青海省鉀鹽資源開發(fā)利用新技術(shù)工藝及其應(yīng)用情況介紹

劉 文，王建國，季閃電，2

（1.中國地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國礦業(yè)聯(lián)合會，北京 100013）

鉀鹽是一種重要的資源，其主要用于制造鉀肥和工業(yè)用鉀化合物，世界上95%的鉀鹽產(chǎn)品用作肥料，5%用于工業(yè)。我國作為一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，鉀肥的需求量是非常大的，同時(shí)鉀鹽又是我國的短缺礦產(chǎn)。長期以來，我國自產(chǎn)鉀肥只能滿足國內(nèi)市場很少部分需求，大部分需要依賴進(jìn)口，對外依存度常年高達(dá)50%以上。

青海省鉀鹽礦的保有儲量居全國首位。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，青海省探明的固體鉀鹽礦區(qū)有七處，資源儲量為：23786.03萬t，保有儲量為23456.23萬t。探明的液體鉀礦礦區(qū)有十一處，資源儲量為71131.14萬t，保有儲量為68755.24萬t。地下鹵水型液態(tài)鉀礦預(yù)測資源量為68623萬t。

1 青海省鉀鹽資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代開始，青海省開始開發(fā)鉀鹽資源，但是由于生產(chǎn)工藝技術(shù)落后，產(chǎn)品的質(zhì)量、工藝效率均相當(dāng)?shù)?，生產(chǎn)始終無法規(guī)模化。1998年起國內(nèi)鉀肥市場好轉(zhuǎn)，冷湖氯化鉀、冷湖事通及西部鉀鹽等公司均參與到鉀鹽礦的開發(fā)，采用浮選、熱溶工藝生產(chǎn)低品位的氯化鉀，但是生產(chǎn)的氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量較差，大多氯化鉀含量在65%～75%，只有極少部分達(dá)到80%，而且資源浪費(fèi)嚴(yán)重，回收率低僅能達(dá)到25%左右。由于鉀肥需求旺盛，導(dǎo)致在鉀資源開采過程中，私營企業(yè)私采、亂挖、濫排、“采富棄貧”等現(xiàn)象非常嚴(yán)重，甚至部分企業(yè)廢棄的尾鹽中氯化鉀含量達(dá)到甚至超過國家規(guī)定的8%的固體鉀鹽礦工業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)。

2000年以來，青海省國土資源廳開始整合鉀鹽礦，依法取締無序開采的作坊式小企業(yè)，統(tǒng)一辦理采礦權(quán)。此后，鉀鹽礦的開發(fā)得到了快速發(fā)展，產(chǎn)量不斷提高。但由于過快擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模導(dǎo)致高品位鉀鹽礦石（氯化鉀＞15%）消耗殆盡，取而代之的是品位低、組分雜、含泥高的貧礦、劣礦；另外，落后的采礦工藝，不但限制了礦山的產(chǎn)量，而且造成了資源的極大浪費(fèi)。

2 青海省鉀鹽行業(yè)新技術(shù)工藝及其應(yīng)用介紹

綠色礦山是以保持生態(tài)環(huán)境、降低資源消耗、追求可循環(huán)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，它著力于按科學(xué)、低耗和高效合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，降低開采成本，實(shí)現(xiàn)資源能效的最佳化。［1］

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦作為第二批國家級綠色礦山試點(diǎn)單位，經(jīng)過50多年的探索發(fā)展和自主創(chuàng)新，在我國鹽湖資源開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域代表最高技術(shù)水平，成為國家技術(shù)創(chuàng)新的重要組成部分。公司通過承擔(dān)“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目《鹵水資源綜合利用技術(shù)研究》中《柴達(dá)木盆地鹽湖難開發(fā)鉀礦開采技術(shù)研究》和《鉀肥生產(chǎn)中提高鉀回收率技術(shù)開發(fā)》2個課題，以察爾汗鹽湖難采固體鉀鹽礦為研究對象，開發(fā)出固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)，2007～2010年已經(jīng)溶解固體鉀礦超過600萬t，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)利潤，盤活了1.4億t的鉀鹽資源。

青海中航資源有限公司作為青海省第三批國家級綠色礦山試點(diǎn)單位，秉承集團(tuán)“融聚無限未來”的品牌戰(zhàn)略，履行“融聚資源、回報(bào)社會”的使命，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，以馬海湖資源的科學(xué)利用和可持續(xù)發(fā)展作為根本，依據(jù)不同類型的礦石資源開發(fā)出了低品位高含泥地表礦的脫泥技術(shù)、固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)等方面先進(jìn)技術(shù)，將不可利用（或暫不可利用）的資源逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫觅Y源。截至2011年底，脫泥車間已處理泥湖礦135萬t，生產(chǎn)脫泥礦76萬t。

