青海省钾盐资源开发利用新技术工艺及其应用情况介绍

刘 文，王建国，季闪电，2

（1.中国地质大学 （北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国矿业联合会，北京 100013）

钾盐是一种重要的资源，其主要用于制造钾肥和工业用钾化合物，世界上95%的钾盐产品用作肥料，5%用于工业。我国作为一个传统的农业大国，钾肥的需求量是非常大的，同时钾盐又是我国的短缺矿产。长期以来，我国自产钾肥只能满足国内市场很少部分需求，大部分需要依赖进口，对外依存度常年高达50%以上。

青海省钾盐矿的保有储量居全国首位。据相关部门统计，青海省探明的固体钾盐矿区有七处，资源储量为：23786.03万t，保有储量为23456.23万t。探明的液体钾矿矿区有十一处，资源储量为71131.14万t，保有储量为68755.24万t。地下卤水型液态钾矿预测资源量为68623万t。

1 青海省钾盐资源开发利用现状

20世纪80年代开始，青海省开始开发钾盐资源，但是由于生产工艺技术落后，产品的质量、工艺效率均相当低，生产始终无法规模化。1998年起国内钾肥市场好转，冷湖氯化钾、冷湖事通及西部钾盐等公司均参与到钾盐矿的开发，采用浮选、热溶工艺生产低品位的氯化钾，但是生产的氯化钾产品质量较差，大多氯化钾含量在65%～75%，只有极少部分达到80%，而且资源浪费严重，回收率低仅能达到25%左右。由于钾肥需求旺盛，导致在钾资源开采过程中，私营企业私采、乱挖、滥排、“采富弃贫”等现象非常严重，甚至部分企业废弃的尾盐中氯化钾含量达到甚至超过国家规定的8%的固体钾盐矿工业利用标准。

2000年以来，青海省国土资源厅开始整合钾盐矿，依法取缔无序开采的作坊式小企业，统一办理采矿权。此后，钾盐矿的开发得到了快速发展，产量不断提高。但由于过快扩大生产规模导致高品位钾盐矿石（氯化钾＞15%）消耗殆尽，取而代之的是品位低、组分杂、含泥高的贫矿、劣矿；另外，落后的采矿工艺，不但限制了矿山的产量，而且造成了资源的极大浪费。

2 青海省钾盐行业新技术工艺及其应用介绍

绿色矿山是以保持生态环境、降低资源消耗、追求可循环经济为目标，它着力于按科学、低耗和高效合理开发利用矿产资源，降低开采成本，实现资源能效的最佳化。［1］

青海盐湖工业股份有限公司察尔汗盐湖钾镁盐矿作为第二批国家级绿色矿山试点单位，经过50多年的探索发展和自主创新，在我国盐湖资源开发技术领域代表最高技术水平，成为国家技术创新的重要组成部分。公司通过承担“十一五”国家科技支撑计划重点项目《卤水资源综合利用技术研究》中《柴达木盆地盐湖难开发钾矿开采技术研究》和《钾肥生产中提高钾回收率技术开发》2个课题，以察尔汗盐湖难采固体钾盐矿为研究对象，开发出固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术，2007～2010年已经溶解固体钾矿超过600万t，创造了可观的经济利润，盘活了1.4亿t的钾盐资源。

青海中航资源有限公司作为青海省第三批国家级绿色矿山试点单位，秉承集团“融聚无限未来”的品牌战略，履行“融聚资源、回报社会”的使命，按照循环经济发展理念，以马海湖资源的科学利用和可持续发展作为根本，依据不同类型的矿石资源开发出了低品位高含泥地表矿的脱泥技术、固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术等方面先进技术，将不可利用（或暂不可利用）的资源逐渐转变为可利用资源。截至2011年底，脱泥车间已处理泥湖矿135万t，生产脱泥矿76万t。

下面介绍两家公司开发的三项钾盐行业绿色矿山建设的先进技术工艺。

2.1 固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术及其应用

固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术指随着矿区开采的进行，盐层晶间卤水位不断降低，上层的钾盐矿品位会降低，但是这一部分资源量较大，如果直接开采固体钾盐矿，在经济效益上不划算，所产生的废渣也不好处理。固液转化就是用一种低钾的溶剂注入盐层中，即向含钾地层中注入钾不饱和溶剂，破坏原有的相平衡，使溶剂与盐层中的石盐、光卤石或钾石盐发生交换，使固体盐层中氯化钾、氯化镁最大限度地进入液相，形成新的溶液，达到新的平衡状态，而固体氯化钠骨架基本不溶解，以此抬高晶间卤水水位，将固体钾溶解出来，使固相钾转化为液相钾。

青海盐湖工业股份有限公司在察尔汗盐湖采用固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术开采难采的固体钾矿资源，通过实施固体钾矿溶解转化工程，使得固体钾矿溶解转化利用率≥85%，容矿后卤水最低KCL≥0.66%，溶解完成液可采率≥85%，极大地推动了国内外盐类溶解采矿技术的发展，达到国际领先水平。自2007年至2010年，依托固体钾矿溶解转化技术，已经溶解固体钾矿超过600万t，并使察尔汗盐湖固体钾矿开采工业品位由8%降低至2%，盘活了盐湖区13731.5万t难采固体钾矿资源，相当于再造一个察尔汗盐湖钾矿。

青海中航资源有限公司根据马海湖区氯化钾品位低于5%的地表矿的状况，利用固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术，用不饱和石盐水或淡水为溶剂，经自然溶解、机械干扰等方式进行溶采，溶出液输送至盐田摊晒、成矿，经济效益显著。2011年采卤量与2010年同期相比增长993.30万m3，溶出液KCl含量平均为1.31%。

