刘家强

摘 要：中国的钾矿资源相对短缺，根据不完全统计，中国目前的钾资源储量仅为3.46%，而且大部分为盐湖固体钾矿。因此，本文针对盐湖固体钾矿精准溶解区域选择展开研究，在简单了解盐湖钾资源赋存特征后，结合具体案例分析区域选择方案，并且对溶解转化实施及配套工程进行分析，以供参考。

关键词：盐湖;固体钾矿;精准溶解;区域选择

0 引言

目前，国内已经查明的钾矿资源大部分在青海、新疆及西藏等地，且都是赋存在内陆盐湖或干盐湖中。想要得到资源，必须要对盐湖进行开发。但是，受到多方面因素的影响，钾矿资源都被认定为无法开采或者开采难度较大，直到近几年，科学技术不断发展，盐湖固体钾矿开采精准溶解工作得到了极大进展。

1 盐湖固体钾矿资源的实际情况

2007年，国家先后在青海柴达木盆地的察尔汗盐湖、马海盐湖、西台吉乃尔盐湖等地区开展了固体钾矿溶解转化工业化试验。在上述几个盐湖的矿床中，存在着液体或固体钾矿资源，其中含有丰富的资源，将其应用在工业中，可以有效解决工业发展过程中的资源紧缺问题。含钾卤水矿也被称为液体钾矿，根据赋存位置不同，分为地表和地下卤水矿两种，其中不仅含有钾资源，还含有钠、镁、锂、硼等多种矿物成分，在盐湖中，地下卤水矿大都赋存在固体盐层晶间孔隙中。固体钾矿在盐湖中呈浸染状散布于固体盐层中[1]。考虑到盐湖中的钾矿层较为特殊，不仅层数多、厚度小，KCl含量相对较低，因此开采难度较大。

2 溶解转化技术的实际应用情况

由上可知，想要完成盐湖固体钾矿资源的开采工作，难度较大，经过研究最终提出了溶解转化技术。该种技术起初被应用在海相沉积型的地下可溶性盐类矿床开采中，并没有应用在盐湖固体钾矿资源的开采中，因此还需要进行进一步应用试验。在实际开采过程中，主要的开采对象为地下卤水矿和固体盐层。实际上，通过浓缩析盐结晶沉积，液体卤水矿就会变成固体盐层。由此可知，液体卤水矿是固体盐层形成的必要条件，在一定的自然条件下可以实现相互转化。之所以在盐湖中会出现两种不同的状态，是受到了洪水影响，导致卤水淡化，固体盐层溶解，进而产生了部分液体卤水矿，而在干旱期卤水蒸发浓缩后，就会出现部分固体盐类矿物。由此可知，钾矿资源的转化主要受到了气候的影响，但是这个过程的可控性较差，无法实现保证钾矿资源持久稳定的处于同一状态。但是利用这一特点，可以采用溶解转化技术，通过人工干预的方式，将配置好的溶矿溶剂灌入采区，对采区内的固体岩层实现溶解。在溶矿溶剂的影响，含钾矿物就会溶解，编程有序、稳定、连续的液体卤水矿，简化开采过程。但是该技术对实现条件有着一定的要求，具体如下：第一，溶解区域内的固体钾矿矿物中，应该包括大量的光卤石、钾石盐、软钾镁矾等易溶矿物，以此将该项技术的作用最大化，避免出现资源浪费情况。第二，溶解区域周边需要具备丰富的淡水资源，从而为溶解转化生产工作奠定良好的基础。第三，溶解区域内的固体钾矿的埋深不能过大[2]。

3 盐湖固体钾矿精准溶解区域选择

由上述内容可知，想要真正实现盐湖固体钾矿精准溶解，就要全面落實区域选择工作，从而充分发挥出溶矿溶剂的作用，得到最多的钾矿资源。

3.1 工程概况

根据前文可知，区域选择极为重要，必须要保证区域满足上述三个方面条件，同时，想要精确有效的溶解固体钾矿，在选择过程中，还需要遵循以下几点原则：第一，选择区域面积不能>20km2;第二，不能和现有的采卤区域重合。以察尔汗盐湖为主要开采区域，作为综合性钾镁盐矿床盐湖，其中还有大量待开采的钾矿资源。结合实际情况，选择了两个区域，其中一个位于两个采卤区域中间，另一个靠近公路，但没有其他采卤工程，两个区域的面积分别为13.48km2、11.40km2。前者采用原有的渗水渠道进行补给，后者则通过漫滩灌水方式补给。

