青海省鉀鹽資源開發利用新技術工藝及其應用情況介紹

劉 文，王建國，季閃電，2

（1.中國地質大學 （北京）地球科學與資源學院，北京 100083；2.中國礦業聯合會，北京 100013）

鉀鹽是一種重要的資源，其主要用于制造鉀肥和工業用鉀化合物，世界上95%的鉀鹽產品用作肥料，5%用于工業。我國作為一個傳統的農業大國，鉀肥的需求量是非常大的，同時鉀鹽又是我國的短缺礦產。長期以來，我國自產鉀肥只能滿足國內市場很少部分需求，大部分需要依賴進口，對外依存度常年高達50%以上。

青海省鉀鹽礦的保有儲量居全國首位。據相關部門統計，青海省探明的固體鉀鹽礦區有七處，資源儲量為：23786.03萬t，保有儲量為23456.23萬t。探明的液體鉀礦礦區有十一處，資源儲量為71131.14萬t，保有儲量為68755.24萬t。地下鹵水型液態鉀礦預測資源量為68623萬t。

1 青海省鉀鹽資源開發利用現狀

20世紀80年代開始，青海省開始開發鉀鹽資源，但是由于生產工藝技術落后，產品的質量、工藝效率均相當低，生產始終無法規模化。1998年起國內鉀肥市場好轉，冷湖氯化鉀、冷湖事通及西部鉀鹽等公司均參與到鉀鹽礦的開發，采用浮選、熱溶工藝生產低品位的氯化鉀，但是生產的氯化鉀產品質量較差，大多氯化鉀含量在65%～75%，只有極少部分達到80%，而且資源浪費嚴重，回收率低僅能達到25%左右。由于鉀肥需求旺盛，導致在鉀資源開采過程中，私營企業私采、亂挖、濫排、“采富棄貧”等現象非常嚴重，甚至部分企業廢棄的尾鹽中氯化鉀含量達到甚至超過國家規定的8%的固體鉀鹽礦工業利用標準。

2000年以來，青海省國土資源廳開始整合鉀鹽礦，依法取締無序開采的作坊式小企業，統一辦理采礦權。此后，鉀鹽礦的開發得到了快速發展，產量不斷提高。但由于過快擴大生產規模導致高品位鉀鹽礦石（氯化鉀＞15%）消耗殆盡，取而代之的是品位低、組分雜、含泥高的貧礦、劣礦；另外，落后的采礦工藝，不但限制了礦山的產量，而且造成了資源的極大浪費。

2 青海省鉀鹽行業新技術工藝及其應用介紹

綠色礦山是以保持生態環境、降低資源消耗、追求可循環經濟為目標，它著力于按科學、低耗和高效合理開發利用礦產資源，降低開采成本，實現資源能效的最佳化。［1］

青海鹽湖工業股份有限公司察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦作為第二批國家級綠色礦山試點單位，經過50多年的探索發展和自主創新，在我國鹽湖資源開發技術領域代表最高技術水平，成為國家技術創新的重要組成部分。公司通過承擔“十一五”國家科技支撐計劃重點項目《鹵水資源綜合利用技術研究》中《柴達木盆地鹽湖難開發鉀礦開采技術研究》和《鉀肥生產中提高鉀回收率技術開發》2個課題，以察爾汗鹽湖難采固體鉀鹽礦為研究對象，開發出固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術，2007～2010年已經溶解固體鉀礦超過600萬t，創造了可觀的經濟利潤，盤活了1.4億t的鉀鹽資源。

青海中航資源有限公司作為青海省第三批國家級綠色礦山試點單位，秉承集團“融聚無限未來”的品牌戰略，履行“融聚資源、回報社會”的使命，按照循環經濟發展理念，以馬海湖資源的科學利用和可持續發展作為根本，依據不同類型的礦石資源開發出了低品位高含泥地表礦的脫泥技術、固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術等方面先進技術，將不可利用（或暫不可利用）的資源逐漸轉變為可利用資源。截至2011年底，脫泥車間已處理泥湖礦135萬t，生產脫泥礦76萬t。

