西藏扎布耶鹽湖瀉湖灣積鹽綜合循環(huán)利用

摘要：扎布耶鹽湖位于西藏自治區(qū)（簡稱西藏），地處日喀則市仲巴縣，是富含鋰、鉀和鈉的大型鹽湖礦床。針對瀉湖灣的積鹽進(jìn)行資源勘查，開展溶鹽試驗，然后提出積鹽回湖的綜合循環(huán)利用方案。經(jīng)資源勘查，目前，瀉湖灣內(nèi)的積鹽暫不具備開發(fā)利用價值。未來，要結(jié)合實際生產(chǎn)需要和外部條件變化，合理選擇積鹽回湖時機(jī)。

關(guān)鍵詞：扎布耶鹽湖；積鹽；綜合循環(huán)利用；瀉湖灣；資源勘查；溶鹽試驗

中圖分類號：TS311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.026

Comprehensive recycling Utilization of Deposited salt in the lagoon bay of Zabuye Salt Lake， Xizang

FENG Jinyang， HUANG Ke， WU Shengbin， CHEN Boqi

（Chonfar Engineering and Technology Co.， Ltd.， Changsha 410116， China）

Abstract： Zabuye Salt Lake is located in the Xizang Autonomous Region （Xizang for short）， which lies in Zhongba county， Rikaze city， it is a large salt lake deposit rich in lithium， potassium and sodium. The resource exploration is conducted on the deposited salt in the lagoon bay， and the salt dissolution experiments are carried out， and then the comprehensive recycling plan is proposed for the deposited salt returning to the lake. According to resource exploration， the deposited salt in the lagoon bay currently does not have development and utilization value. In the future， it is necessary to reasonably choose the timing of deposited salt returning to the lake based on actual production needs and changes in external conditions.

Keywords： Zabuye Salt Lake; deposited salt; comprehensive recycling utilization; lagoon bay; resource exploration; salt dissolution experiments

扎布耶鹽湖位于西藏自治區(qū)（簡稱西藏）西南部，隸屬于日喀則市仲巴縣。扎布耶鹽湖分為南湖與北湖，北湖為鹵水湖，礦產(chǎn)以地表鹵水為主，南湖為半干鹽湖，以地表鹵水和晶間鹵水形式共存[1]。為響應(yīng)政府環(huán)保要求，開發(fā)企業(yè)已完成南北湖水系通道開挖清鹽疏通工作。疏通開挖的鹽土統(tǒng)一堆積于通道西側(cè)的原瀉湖灣2號鹽田內(nèi)，面積約為1.15 km2，堆高一般為1.2～1.8 m。積鹽區(qū)頂面與西側(cè)的瀉湖灣1號鹽田和2號鹽田隔壩壩頂基本齊平，進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠秸湍雺?，越野車可較好通行。積鹽區(qū)北側(cè)局部沙堤低矮處以及東側(cè)與原1號鹽田的隔壩處因堆填形成一些高1.5～2.0 m的邊坡。有必要對瀉湖灣積鹽開展調(diào)查，分析積鹽區(qū)形成后是否會造成礦產(chǎn)資源浪費(fèi)、積鹽區(qū)因南北湖通道施工堆積的鹽土是否具有綜合循環(huán)利用價值以及如何對其進(jìn)行綜合循環(huán)利用。

