基于盐湖尾卤溶液结构变化的镁锂分离研究

盐湖卤水提锂工艺的难点之一在于卤水中镁锂比过高。采用红外光谱对非平衡动态降温过程中溶液结构变化进行分析,测定不同类型单盐溶液和卤水的结构变化,并基于此规律强化盐湖尾卤的镁锂分离。结果表明,MgSO₄ 溶液在40℃及以上时,984 cm^-1 处的特征峰显示可能出现接触式离子对结构(Mg²⁺-SO₄^2-);1 280 cm^-1处出现溶剂共享型离子对结构(Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-);Li₂SO₄溶液中出现溶剂共享型离子对结构的可能性低,镁锂之间会出现结构差异。基于如上溶液结构的变化,通过非平衡动态降温过程,实现盐湖尾卤中的镁锂分离,镁锂质量比值可由最初的40降至20左右,Mg²⁺以MgSO₄·nH₂O型混合结晶产品的形式从卤水中析出,而液相中Li⁺     

硫酸盐型盐湖卤水盐田钾矿浮选尾矿堆浸溶钾工艺研究

以罗布泊盐湖卤水含硫酸盐矿浮选尾矿为原料,高钠低钾卤水为浸取液,采用原位堆浸方法浸取硫酸钾浮选尾矿中K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等有价元素,实现罗布泊盐湖卤水盐田含硫酸盐矿浮选尾矿中K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等有价元素的综合回收利用。试验数据表明：经过堆浸工艺,实现了浮选尾矿中K⁺的回收;尾矿中K⁺含量从3.84%降至0.83%;K⁺收率≥77%,Mg²⁺收率≥79%,SO₄^2-收率≥73%,浸取液K⁺含量达到1.42%。     

拉果错盐湖卤水蒸发机理的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H2O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO42-易与CO32-竞争Li+形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li+的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li+的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。     

祁连山浅山区降水化学的环境意义

通过连续收集降水样品对祁连山浅山区民乐县大气降水特征及水汽来源进行研究,运用相关分析和主成分因子分析,探讨了2013 年5 月27 日至2014 年7 月7 日祁连山民乐地区降水常量离子的化学特征。结果表明：研究时段内降水离子浓度由大到小依次为Ca²⁺ >SO₄^2- >NH₄⁺ >Cl^- >Na⁺ >NO₃^- >Mg²⁺ >K⁺,其中Ca²⁺和SO₄^2-是高浓度离子,阳离子总浓度远远高于阴离子总浓度。降水pH 平均值为7.44,降水电导率的变化范围为4.0 μs·cm^-1～940.0 μs·cm^-1,平均值为167.93 μs·cm^-1。Ca²⁺离子和SO₄^2-离子分别占阳离子和阴离子总浓度的47%和44%。各阴阳离子随季节变化表现出明显的波动趋势,冬、春季节降水极少时阴阳离子浓度较高,而在夏季降水较多时各离子浓度较低。冬春季频繁的沙尘暴活动造成大气陆源气溶胶浓度升高,且该时段降水量少,因此降水离子浓度升高。相关分析和主成分因子分析结果表明,祁连山浅山区民乐县的降水化学离子主要来源于陆源物质,农业生产和人类活动产生的气溶胶是次要来源。     

甘肃省武威市大气降水特征及水汽来源

对2013年4月至2014年7月甘肃省武威市降水事件中常量离子进行测定,运用相关分析、富集因子分析、因子分析和HYSPLIT后向轨迹分析对常量离子的化学特征进行分析。结果表明：武威市降水pH值的变化范围为6.69～8.84,加权平均降水pH值为7.56;降水电导率的分布范围为33.9～1 011 μS·cm^-1,加权平均降水电导率为191.07 μS·cm^-1;降水中离子浓度SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > K⁺ > Mg²⁺ > NH₄⁺ > F^-。SO₄^2-、Ca²⁺、NO₃^-、Cl^-和Na⁺浓度占总离子浓度的92.14%;阴阳离子浓度随季节变化均表现出显著的波动,Na⁺、Ca²⁺、NH₄⁺均在春季出现最大值,K⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-均在冬季出现最大值。人类活动产生的污染对武威市降水离子浓度有很大影响,特别是工农业生产以及人类活动排放SO₂、NO_x以及氯化物等污染物。据水汽通量、流线分布和后向轨迹将武威市的降水划分为西风源降水和混合源降水（受季风和西风共同影响）。     