下面介紹兩家公司開發(fā)的三項(xiàng)鉀鹽行業(yè)綠色礦山建設(shè)的先進(jìn)技術(shù)工藝。

2.1 固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)及其應(yīng)用

固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)指隨著礦區(qū)開采的進(jìn)行，鹽層晶間鹵水位不斷降低，上層的鉀鹽礦品位會降低，但是這一部分資源量較大，如果直接開采固體鉀鹽礦，在經(jīng)濟(jì)效益上不劃算，所產(chǎn)生的廢渣也不好處理。固液轉(zhuǎn)化就是用一種低鉀的溶劑注入鹽層中，即向含鉀地層中注入鉀不飽和溶劑，破壞原有的相平衡，使溶劑與鹽層中的石鹽、光鹵石或鉀石鹽發(fā)生交換，使固體鹽層中氯化鉀、氯化鎂最大限度地進(jìn)入液相，形成新的溶液，達(dá)到新的平衡狀態(tài)，而固體氯化鈉骨架基本不溶解，以此抬高晶間鹵水水位，將固體鉀溶解出來，使固相鉀轉(zhuǎn)化為液相鉀。

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司在察爾汗鹽湖采用固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)開采難采的固體鉀礦資源，通過實(shí)施固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化工程，使得固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化利用率≥85%，容礦后鹵水最低KCL≥0.66%，溶解完成液可采率≥85%，極大地推動了國內(nèi)外鹽類溶解采礦技術(shù)的發(fā)展，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。自2007年至2010年，依托固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化技術(shù)，已經(jīng)溶解固體鉀礦超過600萬t，并使察爾汗鹽湖固體鉀礦開采工業(yè)品位由8%降低至2%，盤活了鹽湖區(qū)13731.5萬t難采固體鉀礦資源，相當(dāng)于再造一個察爾汗鹽湖鉀礦。

青海中航資源有限公司根據(jù)馬海湖區(qū)氯化鉀品位低于5%的地表礦的狀況，利用固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)，用不飽和石鹽水或淡水為溶劑，經(jīng)自然溶解、機(jī)械干擾等方式進(jìn)行溶采，溶出液輸送至鹽田攤曬、成礦，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2011年采鹵量與2010年同期相比增長993.30萬m3，溶出液KCl含量平均為1.31%。

該項(xiàng)技術(shù)在我國察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦和馬海湖區(qū)具有較好的應(yīng)用前景，降低了鉀鹽礦開采工業(yè)品位近6個百分點(diǎn)，盤活礦區(qū)固體鉀鹽礦數(shù)億噸，遠(yuǎn)期將盤活固體鉀礦資源近3億t以上，極大地提高了我國鉀資源的供應(yīng)能力。

2.2 鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選－冷結(jié)晶法生產(chǎn)氯鉀工藝及其應(yīng)用

反浮選——冷結(jié)晶法工藝技術(shù)是利用光鹵石、氯化鈉在特殊捕收劑上的吸附能力不同使光鹵石與氯化鈉分離，使光鹵石原料的純度達(dá)到工藝所允許的范圍（NaCl≤7.0%），然后加水分解光鹵石，氯化鎂進(jìn)入液相，控制光鹵石分解體系中氯化鉀的過飽和度，達(dá)到在常溫條件下使氯化鉀顆粒長大的目的。

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司投資2.4億元，通過對年產(chǎn)20萬t氯化鉀冷分解浮選法裝置進(jìn)行40萬t規(guī)模反浮選冷結(jié)晶法擴(kuò)能技術(shù)改造后，較傳統(tǒng)冷分解浮選法工藝年均節(jié)約氯化鉀資源9.4萬t，近三年平均年銷售收入超過10億元，平均年利潤超過3億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。青海鹽湖發(fā)展分公司投資25億元新建年產(chǎn)100萬t氯化鉀（鉀肥）項(xiàng)目，較傳統(tǒng)冷分解浮選法工藝年均節(jié)約氯化鉀資源23.4萬t，近三年平均年銷售收入超過26億元，平均年利潤超過12億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選——冷結(jié)晶法生產(chǎn)氯化鉀工藝可替代傳統(tǒng)鉀鹽熱熔法技術(shù)，不僅可節(jié)約氯化鉀資源，而且可對使用傳統(tǒng)冷分解浮選法、兌鹵鹽法的中、小規(guī)模氯化鉀（鉀肥）生產(chǎn)裝置進(jìn)行反浮選－冷結(jié)晶法工藝改造和裝置整合，促進(jìn)技術(shù)升級、產(chǎn)品升級和選礦回收率的整體提升，實(shí)現(xiàn)我國鹽湖鉀礦利用水平的升級，促進(jìn)我國鉀肥生產(chǎn)技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)新跨越，為國家節(jié)約緊缺鉀資源，潛力巨大。

