老撾鉀鹽勘探開發歷史回顧及經驗教訓分析*

梁光河

(中國科學院礦產資源研究重點實驗室/中國科學院地質與地球物理研究所/中國科學院大學 北京 100029)

0 前言

氮肥、磷肥、鉀肥是三大基礎肥料，我國不缺氮、磷，但嚴重缺鉀。雖然我國鉀肥行業取得了長足發展，但從2008年至2015年我國鉀鹽的自給率基本維持在50%左右[1]。增加我國鉀鹽的供給，減少因國際鉀鹽價格波動帶來的影響，對于保障我國農業安全具有重要意義。

我國鉀鹽資源儲量少，近十幾年來，國內一些企業瞄準國際資源，主動出擊，在全世界范圍內尋找鉀鹽投資機會。老撾與中國是友好鄰邦，政治穩定，投資條件優越，是我國海外鉀鹽礦勘探開發項目中進展最快的國家。到2019年，我國有10家鉀鹽開發公司在老撾開展勘探開發工作，雖然取得了一定的進展，但大規模開發仍存在一些關鍵技術問題需要解決。

我國鉀鹽企業海外投資項目有30多個，其中老撾鉀鹽礦項目進展最快，2017年至今有2家企業可進行鉀肥生產，已建成年產氯化鉀750 kt的鉀鹽開發基地。自2004年開始在老撾開展鉀鹽勘探，直到近幾年才形成一定的產能，整個過程既有寶貴的經驗也有慘痛的教訓。本文主要通過梳理和總結老撾鉀鹽礦勘探開發過程，給后期的勘探開發工作提供一些借鑒。

鉀鹽的分布很不均衡，超大型鉀鹽礦床主要分布在北美洲、歐洲、南美洲、中東和亞洲等地區，其中加拿大、俄羅斯、白俄羅斯、德國等4國已探明儲量占全世界探明儲量的72%。世界產鉀地區主要在北美洲和前蘇聯，而消費主要集中在亞洲、拉丁美洲和北美洲。我國是世界鉀肥第一消費國，約占世界消耗總量的26%，但我國鉀資源占世界總儲量的2.6%[2]，其中95%分布在青海和新疆，屬于現代鹽湖(鹵水)鉀鹽礦。

世界鉀鹽資源極為豐富，已發現31個含鉀盆地，資源總量達250 000 Mt(以K2O計，下同)，絕大部分為地下固體鉀鹽，少部分為含鉀鹵水。據美國地質調查局的統計和最新勘探結果，全球儲量超過5 000 Mt的含鉀盆地有6個，其中呵叻盆地覆蓋了老撾中部和泰國東北大部分地區(見圖1)。從大地構造看，上述地區處于印支地塊中間。目前我國在老撾投資鉀鹽的10家企業中，有4家企業已取得采礦證，其中位于老撾甘蒙省的中農鉀肥有限公司和老撾開元礦業有限公司已分別建成了年產250、500 kt氯化鉀中試廠。我國企業在老撾開展鉀鹽礦勘探和開發的總面積約2 000 km2，占據了老撾含鉀盆地的絕大部分。

紅色區域鉀鹽儲量5 000 Mt 綠色區域1 000～5 000 Mt 藍色區域500～1 000 Mt圖1 世界主要鉀鹽礦分布及呵叻盆地地質略圖

1 老撾鉀鹽礦勘探開發

截至2019年6月，我國有4家企業取得了老撾鉀鹽礦的采礦權，另有6家企業獲得了老撾鉀鹽礦的探礦權，主要集中在萬象盆地和甘蒙地區，共探明氯化鉀工業儲量約8 000 Mt，鉀資源遠景儲量超過10 000 Mt，含礦深度多在100～500 m，主礦體約95%為光鹵石，5%為鉀石鹽。

1.1 取得采礦證的企業

(1)中寮礦業開發投資有限公司。該公司是云南云天化股份有限公司的全資子公司，2004年開始在老撾萬象盆地勘探開發鉀鹽，是我國最早“走出去”的鉀資源開發公司。2004年11月，該公司與老撾政府成功簽署了《老撾萬象盆地鉀鹽礦開采生產協議》，并獲得了老撾政府頒發的《投資許可證》和《采礦許可證》。該公司由此獲得老撾政府授予的2張采礦證、78 km2開采區、860 Mt(以KCl計)鉀鹽礦儲量30年的采礦權。前期試驗中采用注入熱水選擇性溶解開采工藝，因成本和工藝問題沒有成功；后期與中國科學院青海鹽湖研究所共同攻關，改變采礦設計，采用豎井硐采。2008年12月19日，老撾萬象盆地50 kt/a氯化鉀中試項目試運行并生產出數百噸鉀鹽，后因在生產過程中豎井和主巷道出現工程技術問題而被迫停工至今。