该项技术在我国察尔汗盐湖钾镁盐矿和马海湖区具有较好的应用前景，降低了钾盐矿开采工业品位近6个百分点，盘活矿区固体钾盐矿数亿吨，远期将盘活固体钾矿资源近3亿t以上，极大地提高了我国钾资源的供应能力。

2.2 盐湖卤水钾镁盐反浮选－冷结晶法生产氯钾工艺及其应用

反浮选——冷结晶法工艺技术是利用光卤石、氯化钠在特殊捕收剂上的吸附能力不同使光卤石与氯化钠分离，使光卤石原料的纯度达到工艺所允许的范围（NaCl≤7.0%），然后加水分解光卤石，氯化镁进入液相，控制光卤石分解体系中氯化钾的过饱和度，达到在常温条件下使氯化钾颗粒长大的目的。

青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司投资2.4亿元，通过对年产20万t氯化钾冷分解浮选法装置进行40万t规模反浮选冷结晶法扩能技术改造后，较传统冷分解浮选法工艺年均节约氯化钾资源9.4万t，近三年平均年销售收入超过10亿元，平均年利润超过3亿元，经济效益显著。青海盐湖发展分公司投资25亿元新建年产100万t氯化钾（钾肥）项目，较传统冷分解浮选法工艺年均节约氯化钾资源23.4万t，近三年平均年销售收入超过26亿元，平均年利润超过12亿元，经济效益显著。

盐湖卤水钾镁盐反浮选——冷结晶法生产氯化钾工艺可替代传统钾盐热熔法技术，不仅可节约氯化钾资源，而且可对使用传统冷分解浮选法、兑卤盐法的中、小规模氯化钾（钾肥）生产装置进行反浮选－冷结晶法工艺改造和装置整合，促进技术升级、产品升级和选矿回收率的整体提升，实现我国盐湖钾矿利用水平的升级，促进我国钾肥生产技术水平实现新跨越，为国家节约紧缺钾资源，潜力巨大。

2.3 低品位高含泥地表矿的脱泥处理技术及其应用

青海中航资源有限公司结合青海省钾盐矿资源现状，地表固体矿严重贫化且固体矿泥含量高（40%～50%）及湖区存在大量尾盐堆存的特点，针对KCl含量在5%～8%的高含泥、低品位地表钾矿，开展了低品位高含泥地表矿的脱泥处理技术研究。

低品位含泥钾盐矿中杂质较多、组分多变，依靠传统的生产工艺难以持续稳定地进行氯化钾提取和生产。目前钾盐企业多数采用正浮选法生产钾盐产品，因其对低品位钾盐矿的适应性较强、能源消耗低等优点而被广泛运用于钾盐工业，但低品位含泥钾盐矿中大量泥的存在，在浮选过程中阻碍了矿物与浮选药剂的附着，导致在生产过程中药剂消耗倍增，并且使得浮选母液的粘度增大，严重影响到正浮选法的生产效率的同时严重降低了氯化钾的回收率。

青海中航资源有限公司联合中国科学院青海盐湖研究所投入2000余万元进行低品位高含泥地表矿的脱泥处理技术的开发研究，通过进行矿质分析、含泥钾盐矿浮选药剂研究、不同含泥量对氯化钾浮选影响研究、浮选法脱泥工艺研究、矿泥浮选机理研究，解决矿泥对溶液性质、生产效率、氯化钾浮选造成的影响，实现了氯化钾浮选药剂和含泥钾盐矿浮选脱泥的目的，成功开采出含泥量高且品位低的地表固体钾盐矿，成功建成一套年处理180万t的高含泥低品位固体钾盐矿脱泥处理生产线。截至2011年底，脱泥车间已处理泥湖矿135万t，生产脱泥矿76万t，创造了可观的经济效益。

目前柴达木盆地存在大量低品位含泥固体钾盐矿，此类钾矿的潜在经济价值可达数百亿元人民币，将该技术工艺加以推广利用，不但可以开发出一直处于赋存状态的柴达木盆地的钾盐资源，为增加国产钾肥总量做出积极贡献，而且可以促进我国钾肥生产技术水平实现新跨越，综合利用潜力巨大。

3 结论

青海盐湖股份公司和青海中航资源有限公司的固体钾盐矿浸泡式溶解转化开采技术、盐湖卤水钾镁盐反浮选－冷结晶法生产氯钾工艺和低品位高含泥地表矿的脱泥处理技术等新技术和工艺的应用盘活了数千万吨的低品位固体钾矿，开辟了钾盐行业绿色开采的新模式。绿色矿山建设的成功经验和先进技术应当总结并加以推广，并加大科技投入，不断研发、引进，以实现大幅度提高资源综合利用水平的目标。

［1］刘军.刘丽涵.吴海娟.关于建设绿色矿山实现资源可持续发展的论述［J］.黑龙江环境通报，2006，30（2）：9-10.

［2］刘玉强.绿色矿山建设现状及展望［J］.矿产利用与保护，2011（5-6）：4-8.

［3］乔繁盛.栗欣.绿色矿山建设工作的进展与成效［J］.中国矿业，2012，21（6）：54-60.

［4］黄敬军.倪嘉曾.绿色矿山创建标准及考评指标研究［J］.中国矿业，2008，17（7）：36-39.

［5］王文祥.李文鹏.察哈尔盐湖低品位固体钾矿液化开采的现场试验研究探讨［J］.中国矿业，2010，19（4）：697-703.