我国地下卤水开采、综合利用的现状及进展分析

袁寰宇 吴立冉

(成都中蓝汇翔环境工程有限公司，四川成都，610041)

1 卤水简介和分类

卤水是重要的矿产资源之一，工艺提取后可得到氯化钡、氯化钠、碳酸钠、氯化钾、芒硝、硼酸、硼砂、硫酸镁、碳酸锂、碘和溴等；卤水中还赋存锶、钍、铀等资源。

卤水是液态矿产，盐含量大于百分之五。表卤水(湖卤水)聚集于地表；地下卤水聚集于地面以下。卤水可分为沉积型卤水、淋滤型卤水和混合成因卤水[1]。

表1 卤水的简介

2 卤水的成因

邸贺等[1]研究了地下水中的脱硫系数、钠氯系数、钠钙系数、钙镁系数、氯钾系数和溴氯系数等化学特征。研究地下卤水成因，由钠氯物质的量比值推测卤水蒸发浓缩和岩盐溶解淋氯作用，再来判断卤水形成过程；由氯溴的浓度比值判断卤水的物源。

国外关于卤水形成原因的说法有7种[4]： 渗入淋滤说、沉积说、重力说、蒸发说、岩浆说、物理化学说和薄膜说；国内地下卤水形成原因的说法有3种:渗滤说、升聚说和沙洲说。

3 卤水资源的分布

我国盐湖卤水资源主要分布在四个省份：新疆、西藏、青海和内蒙古。盐湖中盐类矿物有70种，主要包括：硝酸盐类矿物5种、氯化物盐类矿物8种、硼酸盐类矿物14种、盐湖碳酸盐类矿物18种、硫酸盐类矿物25种；盐湖卤水中富含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-等为主要成分的化学组分60种；还有富含重金属元素、放射性元素、稀有元素和碱金属元素。这四个省份是钾、锂、锶、溴、硼和芒硝等的重要产地[5]。

我国地下卤水分布的地区在柴达木盆地(察尔汗地区)、新疆罗布泊地区、江汉盆地(江陵凹陷地下卤水)、四川盆地(如卧龙河储卤构造地下卤水)、山东地区(青岛沿海地区)和渤海湾地区(如盘锦)等。

4 卤水的开采

沉积盆地的深层地下卤水处于高压、封闭和深埋状态,特点是不可恢复、无补给和弹性储存量较大[6]。韩积斌等[5]介绍了传统的3种采卤方法，主要有:井采，渠采和井渠结合开采。不同开采技术的比对见表2。

表2 不同开采技术的比对[5]

5 综合利用

5.1 工艺研究

陈侠等[7]以江陵地下卤水为研究对象，采用蒸发结晶分离法进行提锂析盐规律研究。卤水提锂方法有离子交换吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、碳化法、蒸发结晶分离法和煅烧浸取法等。通过对地下卤水的化学组成、相图和卤水化学组成与蒸发率的关系、蒸发浓缩过程锂带失率和常压蒸发析盐规律(模拟母液)的研究，得出以下结论：钾离子浓度与蒸发率的关系是：随蒸发率的增大先增大，再减小，然后又增大；氯离子和锂离子的浓度与蒸发率的关系单向：随蒸发率增大而增大；卤水蒸发浓缩过程锂带失率为10.96%；母液蒸发结晶过程中，锂离子的浓度与蒸发率的关系也是随着蒸发率增大而增大。

谭秀民等[8]利用氢氧化钠沉淀、机械搅拌氧化法对江陵凹陷富钾地下卤水进行净化除杂工艺研究，铁、硫化氢的净化率分别在99%、95%以上。

王振等[9]利用卤水预处理，预处理除杂，除去卤水中的泥沙、含硫物质。脱硫可用物理、化学结合的工艺方法，空气吹出法。

李宪璀等[10]在文献中表述脱除SO42-的方法：吸附法、冷冻法、膜分离法、离子交换法和化学沉淀法(包括BaCl2法、钙法和BaCO3法)。

地下卤水综合利用工艺比对见表3。

表3 地下卤水综合利用工艺的阐述

5.2 超滤技术的应用

超滤技术处理地下卤水应用信息见表4。

表4 地下卤水处理中超滤技术的应用

文献[11]和[12]介绍了地下卤水应用中的超滤、纳滤技术。

张秀峰等[13]用树脂(D564)采用离子交换的方法分离地下卤水中的微量硼。主要从树脂的选择、流速的影响、穿漏曲线三个方面进行了研究，结论是选用的树脂不同，离子交换性能不同，如D564树脂比D403树脂交换吸附性能更优；流速大时，穿漏就早出现，流速影响吸附效果。

5.3 卤水综合利用工艺路线

四川盆地地下卤水中钾资源丰富。杨能红等[14]以四川某地下卤水作为研究对象，研究单元工艺、开发方案。工艺路线见图1。

图1 卤水综合利用工艺路线图

最后是母液经蒸发、浓缩、除杂提碳酸锂。

詹涵钰等[15]调查了自贡地区地下卤水分布情况，自流井背斜、邓关井背斜为主要的储卤构造，并做了样品分析。Li+与Na+、K+、NH4+、Cl-含量的正相关性明显，可预测地下卤水中锂的资源量。与黄卤相比黑卤采锂可行性更大。

6 实例阐述

某公司针对四川某地下卤水特点进行资源综合开发，此处资源地处内陆地区，卤水综合利用工艺要求做到绿色、环保和无排放开发，其中各元素应做到尽最大可能利用。根据此原则，设计科学、合理的各元素提取工艺总体方案，工艺方案确定中尽量采用安全、环保的分离单元，做到资源充分利用，无废物排放。具体工艺方案见图2。

图2 卤水综合利用工艺路线图

7 存在的问题

周训等[6]研究了沉积盆地深层地下卤水资源量，并做了评价，指出卤水资源开发存在的问题：(1)地下卤水的分布难以确定。(2)储卤层的水文地质参数难以获得。(3)地下卤水的开采量影响因素多、不易把握。邹祖光等[16]针对山东省地下卤水资源开发利用的现状指出了环境地质问题、地下卤水开采引发的浪费和污染问题；韩积斌等[4]在地下卤水水文地质研究进展的文中也提到人们在地下卤水的利用过程中造成资源的浪费。

8 结语

地下卤水是我国重要的资源之一，在勘察、开采和综合利用等实际工作方面都需要解决大量的问题，以实现地下卤水的综合利用。