(2)中國水電礦業(老撾)鉀鹽有限公司。該公司是第2家在老撾獲批鉀鹽礦勘探和開采權的中國企業，共擁有老撾鉀鹽礦勘探權3個，總面積約580 km2，并獲得2張采礦證。2006年2月開始啟動一期120 kt/a氯化鉀的示范性工程建設，2009年3月完成勘探工作，由長沙化工設計研究院進行氯化鉀產能120 kt/a溶解開采的初步設計，并通過了項目建設可行性研究報告的評審。2009年12月28日與老撾政府簽訂了《萬象市賽塔尼縣塔貢鉀鹽礦開采加工項目協議》，獲批39.33 km2鉀鹽礦開采權。2010年12月22日，該公司年產120 kt氯化鉀項目在老撾萬象市納塞通縣舉行開工典禮，采用注入熱水抽取鹵水進行開采，2013年6月生產出第1批鉀鹽，2016年在生產出上萬噸鉀鹽后因成本過高而停工至今。

(3)中農礦產資源勘探有限公司(原老撾嘉西鉀鹽開發有限公司)。該公司是第3家進入老撾進行鉀鹽勘探和開發的中國企業。2006年，老撾嘉西鉀鹽開發有限公司在老撾甘蒙省獲得84 km2的鉀鹽勘探權(根據勘探證坐標圈定的面積只有75 km2，此區域是越南化工公司2004年勘探后放棄的區域)，同年與中國科學院地質與地球物理研究所合作進行勘探，勘探后發現鉀鹽礦體分布范圍很大，后期根據勘探結果將探礦權擴大至214 km2。2009年1月21日，中農礦產資源勘探有限公司代表老撾嘉西鉀鹽開發有限公司與老撾計劃投資部和能源礦產部簽署了《老撾甘蒙省農波縣和他曲縣鉀鹽開采和加工》合同，開發設計建設工作由中國恩菲工程技術有限公司負責，于2011年底完成了一期工程的100 kt/a氯化鉀先導性示范項目，并實現了工業化量產。該采礦區也是依據中國科學院地質與地球物理研究所的勘探成果外擴的區域，并不在最初的84 km2勘探證范圍內。該項目采用傳統的地下開采方式，用平硐開拓，將礦石運至地表進行浮選。目前該項目已由中農礦產資源勘探有限公司全權接手實施，2016年至今實際氯化鉀產能約250 kt/a，是我國第1個海外鉀鹽資源開發項目，仍在穩定生產，并打算實施第2期200 kt/a氯化鉀項目。

(4)老撾開元礦業有限公司。該公司于2008年11月底與老撾政府達成協議，在老撾中部甘蒙地區緊鄰中農礦產資源勘探有限公司的探礦權區域先實施重力勘探，根據重力勘探結果再決定勘探證范圍。該公司首先聘請有關單位作了重力勘探設計，之后聘請筆者為技術顧問審查重力勘探設計書。筆者根據了解和掌握的相關資料，認為原設計勘探范圍大部分已超出鉀鹽盆地邊界，進入盆地到山地隆起的過渡區，含礦可能性不大，因此調整了原勘探范圍和面積，將原來圍繞中農礦產資源勘探有限公司東側的反L形設計范圍(勘探面積199 km2)調整為反C形勘探范圍(勘探面積345 km2)，特別是增加了北部約60 km2的區域，后期證明北區是整個礦區的主要鉀鹽儲量區域。根據重力勘探結果，針對較好的重力異常區，在筆者的建議下，該公司規劃了194.8 km2的鉀鹽探礦權，并由筆者親自布置了前13口普查勘探鉆井位置。經過1年多的普查和詳勘，探明氯化鉀儲量約300 Mt。采礦設計由長沙化工設計院承擔，采用旱采回填方式開采，設計一期工程氯化鉀產能500 kt/a。此項目于2010年3月正式動工建設，2012年11月20日試車，2017年至今已形成氯化鉀產能約500 kt/a，目前正常生產中。

總之，4家在老撾進行鉀鹽實際開采的企業，目前2家已經停產，另外2家生產正常，是中國在海外的重要鉀鹽基地。

1.2 取得勘探證的企業

(1)北京普悅老撾投資公司。2012年取得位于老撾萬象盆地的1張探礦證，勘探面積為259.4 km2。經過數年勘探，已探明鉀鹽資源量數十億噸。目前處于可行性研究階段，正在申請采礦證。

(2)老撾海王礦業有限公司。2012年取得位于萬象盆地的1張探礦證，勘探面積174 km2。經過數年勘探，已探明鉀鹽資源量數億噸。目前處于可行性研究階段，正在申請采礦證。