西藏山南地区沉错湖泊与径流水化学特征及主控因素初探

选取枪勇冰川径流-卡鲁雄曲（河）-沉错（湖）为研究区域,开展高原湖泊及其补给河流与冰川径流的水化学特征研究,并探讨影响主离子组成的主控因素。结果表明：夏季湖水主要离子呈均匀混合状态,pH值、电导率、TDS及优势阴阳离子在整个湖泊空间上变化不显著;总体上,从上游冰川融水径流、河水至下游湖泊,离子浓度呈现上升趋势;融水径流及河水的水化学类型主要受岩石风化作用控制,表现为SO₄^2--Ca²⁺-Mg²⁺类型;沉错湖水的水化学类型主要受蒸发结晶作用控制,表现为SO₄^2--Na⁺-Ca²⁺类型,在蒸发作用下Ca²⁺逐渐沉淀析出,Na⁺浓度不断升高而成为绝对优势阳离子。     

玉龙雪山周边典型河流雨季水化学特征分析

2009 年5~10 月在玉龙雪山周边典型小流域白水河、三束河、哥吉河采集河水样品,水化学分析结果表明,三条河流河水均呈现弱碱性,主要离子组成表现为富集Ca²⁺+Mg²⁺和HCO₃^-+SO₄^2-,且以Ca²⁺和HCO₃^-为主,各类离子存在显著季节变化。离子来源分析表明,玉龙雪山周边小流域河水雨季主要受降水和岩石风化影响,大气降水对河水主要常规离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的贡献率为分别为23.44%,9.66%,3.10%,17.81%,10.48%。研究区碳酸盐岩的风化产物是河水离子组成的主要控制因素。     

鄂尔多斯盐沼湿地土壤盐分特征对植物群落的影响

为研究内陆盐沼植物群落的分布对土壤盐分的响应特征,选取鄂尔多斯盐湖盐沼区作为研究区,筛选了肉质耐盐植物群落、苔草植物群落和禾草植物群落3类典型植物群落,开展了土壤含水量、pH、电导率以及Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和HCO₃^-测定,分析了区内典型植物群落对土壤水盐因子的响应规律。探讨了3类植物群落之间土壤因子含量的差异性;采用相关性分析和CCA分析,评价了3类植物群落多样性及物种分布随土壤因子的变化规律。结果表明,区内3类植物群落中,土壤盐分含量表现为肉质耐盐植物群落最高,苔草植物群落最低,禾草植物群落居中;植物多样性与土壤中含量最高的Na⁺和SO₄^2-的相关性最显著;植物分布同时受到土壤盐分、水分和pH的显著影响。研究结果可为鄂尔多斯盐湖区土壤盐...     

内蒙古哈达贺休盐湖卤水水化学特征及成因

内蒙古哈达贺休盐湖是由黑河尾闾湖演化形成的现代干盐湖。地质勘探发现其地下蕴藏有第四系上更新统砂砾层孔隙卤水,目前对其水化学特征及成因没有系统的研究报道。本文作者采集了哈达贺休盐湖24件卤水样品,并分析其常量和微量离子含量、矿化度(TDS)和pH值。结果显示,盐湖卤水水化学类型为硫酸钠亚型,pH值在6.72～7.77之间,属弱碱性卤水;TDS在59.71～172.02 g/L之间,平均值100.45 g/L,属中低矿化度;卤水常量离子中K⁺含量为0.66～3.16 g/L,平均1.60 g/L(接近和超过了综合利用的标准),K/TDS比值也高于马海、黑北凹地等深层卤水,并落在察尔汗和罗布泊晶间卤水数量级范围内。表明研究区卤水具有成钾而低矿化度的特征;微量离子中B₂O₃和Li⁺含量分别为40.09～278.21 mg/L和1.14～5.17 mg/L。K-Li-B三角当量图显示,盐湖卤水具有富K、B特征,具有综合开采钾和硼的潜在经济价值;卤水离子钠氯系数(0.79～6.15)和溴氯系数(0.11～1.8...     

乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源

为了探讨乌鲁木齐冬季大气细颗粒物的污染水平及其水溶性离子的特征,于2013年1-3月采集大气PM_2.5样品,并利用离子色谱仪分析其中的水溶性离子,采用硫转化率、离子相关性分析及后向轨迹模型对其可能来源进行了讨论。结果表明:观测期间采样点PM_2.5平均质量浓度为170.13±51.39 μg·m^-3,水溶性离子总浓度平均值为53.47±23.76 μg·m^-3,其中3种二次离子(SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺)是水溶性离子的主要组分;不同天气类型下PM_2.5和离子浓度差异较大,雾、霾天气二次离子浓度占总浓度的81.99%和86.24%,硫转化率均大于0.1;春节期间由于燃放大量的烟花爆竹,使得PM_2.5可溶性离子K⁺和Cl^-浓度急剧上升;NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-相关系数分别为0.975和0.748,(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄和NH₄NO₃是细颗粒物水溶性组分的可能结合方式,Cl^-和K⁺的相关性显著,说明两者具有同源性;固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源,局地大气输送会使大气污染加重。     

