢測分析結果如下：

從表中可以看出兌鹵液各組分含量接近于原料鹵水與沉硼尾液平均含量，而溶液的pH不是成比例的，也不是簡單的對數關系，理論上計算（忽略體積變化），混合液的pH值應為1.66，而實際pH值為4.39，差別較大。

2.2沉硼尾液與原料鹵水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

沉硼尾液與原料鹵水以不同比例下兌鹵后兌鹵液的pH值對照表和變化趨勢，沉硼尾液與原料鹵水以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上升（從20：1至5：2），而后變化逐漸趨于平緩，整個過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH值沒有呈現對應的關系。

2.3沉硼尾液與二次水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

沉硼尾液與二次水以不同比例下混合后兌鹵液的pH值對照表和變化趨勢，沉硼尾液與二次水以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上降（從20：1至4：1），而后變化逐漸趨于平緩，整個過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH值沒有呈現對應的關系。

2.4原料鹵水與二次水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

二次水與原料鹵水以不同比例下兌鹵后兌鹵液的pH值對照表和變化趨勢圖，二次水與沉硼尾液以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上升（從20：1至5：2），而后變化逐漸趨于平緩，整個過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH沒有呈現對應的關系。

3結論

沉硼尾液與原料鹵水在兌鹵時溶液的pH值不是按比例發生變化的，而是隨著原料鹵水兌鹵體積的增加，先是明顯上升，然后趨于平緩。兌鹵液pH變化趨勢對鋰鎂硼等鹽湖鹵水資源的綜合利用具有一定的指導性意義。

參考文獻：

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

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