(3)亞洲鉀鹽老撾礦業公司。2014年獲得2個區塊共206 km2的探礦權，經過數年勘探，已探明鉀鹽資源量超過1 000 Mt。

(4)四川龍蟒老撾鉀鹽公司。2012年獲得位于萬象盆地的1張探礦證，勘探面積約180 km2。經過數年勘探，已探明鉀鹽資源量超過1 000 Mt。目前處于可行性研究階段，正在申請采礦證。

(5)云南騰邦老撾鉀鹽公司。2012年獲得位于波里莰塞省的1張探礦證，勘探面積177 km2，鉆探未見礦隨之放棄。2014年又獲得位于萬象盆地的1張探礦證，勘探面積約55 km2，勘探后探明鉀鹽資源量數億噸。目前處于可行性研究階段，正在申請采礦證。

(6)青海鑫帝老撾鉀鹽公司。2012年獲得位于波里莰塞省的1張探礦證，勘探面積161 km2。2012年打了3口鉆井，未見礦。

除了上述我國公司在老撾進行鉀鹽礦勘探開發外，還有1家越南化工公司，2014年已取得了沙灣拿吉省196 km2的探礦權，完成了勘探和采礦設計，鉀鹽資源量數億噸，目前正在招商中。

老撾萬象盆地附近和甘蒙地區鉀鹽礦權分布見圖2和圖3，其中紅色框表示取得采礦權，黃色框表示進入可研階段的探礦權，其他顏色表示處于不同階段的探礦權。

1、2.北京普悅老撾投資公司 4、5.亞洲鉀鹽老撾礦業公司 30.青海鑫帝老撾鉀鹽公司 39、40.東方礦業投資有限公司71、72.中寮礦業開發投資有限公司 74.老撾海王礦業有限公司 103.云南騰邦老撾鉀鹽公司 124.四川龍蟒老撾鉀鹽公司132、133.中國水電礦業(老撾)鉀鹽有限公司圖2 老撾萬象盆地附近鉀鹽礦權分布

11、130.中農礦產資源勘探有限公司75.老撾開元礦業有限公司 133、146.越南化工公司圖3 甘蒙地區鉀鹽礦權分布

2 老撾鉀鹽礦勘探開發中存在的問題

前期我國在老撾進行鉀鹽礦勘探開發的企業走了很多彎路，主要存在鉀鹽開采成本、環保問題和開發中的工程技術難題等。歸根結底是前期地質勘探工作沒有完全到位，導致后期開發過程中出現一系列工程技術問題，從而造成開采成本的增加。另外，恰逢全球鉀鹽市場處于低谷，鉀鹽價格持續走低，使得打算大規模擴產的企業放棄了原有的計劃。

2.1 勘探中存在的問題

老撾鉀鹽礦賦存于地下超過百米深，屬于隱伏礦床，其地表大多為第四紀覆蓋，是廣袤的森林和農田。在這種條件下，傳統的地質填圖方法無法指導找礦，只有物探方法才能取得較好的效果。傳統的物探方法包括重力、磁法、電法、地震、測井等，其基礎是礦體與圍巖存在物性差異。前期對老撾鉀鹽礦的勘探表明，基于重力低異常能夠預測鉀鹽礦富集的有利區域，而地震勘探是探測地下構造的最有效方法，測井可以直接預測鉀鹽含量[3]。

圖4 萬象盆地的構造綱要圖

老撾鉀鹽礦形成于白堊紀，后期遭受強烈的喜馬拉雅構造運動的影響，使得鉀鹽勘探開發存在不少問題，包括地下鉀鹽礦體的變化、水文地質條件等。在老撾勘探10年的經驗表明，地球物理勘探方法是有效的，但必須對地質構造運動有清楚的認識，同時也總結出了一套有效的勘探技術方法組合和流程。現以萬象盆地的某鉀鹽礦為例，說明三維地震勘探的重要意義。三維地震勘探不僅能夠精確描述鉀鹽礦體的橫向變化，而且能夠準確描述斷裂構造，同時還能準確預測鉀鹽礦頂底板巖層的橫向變化，這對后期的采礦設計和大規模開發非常有用。

