陈文祥，张 强，赵小刚，李雪芹

(青海盐湖工业集团股份有限公司，青海 格尔木 816000)

1 资源需求量

我国钾盐资源短缺，分布不均衡。目前国内钾肥产能约1 000万t，其中青海省钾肥产能约600万t，占全国总产能的60%左右，钾肥对外依存度长期维持在50%～60%左右的水平，每年需进口 600万t～700万t左右的钾肥。

2 资源储量及开采模式

2.1 资源储量及分布

察尔汗盐湖根据资源储量估算结果[3-5]，截至2020年底，依据上报自然资源管理部门储量年报资源消耗核减数据(见表1)，截至2020-12-31，矿区保有KCl资源量为36 708.76万t(包含低品位固体钾矿12 343.82万t)。全矿区20 m以浅KCl保有资源量为29 865.87万t。西采区5 m以浅KCl保有资源量为1 674.60万t，其中固体钾资源为1 048.43万t，占5 m以浅钾资源62.61%；中采区5 m以浅KCl保有资源量为1 427.27万t，其中固体钾资源为1 093.48万t，占5 m以浅钾资源76.61%；东采区20 m以浅KCl保有资源量为2 137.70万t，其中固体钾资源为1 452.23万t，占20 m以浅钾资源67.93%。

表1 矿区埋深20 m以浅可采KCl储量储量估算表Tab.1 Estimation of recoverable KCl reserves in the mining area with a buried depth of more than 20 m 万t

2.2 资源开采能力

察尔汗盐湖钾资源主要是以晶间卤水的形式赋存于盐湖矿层中，即地下水就是矿，有水才有矿，无水时卤水资源将转化为暂不能直接利用的固体矿。低品位固体钾矿的浸泡式溶解转化技术，利用淡水和老卤混合制取溶剂来溶解矿区低品位固体钾矿，实现固体钾矿的溶解开采，开采方式采用井渠结合的采卤方式，现阶段仍以渠采为主、井采为辅，新增采区以井采为主，锂、钾兼顾，综合开采，根据现有的采卤设施工程估算，采区最大采卤量约为54 102万m3。

3 资源利用现状及问题分析

3.1 固液转化率

多年来钾矿溶解转化开采的强烈影响，一是老卤溶剂不足，致使部分淡水进入矿区溶解盐岩骨架，二是部分层段固体钾矿溶解完毕，溶剂不能有效调配，溶解效果没有达到预期，没有溶剂在稀释作用，氯化钾、氯化镁含量降低23%(KCl由1.95%下降至1.50%左右，MgCl2由18%降低到15%)，氯化钠含量升高近上升38%(由6.4%升高到8.9%)，这就意味镁含量的降低，距离光卤石点25%氯化镁含量越大，生产同样数量的光卤石点卤水需要的滩晒周期延长，导致盐田渗漏加大、钠盐池面积也将成倍增加，采区受地理条件制约，已无地方新建钠盐池。二是随着采区固体钾矿溶解 转化工程长时间的运行，使固液转化区域内地层中固体钾矿品位降低(图1、图2、图3)，同时采卤强度增加、溶剂补给范围扩大，降低了溶剂转化选择性，缩短固体钾矿溶解时间、降低转化效率等多重因素，导致采出卤水中KCl含量逐年下降，采区历年开采卤水主要组分见表2，各组分变化情况详见图4、图5、图6、图7。

图1 西采区历年卤水氯化钾含量(%)变化分布图Fig.1 Distribution map of KCl content of brine in West mining area over the years

图2 中采区历年卤水氯化钾含量(%)分布图 Fig.2 Distribution map of KCl content of brine in central mining area over the years

图3 东采区历年卤水氯化钾含量(%)分布图Fig.3 Distribution map of KCl content of brine in east mining area over the years

表2 察尔汗盐湖2017年～2021年采区卤质统计表Tab.2 Statistical table of halogen in mining area of Chaerhan Salt Lake from 2017 to 2021

图4 原卤组分比重曲线图Fig.4 Specific gravity curve of raw halogen component

图5 原卤组分氯化钾含量曲线图Fig.5 Curve of KCl content of raw halogen component

图6 原卤组分氯化钠含量曲线图Fig.6 Curve of NaCl content of raw halogen component

图7 原卤组分氯化镁含量曲线图Fig.7 Curve of MgCl2 content of raw halogen component

3.2 盐田生产率

青海盐湖工业集团股份公司现有钠盐池面积为 174 km2，光卤石池面积为 146 km2，年晒制约4 660万t光卤石矿(KCl 18%)。2014年～2016年，随着新增百万吨及挖潜扩能改造工程的实施，部分钠盐池及调节池被迫改造成光卤石池，面积约25 km2，由于未对底部高钠盐(50 cm～60 cm)进行清理且未按设计进行平整，直接在高钠盐层上晒制光卤石矿，一是导致采船经常将底层高钠盐与上层优质光卤石矿(约20 cm～30 cm)的混合物一并打入加工车间，导致优质光卤石矿的贫化(表3)，造成后系统加工车间生产工艺波动较大，影响钾肥质量与产量。二是导致改造盐田易形成大颗粒光卤石矿，造成加工系统无法全部分解，从而引起钾资源的浪费。根据改造光卤石池矿的筛分数据可知(表4)，现反浮选冷—冷结晶工艺浮选机进料固相d>0.4 mm时，质量百分含量占到96.80%，远远大于浮选机设计参数[6](质量百分含量65.4%)的31.40%，而改造盐田年生产约882万t光卤石矿，其中约277万t的大颗粒矿无法直接生产利用排入尾盐池。