3.2 选择区域概况

3.2.1 基本信息

从试开采情况来看，位于两个采卤区域中间的开采地区，在补给过程中会对原有工程造成冲刷，因此，还需要对渗水渠进行进一步改造，以避免影响到整体效果。结合地区情况来看，选择在渗水渠北侧加设拦水坝。从试运行的效果来看，位于两个采卤区域中间的开采地区工程量较大。在此基础上进一步对比分析这两个选择区内的地质情况及固体钾矿含量。在实际调查过程中发现，两个区区域的成分较为相似，属于石盐，整体透水性较强，可以支持溶解液渗入。通过实际的数据调查结果来看，前者固体钾矿含量约为404.35万t，后者含量约为313.18万t。

3.2.2 化学信息

除了要掌握上述基本信息之外，还需要掌握选择区域的化学信息，从及检测数据来看，两个区域的水位均存在一定的波动，但由于后者处于矿区的边界位置，因此水位变化较为明显，但整体思维高于前者。根据计算机可知，水位每抬升1m，前者需要补给672.97万m3，后者需要补给292.37万m3。但两个区域的补给方式存在差别，后者补给过程中还会出现蒸发的情况，因此，综合考虑计算后，后者一共需要补给380.37万m3。两个区域的是化学情况也不能够忽视，从水质量密度变化曲线和KCl品味变化区县来看，前者萤爱适当减少补给以保证开采质量，后者并没有明显的变化[3]。

总体来看，想要保证固体钾矿溶解转化工作得到充分全面的落实，保证钾矿资源得到充分利用，应该选择后者作为主要生产区域，同时要优先保证后者的补给非工作。这是因为两个区域之间虽然地质情况一致、面积相差不大，关键区别在于，前者固体KCl储量较大，但整体品位相对较低，而后者的KCl品位较高，且需要的溶剂补给量较少，成本较低，化学性质更加稳定，如果想要保证钾矿资源的质量，靠近公路、矿区的边界位置，且没有其他采卤工程的区域位置更符合生产发展需要。

3.3 实际应用情况

在确定具体开采区域后，还要对溶剂进行配置，溶剂的配置情况直接关系到了开采质量。在配置过程中需要遵循以下几个原则：

第一，在溶解目标区含钾矿物的同时，尽可能避免对石盐造成溶解破坏。第二，遵循循环利用生产原则，实现资源的最大哈偶利用，降低配置情况，实现可持续发展。第三，在调整最小化的情况下，保证溶解转化生成的卤水无限接近原液体。按照这三条原则完成溶解液配置，就可以在最大程度溶解含钾矿物后，让不需要的组分保留在固体盐层中，让后续的工作得到稳定进行。因此，采用相图理论，明确不同盐类组分溶解度，完成溶剂配制工作。以察尔汗盐湖为例，根据相图理论，选择了饱和或接近饱和的MgCl2配合一定量的NaCl的钠镁混合型卤水，作为溶解剂。在此基础上，对配套工程进行建设。根据前文分析可知，所谓的溶解转化，就是利用水位差，实现的选择性溶解。因此，在盐湖固体钾矿精准溶解过程中需要利用到外部淡水的输引工程、溶剂混合及输送工程、溶剂渗入补给工程、采卤工程。从实际开采情况来看，开采效果加油，开采过程稳定安全，实现了绿色化生产开采，但在实际开采过程中，还需要对有关理论进行进一步分析研究，为后续的开采工作奠定基础。