青藏高原高硼卤水的水化学特征及其成因

本文就青藏高原高硼卤水的分布、水化学特征、硼与共生元素的相关性及硼矿沉积的某些规律作了阐述,进而探讨了高硼卤水的成因。     

新型复合生物质锂吸附剂的制备及吸附性能研究

以KMnO₄、苯胺、LiOH和生物质碳气凝胶(BCA)为原料,通过水热沉积法得到了锰酸锂(LMO)负载的生物质碳气凝胶(BCA@LMO),并用HCl酸洗后得到了BCA@HMO复合锂吸附剂。利用IR、XRD、XPS、SEM、EDS、Mapping、BET等手段对其结构进行了表征。考察了pH值、离子强度、初始浓度、温度和吸附时间对锂吸附的影响。结果表明,复合吸附剂为介孔结构,其孔道内和表面具有丰富的锰酸锂颗粒,Li⁺的最大平衡吸附量在pH=12时为4.07 mmol·g-1,吸附过程符合Langmuir等温线和准二阶动力学模型,升高温度和碱性环境利于Li⁺的吸附。吸附机理为H⁺与Li⁺的离子交换。复合吸附剂较好地改善了锰系锂吸附剂固液分离困难的问题,该吸附剂在实际南翼山盐田和东台吉乃尔盐田卤水(2.92 mmol·g-1)中具有良好的吸附性能。因此,该吸附剂在卤水锂的分离中具有良好的应用价值和潜力。     

Chemical composition of saline and subsaline lakes of the northern Great Plains,western Canada

The northern Great Plains of Canada stretch from the Precambrian Shield near Winnipeg, Manitoba, westward for ∼1,700 km to the Rocky Mountains foothills. This vast region of flat to gently rolling terrain contains a very large number of salt lakes. Major ion chemical data on ∼500 of them are available. Although the average brine (salinity, 37 ppt) is a Na⁺−SO₄ ²⁻ type of water, the lakes exhibit a wide range of salinities and ionic compositions. This diversity is confirmed by Q-mode cluster analysis; it identified thirteen major water chemistry types. Most ions display distinct trends, both spatially and with increasing salinity. All dissolved components increase with increasing salinity, but at different rates. The relative proportions of Ca²⁺ and HCO₃ ⁻+CO₃ ²⁻ ions show a strong decrease with increasing brine salinity, whereas SO₄ ²⁻ ions increase with increasing salinity. The ionic proportions of Na⁺, Mg²⁺, K⁺ and Cl⁻ exhibit no significant relationship with salinity. R-mode factor analysis of the lake water chemistry, combined with selected environmental parameters, identifies groundwater composition, climate, and the elevation of the lake within the drainage system as most important in controlling brine chemistry and salinity on a regional basis. Variability in source of ions, reaction processes and products are undoubtedly key factors in helping to explain brine chemistry of an individual basin or variation from a local perspective, but these factors are generally poorly understood and not quantified on a regional basis. Palliser Triangle Global Change Project Contribution Number 3.     

察尔汗盐湖卤水自然蒸发过程中Ca2+分布规律研究

卤水中钙离子的存在会对盐湖化工生产及其产品质量造成较大影响,研究钙离子在卤水蒸发过程中的分布规律具有重要意义。通过室外自然蒸发及盐田实地采样,研究了察尔汗盐湖盐田生产过程中钙离子分布变化规律。结果表明,在自然蒸发实验中卤水钙离子浓度随蒸发量的增加逐渐减少,在盐田生产现场采样结果显示钙离子浓度随卤水蒸发而增加,结合生产实际,推断外界钙离子补给是造成这种现象的主要原因。因此,避免车间含钙尾水混入,阻止盐田卤水和周边土壤可溶性钙盐间离子交换是有效降低卤水钙离子浓度的主要方法。     

Li+,Na+,K+/Cl-,SO2-4-H2O五元体系25 ℃相图及其应用

Li⁺,Na⁺,K⁺/Cl-,SO2-₄-H₂O五元体系相图对于硫酸钠亚型富锂卤水分离提取锂盐、锂辉石加工利用和锂盐产品的开发利用工艺制定都有指导作用。20世纪50年代曾有人研究过这一体系25 ℃时的相图,限于当时的科研水平,液相组成确定不准确,对平衡固相的判断,后来诸多研究结果证明也有错误。50多年来再没有人研究这一五元体系相图。利用我们提出的Li⁺,Na⁺,K⁺/Cl^-,SO^2-₄-H₂O六元体系热力学模型,对该五元体系的平衡溶液组成和正确的平衡固相进行理论预测,给出了该体系的完整相图。结合硫酸锂混盐分离、加工实例阐述了该五元体系相图的应用。     

