青海柴達木盆地鹽湖資源保障能力分析與對策研究

王振東，時 貞，童海奎，任 鑫，石海巖

(1.自然資源部高原荒漠區戰略性礦產勘查開發技術創新中心，青海 西寧 810001;2.青海省地質調查局，青海 西寧 810001)

0 引 言

青海柴達木盆地鹽湖資源種類齊全，富含鉀、鋰、鎂、硼、鈉、溴、碘、銣等，根據《2020年全國礦產資源儲量統計表》數據，青海鉀鹽(氯化鉀)、鋰礦(氯化鋰)、鎂鹽(氯化鎂和硫酸鎂)保有資源儲量居全國首位，鹽礦(氯化鈉)和硼礦(氧化硼)保有資源儲量分別居全國第二位和第三位[1]，柴達木盆地鹽湖資源儲量在全國占有絕對優勢。當前青海鹽湖資源開發已建成“鎂、鋰、鉀”三大工業基地和“鉀、鈉、鎂、鋰、氯”五大產業集群，尤其是鉀肥生產量和銷售量在全國占比較高，對保障國家糧食安全發揮了重要的支撐作用。鋰被稱為“21世紀的新能源”，是國防尖端工業和新能源電池領域的重要原料，近些年青海鹽湖鹵水提鋰工業化進程發展較快，今后有望成為國內鋰資源供給的最大來源，對提升我國新材料、新能源等多個重要產業在全球的戰略競爭力，助力實現碳達峰、碳中和目標具有重大意義。2016年以來，習近平總書記在參加十三屆全國人大四次會議青海代表團審議和兩次考察青海時強調，鹽湖是青海最重要的資源，要結合青海優勢和資源，貫徹創新驅動發展戰略，加快建設世界級鹽湖產業基地，這為新發展階段青海鹽湖資源勘查開發利用與保護、可持續發展指明了前進方向，提供了根本遵循。

1 鹽湖資源概況

柴達木盆地是我國主要的鹽湖資源富集區，盆地內分布有面積大小不一的鹽湖33個，現階段主要開發利用的鹽湖資源有鉀鹽、鋰礦、鎂鹽、鹽礦、硼礦。根據資源特點和地理位置可分為東部、中部和西部三個區域：東部以鹽礦為主，包括柯柯鹽湖、茶卡鹽湖和柴凱鹽湖；中部以鉀鹽、鋰礦、鎂鹽、硼礦為主，包括察爾汗鹽湖、東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖、馬海鹽湖、大柴旦鹽湖、小柴旦鹽湖；西部以鉀鹽、鋰礦為主，包括尕斯庫勒鹽湖、大浪灘鹽湖、察汗斯拉圖鹽湖、昆特依鹽湖、牛郎織女鹽湖。根據《截至二○二○年底青海省礦產資源儲量簡表》數據，青海省鉀鹽累計查明資源儲量10.30億t，保有資源儲量7.77億t；鋰礦累計查明資源儲量1 787.46萬t，保有資源儲量1 418.63萬t；鎂鹽累計查明資源儲量62.90億t，保有資源儲量51.40億t；鹽礦累計查明資源儲量3 540.28億t，保有資源儲量3 531.63億t；硼礦累計查明資源儲量4 210.27萬t，保有資源儲量1 732.11萬t[2]。

柴達木盆地鹽湖資源按賦存深度分為淺層和深層。淺層主要為地表鹽湖晶間鹵水型礦床，固液并存，賦存深度為0～200 m，鉀、鈉、鎂、鋰、硼品位高；深層分為“砂礫型”孔隙鹵水和背斜構造裂隙-孔隙鹵水型礦床，賦存深度>200 m，均以液體為主，其中，“砂礫型”孔隙鹵水成礦元素簡單，以鉀元素為主；背斜構造裂隙-孔隙鹵水成礦元素復雜，富含鉀、鋰、硼等元素，伴生溴、碘、銣、銫等元素，鎂元素含量低。 《青海省礦產資源潛力評價成果報告》 預測，柴達木盆地淺層鹽湖資源量鉀鹽6.74億t、鋰礦0.24

圖1 柴達木盆地鹽湖資源勘查開發總體布局示意圖Fig.1 General layout diagram of exploration and exploitation for the salt lake resources in Qaidam Basin

億t、硼礦0.27億t;深層鹽湖資源量為鉀鹽8.01億t、 鋰礦0.48億t、 硼礦1.21億t[3]， 資源潛力評價結果反映出柴達木盆地內鉀、 鋰、 硼資源前景廣闊。