4 盐湖固体钾矿精准溶解的实际应用

4.1 外部淡水输引工程

由上可知，在本文选择的区域中实现盐湖固体钾矿精准溶解还需要将溶剂配制的原料输入到指定地点，同时还要满足工程的淡水需求量。不仅如此，还要考虑到地区的防洪系统，确保不同系统之间不会出现相互影响的情况。因此，在工程建设前，还需要对矿区周围情况进行充分的考察，包括：地表水体的平面分布、流量、补给条件、地形条件。在淡水输引工程中应该包括淡水泵站、输引水渠、滚水坝等。考虑到实际施工需要，在建设过程中，还加入了老卤泵站、老卤输送渠等。

4.2 溶剂制取输送工程

在完成溶剂配制后，还要建设溶剂制取输送工程，常见的构建方式有两种，分别为：混合渠+泵站前池+泵站或者混合池+泵站。因为开采区域位于察尔汗盐湖，在综合考虑地区情况后，选择了混合池+泵站溶剂制取输送工程模式。通过试运行所得到的结果来看，效果较好。通过溶剂制取输送工程和外部淡水输引工程合作，将熔接机输送到目标区域。由上文分析，并没有对该系统工程设置挡水坝。但是考虑到该目标区域内的固体钾矿属于具有湖盆沉积，为了保证系统工程的安全稳定，避免出现不均匀沉降、地面塌陷等情况，选择边缘向中间补给，将溶剂输送渠沿边缘布置。

4.3 溶剂注入补给工程

除了上述两个方面之外，溶剂注入补给工程也是固体钾矿溶解转化中必不可少的一点，为了保证工作的稳定性，采用了一条采卤渠、一排采卤井的布置方式。实现一侧补给一侧采卤，根据试运行效果，设置渗水渠，切实提高设置效果。同时，确定采卤方式，根据前文对开采区域的调查分析情况来看，最终采用了采卤渠、采卤井、井渠相结合的方式，以此实现开采效果最大化。

5 盐湖固体钾矿精准溶解的注意事项

在实际应用过程中，还需要注意以下几点问题：

第一，不能够过度使用溶解剂。一部分地区因为缺少前期勘测，导致在配置溶剂过程中无法科学掌握浓度，导致溶剂过浓或者郭丹，导致固体盐层出现过度溶解的情况，继而出现地面沉降、塌陷等事故，不仅会对已有的构筑物造成破坏，还会为威胁到附近的道路和农田，造成环境污染。第二，不能够过度开采。任何开采工作都要遵循可持续发展原因，但受到多方面因素影响，一些地区存在多度开采情况，导致卤水品位下降过快，最终无法实现开采。第三，渗水渠的定期维护。渗水渠如果长期运行，就会出现沉淀淤积的情况，继而影响到渗水效果。尤其是在钠含量较高的情况下，非常容易出现结盐情况，严重影响诉讼效率。第四，缺少相应的检测工作。在盐湖固体钾矿精准溶解的实际应用过程中，必须要全面检测的液相卤水，并不利于固体钾矿动态分析评价工作的准确性。在盐湖固体钾矿精准溶解的实际应用，必须要全面落实监测工作，制定合理的采卤规模，确保卤水质量相对稳定，以切实提高矿区资源动态分析评价的准确性[4]。

6 总结

综上所述，固体钾矿溶解转化作为一门新技术工艺，在实际发展过程中还需要得到进一步完善和改进。在盐湖固体钾矿精准溶解中，区域的选择非常重要，作为盐湖钾矿资源开发的重要环节，必须要从实际出发，综合考虑多方面因素，最终确定具体的位置，确保溶解转化工作稳定进行，为个国家资源开采奠定基础。

参考文献

[1] 刘斌山，王超，刘万平，等.察尔汗盐湖固体钾矿精准溶解区域选择分析[J].化工礦物与加工，2018，47（2）：57-59.

[2] 吴盛斌，武永猛，童阳春.盐湖钾资源开发中固体钾矿溶解转化技术的应用和意义[J].化工矿物与加工，2016，45（5）：64-68.

[3] 赵有璟，王敏，李锦丽，等.察尔汗盐湖铁路以东固体钾矿的溶采试验[J].应用化工，2016，45（2）：260-264.

[4] 王文祥，李文鹏，安永会，等.察尔汗盐湖单级与增程驱动溶解固体钾矿试验对比研究[J].地质论评，2015，61（5）：1177-1182.