含锂卤水中锂资源高效利用与绿色分离的新型萃取体系

针对现有高镁锂比盐湖卤水、碳酸锂产业排放的碱性料液、废旧锂电池回收液等含锂溶液的萃取分离技术现状以及高效、清洁、高值化利用的重大需求及关键基础科学问题,设计合成出数十种酰胺类、磷酸酯类以及双酮类锂特效萃取剂,通过对该类萃取剂的表征与不同放大规模的研究,筛选出多个具有工业应用前景的锂萃取体系,研发出适合我国盐湖卤水锂资源特点的、经济上可行的具有自主知识产权的分离提取锂的新萃取体系与工艺,突破高镁锂比盐湖卤水提锂这一世界性技术难题。经过产业化应用研究,萃取法从高镁锂比盐湖卤水中分离提取锂的技术,在锂镁选择性分离以及资源高效利用率方面已经凸显出了比现有任何提锂工艺更加优异的效果,为我国盐湖资源高效、清洁、高值化利用提供科学依据,提升我国在盐湖锂分离领域的国际地位和竞争力。     

A Raman investigation on the boron form occurring in salt lake brine during evaporation

Boron resources are abundant in Da Qaidam salt lake of Qaidamu Basin. It has been given great attention for the polyborate species present in brine. In this study, the Raman spectroscopy was applied to investigate the existing-form of boron in brine during evaporation. The prepared solutions of MgO·2B2O3-H2O, MgO·2B2O3-MgCl2 -H2O, and MgO·2B2O3-MgSO4-H2O was also evaporated and recorded to study the influence of boron concentration, pH, and electrolytes on the borate speciation in brine. The mononborates of B(OH)3 and B(OH)4- were found to be the only forms present in the original salt lake brine. Brine evaporation promotes the formation of polyborate anions B3O3(OH)4-, B5O6(OH)4-, and B6O7(OH)62- and also disappearance of the B(OH)4- ion in brine with boron concentration of more than 11 g/L in B2O3. The pentaborate ion of B5O6(OH)4- was sensitive to the solution pH and found to be appeared under the pH value of 8.0. While the hexaborate ion of B6O7(OH)62- was observed more dependent on the electrolyte of magnesium chloride due to its special properties, such as promoting boron accumulation, lowering solution pH, and also the strong af?nity for water molecules, which is beneficial to the polymerization of borate ions in brine. The interaction mechanisms among polyborate anions during evaporation had also been proposed.     

察尔汗盐湖铷资源利用——从基础认知到技术创新

铷是诸多高新技术领域中的关键元素。青海察尔汗盐湖卤水中蕴藏着丰富的铷资源,但由于铷浓度极低,且与大量钠、钾、镁等离子共存,提取难度极大。利用已知技术从察尔汗盐湖卤水中直接提取铷难以满足经济性约束的前提,这成为察尔汗盐湖铷资源难以利用的症结之一。本文从理论和实验两个方面分析了NaCl+KCl+RbCl+MgCl₂+H₂O体系中(K,Rb)Cl和铷钾光卤石固溶体—水溶液平衡对察尔汗盐湖卤水中铷分布的制约作用,确定了钾光卤石基固溶体是控制卤水中微量铷进入固相的关键矿物,钾光卤石的形成会使卤水中的铷浓度迅速下降至极低水平。用光卤石矿生产氯化钾,铷几乎全部进入氯化钾产品中,这一结论得到了现场盐田样品分析结果的支持。在上述新认知的启发下,我们设计了从察尔汗盐湖氯化钾产品中浓缩铷的工艺流程,并进行了公斤级小试和吨级放大试验,获得了铷浓度为400 mg/L的富铷料液,其中镁/铷比和钾/铷比均大幅降低;此外,进一步利用本团队成熟的t-BAMBP萃取方法可高效提取氯化铷,其工艺综合成本约为2 090 元/kg,较好满足了察尔汗盐湖铷资源开发的经济性前提。     

盐湖卤水制备工业级氢氧化镁和氧化镁中氯的存在形式研究

氯离子作为利用盐湖镁资源制备高端镁产品的主要杂质,严重影响了产品的应用价值.为探索出氯离子的存在形式,有效降低氯含量,文章通过SEM、EDS等物理表征方法,结合化学分析检测手段,设计了三种研究方案,探明了盐湖卤水制备工业级Mg(OH)2和MgO中杂质氯的存在形式有结合态和游离态两种.结合Mg(OH)2和MgO的生产工艺...