下面介紹兩家公司開發的三項鉀鹽行業綠色礦山建設的先進技術工藝。

2.1 固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術及其應用

固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術指隨著礦區開采的進行，鹽層晶間鹵水位不斷降低，上層的鉀鹽礦品位會降低，但是這一部分資源量較大，如果直接開采固體鉀鹽礦，在經濟效益上不劃算，所產生的廢渣也不好處理。固液轉化就是用一種低鉀的溶劑注入鹽層中，即向含鉀地層中注入鉀不飽和溶劑，破壞原有的相平衡，使溶劑與鹽層中的石鹽、光鹵石或鉀石鹽發生交換，使固體鹽層中氯化鉀、氯化鎂最大限度地進入液相，形成新的溶液，達到新的平衡狀態，而固體氯化鈉骨架基本不溶解，以此抬高晶間鹵水水位，將固體鉀溶解出來，使固相鉀轉化為液相鉀。

青海鹽湖工業股份有限公司在察爾汗鹽湖采用固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術開采難采的固體鉀礦資源，通過實施固體鉀礦溶解轉化工程，使得固體鉀礦溶解轉化利用率≥85%，容礦后鹵水最低KCL≥0.66%，溶解完成液可采率≥85%，極大地推動了國內外鹽類溶解采礦技術的發展，達到國際領先水平。自2007年至2010年，依托固體鉀礦溶解轉化技術，已經溶解固體鉀礦超過600萬t，并使察爾汗鹽湖固體鉀礦開采工業品位由8%降低至2%，盤活了鹽湖區13731.5萬t難采固體鉀礦資源，相當于再造一個察爾汗鹽湖鉀礦。

青海中航資源有限公司根據馬海湖區氯化鉀品位低于5%的地表礦的狀況，利用固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術，用不飽和石鹽水或淡水為溶劑，經自然溶解、機械干擾等方式進行溶采，溶出液輸送至鹽田攤曬、成礦，經濟效益顯著。2011年采鹵量與2010年同期相比增長993.30萬m3，溶出液KCl含量平均為1.31%。

該項技術在我國察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦和馬海湖區具有較好的應用前景，降低了鉀鹽礦開采工業品位近6個百分點，盤活礦區固體鉀鹽礦數億噸，遠期將盤活固體鉀礦資源近3億t以上，極大地提高了我國鉀資源的供應能力。

2.2 鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選－冷結晶法生產氯鉀工藝及其應用

反浮選——冷結晶法工藝技術是利用光鹵石、氯化鈉在特殊捕收劑上的吸附能力不同使光鹵石與氯化鈉分離，使光鹵石原料的純度達到工藝所允許的范圍（NaCl≤7.0%），然后加水分解光鹵石，氯化鎂進入液相，控制光鹵石分解體系中氯化鉀的過飽和度，達到在常溫條件下使氯化鉀顆粒長大的目的。

青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司投資2.4億元，通過對年產20萬t氯化鉀冷分解浮選法裝置進行40萬t規模反浮選冷結晶法擴能技術改造后，較傳統冷分解浮選法工藝年均節約氯化鉀資源9.4萬t，近三年平均年銷售收入超過10億元，平均年利潤超過3億元，經濟效益顯著。青海鹽湖發展分公司投資25億元新建年產100萬t氯化鉀（鉀肥）項目，較傳統冷分解浮選法工藝年均節約氯化鉀資源23.4萬t，近三年平均年銷售收入超過26億元，平均年利潤超過12億元，經濟效益顯著。

鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選——冷結晶法生產氯化鉀工藝可替代傳統鉀鹽熱熔法技術，不僅可節約氯化鉀資源，而且可對使用傳統冷分解浮選法、兌鹵鹽法的中、小規模氯化鉀（鉀肥）生產裝置進行反浮選－冷結晶法工藝改造和裝置整合，促進技術升級、產品升級和選礦回收率的整體提升，實現我國鹽湖鉀礦利用水平的升級，促進我國鉀肥生產技術水平實現新跨越，為國家節約緊缺鉀資源，潛力巨大。

2.3 低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術及其應用

青海中航資源有限公司結合青海省鉀鹽礦資源現狀，地表固體礦嚴重貧化且固體礦泥含量高（40%～50%）及湖區存在大量尾鹽堆存的特點，針對KCl含量在5%～8%的高含泥、低品位地表鉀礦，開展了低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術研究。

低品位含泥鉀鹽礦中雜質較多、組分多變，依靠傳統的生產工藝難以持續穩定地進行氯化鉀提取和生產。目前鉀鹽企業多數采用正浮選法生產鉀鹽產品，因其對低品位鉀鹽礦的適應性較強、能源消耗低等優點而被廣泛運用于鉀鹽工業，但低品位含泥鉀鹽礦中大量泥的存在，在浮選過程中阻礙了礦物與浮選藥劑的附著，導致在生產過程中藥劑消耗倍增，并且使得浮選母液的粘度增大，嚴重影響到正浮選法的生產效率的同時嚴重降低了氯化鉀的回收率。

青海中航資源有限公司聯合中國科學院青海鹽湖研究所投入2000余萬元進行低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術的開發研究，通過進行礦質分析、含泥鉀鹽礦浮選藥劑研究、不同含泥量對氯化鉀浮選影響研究、浮選法脫泥工藝研究、礦泥浮選機理研究，解決礦泥對溶液性質、生產效率、氯化鉀浮選造成的影響，實現了氯化鉀浮選藥劑和含泥鉀鹽礦浮選脫泥的目的，成功開采出含泥量高且品位低的地表固體鉀鹽礦，成功建成一套年處理180萬t的高含泥低品位固體鉀鹽礦脫泥處理生產線。截至2011年底，脫泥車間已處理泥湖礦135萬t，生產脫泥礦76萬t，創造了可觀的經濟效益。

目前柴達木盆地存在大量低品位含泥固體鉀鹽礦，此類鉀礦的潛在經濟價值可達數百億元人民幣，將該技術工藝加以推廣利用，不但可以開發出一直處于賦存狀態的柴達木盆地的鉀鹽資源，為增加國產鉀肥總量做出積極貢獻，而且可以促進我國鉀肥生產技術水平實現新跨越，綜合利用潛力巨大。

3 結論

青海鹽湖股份公司和青海中航資源有限公司的固體鉀鹽礦浸泡式溶解轉化開采技術、鹽湖鹵水鉀鎂鹽反浮選－冷結晶法生產氯鉀工藝和低品位高含泥地表礦的脫泥處理技術等新技術和工藝的應用盤活了數千萬噸的低品位固體鉀礦，開辟了鉀鹽行業綠色開采的新模式。綠色礦山建設的成功經驗和先進技術應當總結并加以推廣，并加大科技投入，不斷研發、引進，以實現大幅度提高資源綜合利用水平的目標。

［1］劉軍.劉麗涵.吳海娟.關于建設綠色礦山實現資源可持續發展的論述［J］.黑龍江環境通報，2006，30（2）：9-10.

［2］劉玉強.綠色礦山建設現狀及展望［J］.礦產利用與保護，2011（5-6）：4-8.

［3］喬繁盛.栗欣.綠色礦山建設工作的進展與成效［J］.中國礦業，2012，21（6）：54-60.

［4］黃敬軍.倪嘉曾.綠色礦山創建標準及考評指標研究［J］.中國礦業，2008，17（7）：36-39.

［5］王文祥.李文鵬.察哈爾鹽湖低品位固體鉀礦液化開采的現場試驗研究探討［J］.中國礦業，2010，19（4）：697-703.