科技成果——沸石离子筛法海水提钾高效节能技术VIP专享VIP免费

科技成果——沸石离子筛法海水提钾高效节能技术成果简介本技术属于海水资源利用领域，是利用改性沸石离子筛对钾离子的特殊选择性，从海水中富集提取钾肥技术。我国钾肥的年消费量已达1000万吨以上，但由于陆地钾矿资源贫乏，农业所需钾肥的50%以上长期靠进口。长此以往，必将影响国家的粮食安全，因此多途径地开发钾资源势在必行。海水中的钾溶存量达550万亿吨，是全球陆地储量的一万余倍，且是一种可持续开发的钾矿资源。全球陆地钾矿资源仅集中在加拿大、俄罗斯等少数国家，一个世纪以来众多沿海国家致力于海水钾资源的开发，共提出包括沉淀法、萃取法、离子交换法和膜分离法等四种技术路线的百余种专利方法。但因海水的组成复杂，且K+浓度仅有0.38kg/m³，给高效提取钾肥带来极大难度，特别是经济上不易过关，因而上述方法均未能实现工业化。在国家“九五”、“十五”、“十一五”科技支撑（攻关）项目（96-916-03-01、2001BA602B-06、2004BA602B-06、2006BAB03A10）和地方科技计划的持续支持下，河北工业大学等单位经过三十年的产学研联合不懈攻关，研制出“沸石改性钾离子筛”核心材料及沸石离子筛法海水提钾技术，攻克了海水中钾高效富集、钾肥节能分离、模拟移动床连续离子交换装备等一系列关键技术和装备难题，在国际上率先实现了技术经济的突破，在“十五”期间成功地完成了百吨级中试和工业化试验，在“十一五”期间建成了万吨级海水卤水提钾生产线，进入产业化实施阶段。该技术实现了海水（或浓海水）和苦卤中钾、钠、镁、硫酸根资源的综合利用，产品质量达到国家钾肥标准优级品指标，生产成本较进口钾肥降低25%。成果经河北省和天津市科委组织专家鉴定，达到国际领先水平，为解决我国农用钾肥来源问题提供了一条有效途径，为海洋、化肥和制盐行业的产业结构优化调整提供了支撑。该技术获2010年河北省技术发明一等奖1项、2011年中国国际工业博览会创新奖1项，获发明专利10项（ZL02116876.8、ZL200510133689.6、ZL201010573766.0、ZL201210173025.2、ZL201010031348.9、ZL201010573766.0、ZL201210326107.6、ZL201220451130.3、ZL201210030109.0、ZL201210245534.1），提出“沸石离子筛法海水提钾工程设计规范”和“钾高效交换剂”行业标准2项。典型案例一案例名称：4万吨/年海水苦卤提取硫酸钾及综合利用工程项目概况：该项目是“十一五”国家科技支撑重大项目课题“5万t/a海水提钾技术开发”（2006BAB0310）的示范工程（山东省发改委立项批复备案证号为：0700000069）。同时，该项目列为2007年国家火炬计划项目（证书编号：2007GH050127）和国家发改委重大技术创新项目（发改委投资[2009]999号）。该工程总投资2.45亿元，设计年产硫酸钾4.0万t/a、精制盐10万t/a、氯化镁10万t/a，由山东埕口盐化有限公司投资建设。该项目于2007年开工建设，2009年建成投产。获2010年河北省技术发明一等奖和2011中国国际工业博览会创新奖。4万t/a海水苦卤提取硫酸钾及综合利用工程工艺流程：海水苦卤提取硫酸钾及综合利用该项目的钾富集工艺原理为：吸附过程：NaZ＋K+（海水）→KZ＋Na+（海水）洗脱过程：Na+（卤水）+KZ→K+（富钾卤水）＋NaZ式中，Z代表沸石。该项目的创新点如下：（1）研制出沸石改性钾离子筛材料，实现了海水钾的高效分离。利用沸石离子筛理论研究成果，对天然斜发沸石进行改性处理，首次获得了对海水中K+具有高选择性的钾离子筛材料，有效解决了海水中K+与80余种共存元素高效分离问题。（2）创新出叠加高效富钾技术，实现了海水钾的高倍率富集。依据离子交换理论研究成果，利用钾离子筛材料，研制出叠加吸附工艺，有效地解决了海水的高倍率富集的问题，K+富集率达100倍。（3）创新出湿式筛分节能制钾工艺和装备，实现了钾肥的节能分离。利用水盐体系相平衡和结晶理论成果，通过实施晶体颗粒的调制和湿式筛分，有效解决了钾与钠、镁、硫酸根等的节能分离和资源综合利用的难题，克服了传统苦卤制钾高能耗和低收率的缺陷，钾回收率达85%以上，能耗降低一倍。钾富集系统装备该项目主体设备包括：多级离子交换器（φ4500×6000，6台；φ4500×9000，2台）、多效蒸发器（F...