1 資源勘查

瀉湖灣積鹽來源于南北湖通道沿線開挖的自然地表鹽土或原修建鹽田內(nèi)的鹽類沉積物。為查明積鹽礦物組分特征和積鹽區(qū)地層條件，將積鹽區(qū)分成等距離的網(wǎng)格（規(guī)格為500 m×500 m），采用網(wǎng)格法布設(shè)6個鉆孔進(jìn)行勘查，另外在積鹽區(qū)北側(cè)和西側(cè)各布設(shè)1個鉆孔。積鹽區(qū)內(nèi)鉆孔揭露地層由上到下大致分為3層，即積鹽層、自然沉積鹽層和碎屑沉積層。針對積鹽層和自然沉積鹽層，利用調(diào)查鉆孔巖心，沿軸向取礦樣進(jìn)行組分分析，可知瀉湖灣積鹽與其內(nèi)的自然沉積鹽組分接近，都主要是由NaCl、Na2SO4或Na2CO3組成的混合鈉鹽，其次含有少量鋰、鉀和硼等礦物。對比《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 鹽類 第2部分：現(xiàn)代鹽湖鹽類》（DZ/T 0212.2—2020）推薦的一般工業(yè)指標(biāo)，積鹽中鋰、鉀和鈉的平均品位均高于規(guī)范推薦的最低工業(yè)品位。但是，根據(jù)目前市場行情和技術(shù)工藝水平，積鹽中鋰、鉀、鈉均暫不具備直接加工利用的經(jīng)濟(jì)價值。鑒于積鹽的易溶性，未來可根據(jù)實際生產(chǎn)需要和外部條件變化，考慮通過溶解回湖的方式依托扎布耶鹽湖已建成的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行綜合循環(huán)利用。

1.1 鋰礦

積鹽中，鋰礦主要以石鹽-鋰或復(fù)鹽-鋰的礦物形式存在，南湖干鹽灘的鹽層也存在該類固體鋰礦[2]。目前，暫無通過直接利用方式進(jìn)行工業(yè)化開發(fā)的先例，直接開發(fā)利用工藝尚待開發(fā)?？紤]扎布耶鹽湖基礎(chǔ)條件和高原生產(chǎn)效率降低帶來的成本上升，在目前價格行情下，積鹽中的鋰礦資源不具直接開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價值。

1.2 鉀礦

積鹽中，鉀礦主要以鉀石鹽和鉀芒硝的形式存在，鉀芒硝的存在增加開發(fā)利用技術(shù)難度。目前，用來生產(chǎn)KCl的鹽田礦中，KCl品位一般在13%以上。積鹽中，KCl含量明顯過低，若用于生產(chǎn)KCl，則技術(shù)和經(jīng)濟(jì)都不合適。

1.3 鈉礦

西藏鹽湖中，NaCl資源非常豐富，但受區(qū)位限制，絕大部分鹽湖企業(yè)均未對其NaCl資源進(jìn)行工業(yè)化開發(fā)，僅有少量企業(yè)依托食用鹽生產(chǎn)許可和工業(yè)鹽的銷售便利適量開發(fā)NaCl資源。扎布耶鹽湖暫無食用鹽生產(chǎn)許可且遠(yuǎn)離工業(yè)鹽目標(biāo)市場，NaCl資源明顯暫不具備直接開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價值。

2 溶鹽試驗

2.1 試樣配制

隨機(jī)抽取兩個鉆孔埋深為0～1 m、沿軸向取礦樣后剩余的巖心，破碎并混勻，然后分別等量分成3份，并按固液質(zhì)量比（1∶2）分別加入淡水、北湖原鹵水、南湖原鹵水，共配制6份溶鹽試樣。溶鹽試樣配制后，適當(dāng)攪拌，于室外放置24 h。然后，將各試樣生成的溶解液按編號順序倒入樣瓶中，與采集的溶劑樣品一同送至實驗室進(jìn)行組分分析。

2.2 化驗分析

以淡水為溶劑對積鹽進(jìn)行溶解，效果良好，溶解液密度及總含鹽量均有較大幅度提升，由于巖心中Mg2+和HCO3-含量過低，溶解液中Mg2+和HCO3-增長不明顯，但其余組分均有明顯增長。受室外氣溫及溶鹽時間限制，溶解液密度及總含鹽量僅分別為143.46 g/L和99.45 g/L，明顯未達(dá)到飽和狀態(tài)。以北湖或南湖地表鹵水為溶劑溶解積鹽，效果較好，溶解液密度及總含鹽量均有小幅提升且近飽和，溶解液中，除Mg2+和HCO3-外，其余組分均有不同程度的增長。但是，溶鹽試驗在對巖心進(jìn)行破碎及適當(dāng)攪拌的基礎(chǔ)上進(jìn)行，如果利用北湖或南湖地表鹵水原位溶解積鹽，溶鹽效果可能會有一定弱化。