表3 采船混合后的统计表Tab.3 Statistical table of dredger mixing

表4 改造光卤石池矿质量及粒径统计表Tab.4 Statistical table of quality and particle size of reconstructed carnallite pool

3.4 尾液利用率

在反浮选—冷结晶加工系统生产KCl工艺中(产能400万t)，尾液分为高钾母液和高钠母液。高钾母液为原矿浓密机溢流、低钠带机滤液、结晶器溢流、粗钾浓密机溢流、精钾浓密机溢流，高钠母液为浮选尾盐、低钠浓密机溢流。由于未对高钾母液与高钠母液未进行分离，混合后直接进入了尾盐池，导致两种母液在尾盐池沉淀及成矿混合后矿质的贫化，应将各工序的母液进行分类回收，将尾盐池分为高钾母液回收池、高钠母液回收池，高钾母液和高钠母液分别排至高钾母液回收池和高钠母液尾盐池。高钠母液在回收池预晒、沉淀盐泡沫后，清液排入光卤石池进行晒矿，沉淀后的高钠尾盐矿定期清理至尾盐矿山封存(见表5)；高钾母液在回收池进行预晒、成矿后清液排入光卤石池进行晒矿，尾盐池生成的高钾矿(见表5)清理拉运后用于加工车间二次回收利用，以利整体钾资源的综合利用。

表5 尾盐池高钠矿与高钾矿统计表Tab.5 Statistics of high sodium and high potassium ores in tail salt pond

4 资源开发与水资源及环境的之间的矛盾

4.1 资源开发与水资源

2002年公司委托青海省水利水电勘测设计研究院编制了矿区采补平衡引水工程规划，省水利厅批复的引水量为1.77亿m3，使别勒滩采区固体钾矿溶解转化有了保证，公司钾肥产量达到500万t/a，其中60%的矿源通过矿区低品位固体钾矿的溶解转化获得，至少需补给溶剂2.1亿m3，考虑到蒸发和渗漏损失，实际需要淡水量约3亿m3。因此，采区固液转化基本上无法正常运行，采补矛盾突出。

2017年～2019年由于那那林格勒河引水枢纽损坏，无法正常引水，加之环保督察的影响，2020年水利厅对河引水量重新核批，并将引水批复为生态用水，年引水量约6 000万m3，实到矿区水量不足2000万m3，正常生产周期基本引不到水，因此，作为主力采区的西采区固液转化基本上无法正常运行，采补矛盾突出。

4.2 矿区资源开发与矿区生态环境保护之间存在的矛盾

涩聂湖为别勒滩采区固液转化溶剂调剂中心，同时乌图美仁河引水又批复为生态用水，西采区固液转化生产用淡水不能挤占生态用水，水利部门整改要求公司恢复涩聂湖湖水面积80 km2(现湖水面积20 km2)，因此，西采区正常开采受到制约，目前政府相关部门正在监管；东达布逊湖由于格尔木西河水直接流入，造成湖面由原来160 km2扩大到了370 km2，造成中、东采区部分渠道设施造成破坏，部分采卤设施停产，防洪压力巨大。因此，水资源开发利用东、西采区不平衡的突出矛盾。

4.3 资源开发规模过大与可持续开发方面的问题

钾肥产能不宜扩大，如增加产能，需加深采卤渠深度的措施来提升采区原卤产量和质量的做法，使得矿山晶间卤水水位急剧下降，开采成本增加，上层固体钾矿将无法利用，矿山的服务年限大打折扣，无法实现可持续开采。

5 结论及建议

1)盐湖资源作为一种可耗竭的矿产资源，在开采过程中随着固转液的增加，地下卤水量与质的下降是必然的，也就是卤水水位下降和品质下降是资源开采的必然结果之一，但不同于其它地区，卤水水位下降并不会带来严重的生态后果。

2)近期需新增大颗粒光卤石磨矿工艺，使大颗粒光卤石破碎后进入浮选工序进行回收；远期需为改造盐田逐年逐个修筑钠盐池板[7]，同时在修筑池板过程中加入0.06%锰元素，以提升池板强度。

3)高钠母液池沉积的尾盐矿与高钾母液池的兑卤高钾矿分别成矿，实现尾矿的精准分离，避免了高钾矿与贫矿混合后造成的贫化，高钾母液池析出的优质矿也为加工厂补充了原矿矿源，提高了钾资源回收率。

4) 确定矿区“以水定产”格局，通过和水利管理部门沟通东水西调事宜，将达布逊多余水量引至西采区涩聂湖以解决水资源不平衡的突出矛盾，同时促进各钾肥生产单位向节水型方向转变，加强洪水的监测和洪水资源化利用研究，积极推进增补技术和流域的水资源优化配置，加大企业节水工作力度，努力提高工艺用水重复利用率。

5)做好盐湖资源的保护性开发。加强对盐湖资源勘察、开发、利用的统一规划，科学规划盐湖资源开发方案、开发规模和开发时序， 严格控制钾盐战略性资源开采总量，根据市场需求和资源情况，明确年度开采计划，必须坚持合理布局、分区开采、综合利用，实现盐湖资源平衡开采、综合利用和可持续发展。