圖5 三維地震勘探600 m深度水平切片及鉆孔巖芯

紅色區域是鉀鹽礦層，粉紅曲線是伽馬測井曲線圖6 三維地震勘探剖面和伽馬測井約束的鉀鹽礦體外推結果

萬象盆地位于呵叻盆地的西北角，從盆地的構造綱要圖(見圖4)可以看出：該盆地發育北西走向的褶皺，說明其曾受到北東-南西方向的擠壓；同時，盆地的邊緣發育一系列近東西走向的走滑斷裂，說明其總體受力環境是擠壓走滑環境。在宏觀尺度上，印支地塊新生代在印度板塊的擠壓下向東南方向擠出并同時發生15°的順時針旋轉[4]，造成處于其中的呵叻盆地同步發生漂移旋轉；在中觀尺度上，呵叻盆地在這個過程中處于擠壓走滑環境中，對其中的鉀鹽礦產生了巨大的改造，沿著盆地邊緣產生了一系列大型走滑斷裂，這是印支地塊在漂移過程中的差異走滑造成的[5]；在微觀尺度上，老撾鉀鹽礦詳勘中普遍存在著旋轉構造，圖5的三維地震勘探600 mm深度水平切片顯示，在擠壓走滑宏觀構造作用下，相對柔軟的鉀鹽礦層圍繞相對堅硬的石鹽鹽丘存在順時針旋轉現象，鉆探巖芯也發現石鹽層頂部的薄石膏層發生了明顯的柔流。圖6是三維地震勘探剖面和伽馬測井約束的鉀鹽礦體外推結果，說明鉀鹽礦受后期構造擠壓，鉀鹽礦體產生了顯著的塑性變形，背斜頂部鉀鹽礦厚度明顯增大，而向斜區域厚度減小，同時發育多條斷裂。這個勘探精度可以達到誤差3%以內，是鉀鹽礦勘探開發中最有效的勘探方法。這種方法過去廣泛應用于加拿大等地的鉀鹽礦勘探，但在老撾鉀鹽礦勘探中，目前只有北京普悅投資有限公司實施了約30 km2的三維地震勘探。

2.2 開發中存在的問題

開發中的主要問題包括兩個方面，一是尾礦回填，二是成本控制。對尾礦回填問題，前期中農礦產資源勘探有限公司和北京普悅老撾投資有限公司都進行了詳細研究，制定了一套完整的低成本方案，已在中農礦產資源勘探有限公司鉀鹽開采中進行了應用和驗證。對成本控制問題，老撾鉀鹽的開發成本必須在不高于國際鉀鹽主流開發平均成本的條件下才能大規模開發。老撾鉀鹽礦主體是光鹵石礦，平均品位約是世界主流鉀石鹽平均品位的一半，這是其明顯劣勢。但老撾鉀鹽礦也有其優勢：一是埋藏深度淺，開采成本低；二是厚度大，可以多層開采，也能降低成本；三是光鹵石中含有豐富的溴素和鎂元素，綜合回收利用能降低鉀鹽開發成本。但老撾鉀鹽礦埋藏深度淺同時帶來采礦頂板的穩定性問題。事實上，只要前期勘探工作做得扎實，應用高精度三維地震勘探可以準確描述頂板的穩定性，并通過合理的回填得到解決，三維地震和電阻率勘探對存在的水文地質問題也能夠很好地解決。

2.3 勘探開發中取得的經驗

筆者近13年作為6家公司的技術顧問，在老撾鉀鹽礦勘探過程中積累了豐富經驗(見圖7)。即勘探開發過程一定要遵循科學規律，循序漸進。必須先把地下的地質情況了解清楚，才能進入開發階段。而了解地下地質情況更需要先實施比較有效的高精度重力掃描工作(比例尺1∶50 000，重點地區加密至1∶25 000)，推斷控制有利的含礦范圍；然后針對重力異常進行普查鉆探，控制含礦范圍并推斷333+334資源量；再根據普查結果在重點區域實施詳勘鉆探，確定331+332工業儲量；接著需要針對首采區實施三維地震勘探，詳細掌握地下礦體和圍巖及斷裂的分布等地質特征，因為該區域受新生代印度-歐亞板塊碰撞的強烈改造，地下構造變化十分劇烈，這一步是非常必要的；最后進入采礦設計階段。勘探過程中還需重視鉆孔的測井工作，特別是自然伽馬測井、井陘測井、電阻率測井等。

圖7 老撾鉀鹽礦經濟有效的勘探方法

3 結語

經過前期不斷的摸索，對老撾鉀鹽礦勘探開發中存在的關鍵問題都找到了對應的科學解決方案。總之，勘探開發需要遵循勘探科學規律，物探先行，確定含礦有利區帶，然后逐步實施普查和詳查，在采礦之前實施三維地震勘探。無論勘探還是開發，都需要循序漸進，聽取專家建議，不能冒進。

雖然目前在老撾只有約750 kt/a的氯化鉀中試產能，但隨著鉀鹽市場的復蘇，老撾鉀鹽開發成本也在逐步降低。由于儲量巨大，而且正逢中國“一帶一路”建設，老撾鉀鹽開發公司都在計劃擴大產能。相信在鉀鹽工作者的努力下，老撾會成為中國海外重要的鉀鹽供應基地。