3 積鹽回湖的綜合循環(huán)利用方案

基于積鹽的易溶性，未來可根據(jù)實際生產(chǎn)需要進(jìn)行溶解回湖，并依托扎布耶鹽湖已建成的生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)綜合循環(huán)利用。

3.1 積鹽回湖溶劑

可供選擇的積鹽溶劑主要有4種。一是淡水，即扎布耶島泉水，日平均流量約為4萬m3，除生產(chǎn)用水和生活用水外，其余均從泉眼附近自流匯入南湖。結(jié)晶池現(xiàn)有淡水供水系統(tǒng)可將扎布耶島泉水經(jīng)兩級泵站輸送至緩沖池。二是北湖地表鹵水，緊臨瀉湖灣，靜態(tài)總量大于1億m3。三是南湖地表鹵水，位于瀉湖灣南側(cè)，二者被沙堤阻隔，直線距離約為1.5 km，是生產(chǎn)原鹵直接供應(yīng)源，靜態(tài)總量為2 500～3 000萬m3。

四是二期尾鹵水，為納濾車間產(chǎn)生的濃水，接近飽和，年排放量約為485萬m3，至瀉湖灣的直線距離約為12 km。綜合考慮溶劑輸送的便利性、經(jīng)濟(jì)性和對生產(chǎn)的影響，方案比選時優(yōu)先選擇北湖地表鹵水和扎布耶島泉水。

3.2 積鹽回湖方式

常見的積鹽回湖方式主要有3種。一是利用湖浪自然溶解沖刷回湖；二是利用淡水或地表鹵水作為溶劑，通過自然浸泡溶鹽，以純液相形式回湖；三是利用淡水或地表鹵水作為溶劑，通過“破碎+攪拌”溶鹽的方式，以漿體的方式回湖。

北湖水位最高值多出現(xiàn)在4月，水位全年波動值一般在0.1～0.2 m。積鹽區(qū)6個鉆孔揭露的積鹽底面高程為4 422.01～4 422.85 m；積鹽區(qū)北緣沙堤多高于湖面1 m，局部低矮處沙堤頂高程為4 422.10 m。綜合考慮積鹽底與北湖湖面的高差、中間沙堤的消浪作用以及積鹽邊坡與湖浪接觸后重結(jié)晶的特性，北湖湖浪對積鹽的溶解沖刷作用非常有限，利用湖浪自然溶解沖刷難以實現(xiàn)積鹽的大規(guī)?；睾?/p>

由現(xiàn)場溶鹽試驗可知，在“破碎+攪拌”條件下，積鹽利用北湖鹵水浸泡后，生成的溶解液總含鹽量平均提高約74 g/L，即每立方米北湖地表鹵水可溶解約0.074 t積鹽。瀉湖灣積鹽共238.04萬m3，若全部溶解，則需要北湖地表鹵水約5 951萬m3。在自然浸泡條件下，溶鹽效果減弱，積鹽全部溶解需要的北湖地表鹵水可能接近1億m3。如果積鹽破碎后與北湖地表鹵水?dāng)嚢杌旌希詽{體形式回湖，按漿體固相濃度20%計，瀉湖灣積鹽全部以漿體形式回湖，需要北湖地表鹵水約1 200萬m3。

淡水溶鹽試驗中，受室外氣溫及溶鹽時間限制，溶解液遠(yuǎn)未達(dá)到飽和狀態(tài)。利用淡水作為溶劑，通過自然浸泡溶鹽，在浸泡時間充足的情況下，溶解液總含鹽量一般為250～300 g/L，總含鹽量按250 g/L計，瀉湖灣積鹽全部溶解，以純液相形式回湖，淡水需求量約為1 800萬m3。如果積鹽破碎后與淡水?dāng)嚢杌旌?，以漿體形式回湖，漿體固相濃度按20%計，瀉湖灣積鹽全部以漿體形式回湖，淡水需求量約為750萬m3。

3.3 積鹽回湖方案綜合比較

考慮經(jīng)濟(jì)性及可操作性，可選的方案有3種。方案一利用淡水作為溶劑，通過自然浸泡溶鹽，以純液相形式回湖；方案二利用淡水作為溶劑，通過“破碎+攪拌”溶鹽的方式，以漿體的方式回湖；方案三利用北湖地表鹵水作為溶劑，通過“破碎+攪拌”溶鹽的方式，以漿體的方式回湖。經(jīng)綜合比較，擬選擇方案一作為未來積鹽回湖循環(huán)利用的方案。