2.3 低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術(shù)及其應(yīng)用

青海中航資源有限公司結(jié)合青海省鉀鹽礦資源現(xiàn)狀，地表固體礦嚴(yán)重貧化且固體礦泥含量高（40%～50%）及湖區(qū)存在大量尾鹽堆存的特點(diǎn)，針對KCl含量在5%～8%的高含泥、低品位地表鉀礦，開展了低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術(shù)研究。

低品位含泥鉀鹽礦中雜質(zhì)較多、組分多變，依靠傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝難以持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行氯化鉀提取和生產(chǎn)。目前鉀鹽企業(yè)多數(shù)采用正浮選法生產(chǎn)鉀鹽產(chǎn)品，因其對低品位鉀鹽礦的適應(yīng)性較強(qiáng)、能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于鉀鹽工業(yè)，但低品位含泥鉀鹽礦中大量泥的存在，在浮選過程中阻礙了礦物與浮選藥劑的附著，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中藥劑消耗倍增，并且使得浮選母液的粘度增大，嚴(yán)重影響到正浮選法的生產(chǎn)效率的同時(shí)嚴(yán)重降低了氯化鉀的回收率。

青海中航資源有限公司聯(lián)合中國科學(xué)院青海鹽湖研究所投入2000余萬元進(jìn)行低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術(shù)的開發(fā)研究，通過進(jìn)行礦質(zhì)分析、含泥鉀鹽礦浮選藥劑研究、不同含泥量對氯化鉀浮選影響研究、浮選法脫泥工藝研究、礦泥浮選機(jī)理研究，解決礦泥對溶液性質(zhì)、生產(chǎn)效率、氯化鉀浮選造成的影響，實(shí)現(xiàn)了氯化鉀浮選藥劑和含泥鉀鹽礦浮選脫泥的目的，成功開采出含泥量高且品位低的地表固體鉀鹽礦，成功建成一套年處理180萬t的高含泥低品位固體鉀鹽礦脫泥處理生產(chǎn)線。截至2011年底，脫泥車間已處理泥湖礦135萬t，生產(chǎn)脫泥礦76萬t，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

目前柴達(dá)木盆地存在大量低品位含泥固體鉀鹽礦，此類鉀礦的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值可達(dá)數(shù)百億元人民幣，將該技術(shù)工藝加以推廣利用，不但可以開發(fā)出一直處于賦存狀態(tài)的柴達(dá)木盆地的鉀鹽資源，為增加國產(chǎn)鉀肥總量做出積極貢獻(xiàn)，而且可以促進(jìn)我國鉀肥生產(chǎn)技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)新跨越，綜合利用潛力巨大。

3 結(jié)論

青海鹽湖股份公司和青海中航資源有限公司的固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化開采技術(shù)、鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選－冷結(jié)晶法生產(chǎn)氯鉀工藝和低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術(shù)等新技術(shù)和工藝的應(yīng)用盤活了數(shù)千萬噸的低品位固體鉀礦，開辟了鉀鹽行業(yè)綠色開采的新模式。綠色礦山建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)當(dāng)總結(jié)并加以推廣，并加大科技投入，不斷研發(fā)、引進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)大幅度提高資源綜合利用水平的目標(biāo)。

［1］劉軍.劉麗涵.吳海娟.關(guān)于建設(shè)綠色礦山實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的論述［J］.黑龍江環(huán)境通報(bào)，2006，30（2）：9-10.

［2］劉玉強(qiáng).綠色礦山建設(shè)現(xiàn)狀及展望［J］.礦產(chǎn)利用與保護(hù)，2011（5-6）：4-8.

［3］喬繁盛.栗欣.綠色礦山建設(shè)工作的進(jìn)展與成效［J］.中國礦業(yè)，2012，21（6）：54-60.

［4］黃敬軍.倪嘉曾.綠色礦山創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)及考評指標(biāo)研究［J］.中國礦業(yè)，2008，17（7）：36-39.

［5］王文祥.李文鵬.察哈爾鹽湖低品位固體鉀礦液化開采的現(xiàn)場試驗(yàn)研究探討［J］.中國礦業(yè)，2010，19（4）：697-703.