3.3.1 方案一

從優(yōu)點(diǎn)來看，方案一主要依托現(xiàn)有淡水供水設(shè)施，新增工程少，施工周期短，新增工程費(fèi)用最低；主要依靠淡水自然溶鹽回湖，能耗低，運(yùn)營成本低；方案實施月份氣溫高，淡水管無須考慮防凍保溫措施；自然狀態(tài)下，扎布耶島泉水從泉眼附近自流匯入南湖，方案所取淡水溶鹽后，仍經(jīng)南北湖通道匯入南湖，對地表湖水水鹽平衡干擾小。從缺點(diǎn)來看，自然溶鹽過程中，積鹽區(qū)目前平整的場地外觀難以保持；若溶鹽回湖取用的淡水被視作生產(chǎn)用水而不是生態(tài)用水，則需要另外補(bǔ)充辦理取水證；自然溶鹽生成的溶解液排放時，其含鹽量宜接近湖表鹵水，為確保溶解液達(dá)標(biāo)排放，要動態(tài)取樣觀測。

3.3.2 方案二

從優(yōu)點(diǎn)來看，方案二充分利用現(xiàn)有淡水供水設(shè)施，淡水需求小，積鹽的回湖周期最短；可實現(xiàn)積鹽區(qū)的有序開挖，使場地外觀保持相對平整。從缺點(diǎn)來看，新增工程較多，施工周期較長，投資較大；積鹽溶解需要機(jī)械破碎攪拌，能耗高，運(yùn)營成本高；生產(chǎn)管理人員較方案一多，機(jī)械設(shè)備較多，每年需要重新吊運(yùn)安裝，安全生產(chǎn)及管理風(fēng)險高于方案一；漿體回湖后，積鹽在湖底重新沉積，排放口附近沉積量較大，易形成鹽丘；若溶鹽回湖取用的淡水被視作生產(chǎn)用水而不是生態(tài)用水，則需要另外補(bǔ)充辦理取水證；方案實施的月份夜間氣溫低，淡水管需要額外考慮防凍措施。

3.3.3 方案三

從優(yōu)點(diǎn)來看，方案三利用地表鹵水代替淡水，不需要額外考慮防凍措施；可實現(xiàn)積鹽區(qū)的有序開挖，使場地外觀保持相對平整。從缺點(diǎn)來看，新增工程較多，施工周期較長，投資較大；積鹽溶解需要機(jī)械破碎攪拌，能耗高，運(yùn)營成本高；生產(chǎn)管理需要配置的人員較方案一多，機(jī)械設(shè)備較多，每年需要重新吊運(yùn)安裝，安全生產(chǎn)及管理風(fēng)險高于方案一；漿體回湖后，積鹽在湖底重新沉積，排放口附近沉積量較大，易形成鹽丘。

3.4 積鹽回湖時機(jī)的選擇

瀉湖灣積鹽回湖時機(jī)的選擇主要考慮2個因素。一是實際生產(chǎn)需要。瀉湖灣積鹽回湖有利于生產(chǎn)，可產(chǎn)生增量效益。二是外部條件變化。外部條件的明顯改善有利于大幅度降低瀉湖灣積鹽回湖的難度和工程費(fèi)用，尤其是供電條件。

4 結(jié)論

扎布耶鹽湖的瀉湖灣積鹽中，鋰、鉀和鈉的平均品位均高于相關(guān)規(guī)范推薦的最低工業(yè)品位，但根據(jù)目前市場行情和技術(shù)工藝水平，三者均暫不具備直接開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價值?，F(xiàn)有條件下，瀉湖灣積鹽回湖企業(yè)需要投入的工程費(fèi)用和運(yùn)營成本較高，資金壓力大。瀉湖灣積鹽可暫維持現(xiàn)狀，未來根據(jù)實際生產(chǎn)需要和外部條件變化，擇機(jī)進(jìn)行回湖，實現(xiàn)綜合循環(huán)利用。

參考文獻(xiàn)

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