2 鹽湖資源勘查開發現狀

2.1 勘查現狀

1) 淺層鹵水勘查。柴達木盆地淺部鹽湖資源多集中于第四系現代鹽湖，分液體和固體兩種類型。淺部鹽湖資源地質勘查工作始于1957年，先后在察爾汗鹽湖、大浪灘鹽湖、昆特依鹽湖、馬海鹽湖、尕斯庫勒鹽湖、一里坪鹽湖、大柴旦鹽湖、小柴旦鹽湖、茶卡鹽湖、柯柯鹽湖等地開展了鹽湖資源找礦勘查工作。1982—1990年開展了第二輪鹽湖資源普查，主要對大浪灘鹽湖、昆特依鹽湖、察汗斯拉圖鹽湖、尕斯庫勒鹽湖、大風山鹽湖、馬海鹽湖等礦床進行了普查和局部詳查工作。第三輪鹽湖資源勘查自1998年開始，先后在東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖、馬海鹽湖、尕斯庫勒鹽湖、大鹽灘鹽湖、大柴旦鹽湖、察爾汗鹽湖、大浪灘鹽湖等地區開展了詳查和補充勘探等工作，基本查明了柴達木盆地內各主要鹽湖的資源儲量、開采技術條件等，為礦區開發提供了詳實的地質依據。經過三輪鹽湖資源勘查工作，柴達木盆地內第四系淺部鹽湖資源已全面評價，除少量礦區勘查程度為普查外，其余礦區勘查程度均達到詳查及勘探。

2) 深層鹵水勘查。柴達木深層鹽湖資源主要賦存于中西部各主要凹地第四系松散巖類的孔隙和新近系背斜構造區巖層裂隙孔隙中。自1999年開展國土資源大調查以來，特別是隨著近年來“青海省358地質勘查工程”“青海省找礦突破戰略行動”的推進和實施，柴達木盆地西部深層鹵水找礦取得重大進展，在大浪灘鹽湖、察汗斯拉圖鹽湖、昆特依鹽湖、馬海鹽湖等地發現的“砂礫型”鹵水鉀鹽礦初步累計估算預測氯化鉀資源量約7.31億t[4]，資源潛力巨大。 在南翼山等背斜構造區發現了較好的鋰、鉀、硼找礦靶區，開拓了柴達木盆地新的找礦空間，展示了良好的找礦前景。柴達木盆地西部有望成為我國最大鉀肥生產基地察爾汗鹽湖的后備資源接替區。

2.2 開發現狀

柴達木盆地鹽湖資源開發歷史久遠。早在東漢以前,青海的湖鹽便被當地居民采挖，其后一直有小規模和零星開采，主要開采茶卡鹽湖的鈉鹽。到清朝后期,除開采鈉鹽以外，還少量開采硼礦、石膏、天然堿等。1949年以后，鹽湖資源開發開始走向規模化生產，自1950年開始，先后在茶卡鹽湖、柯柯鹽湖生產鈉鹽，在大柴旦鹽湖開采硼礦，在察爾汗鹽湖建廠生產鉀肥。柴達木盆地鹽湖資源開發經過70年的發展，基本形成了鉀鹽、鈉鹽、鎂鹽、鋰鹽、氯堿五大產業群。

目前大部分鹽湖礦山以鉀鹽開發為主，綜合利用鋰、硼、鈉、鎂等共伴生元素，少數礦山分別以鋰礦、鎂鹽、硼礦、鹽礦開發為主。鉀鹽生產以察爾汗鹽湖為主，其次為西臺吉乃爾鹽湖、馬海鹽湖、大浪灘鹽湖、昆特依鹽湖、尕斯庫勒鹽湖等，鉀鹽產品主要有氯化鉀、硫酸鉀，“十三五”期間年均鉀肥(折合氯化鉀)產量為812.89萬t。鋰礦生產主要在察爾汗鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖、東臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖，鋰礦產品主要有碳酸鋰，“十三五”期間年均碳酸鋰產量為2.996萬t。鎂鹽生產以團結湖為主，鎂鹽產品主要有氫氧化鎂，“十三五”期間年均鎂鹽產量為36.35萬t。硼礦生產主要在大柴旦鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖，硼礦產品主要是硼酸，“十三五”期間年均硼酸產量為4.593萬t。鹽礦生產主要在茶卡鹽湖、柯柯鹽湖及察爾汗鹽湖達布遜礦區，鹽礦產品主要有食用鹽、工業鹽、純堿，“十三五”期間年均鈉鹽氯化鈉產量為138.03萬t[5]。

3 現有鹽湖資源保障能力分析

鹽湖資源的保障程度依據可采儲量結合目標產能對比剩余服務年限分析得出。可采儲量以探明資源量+控制資源量+推斷資源量×系數為基礎，按照鹽田回采率計算確定，保有資源量為探明資源量、控制資源量、推斷資源量三者之和，計算可采儲量時，探明資源量、控制資源量取可信度系數為1，推斷資源量取可信度系數為0.8[6]，可采儲量計算見式(1)。

Q可采=(探明資源量+控制資源量+推斷資源量×0.8)×ε回采

(1)

式中：Q可采為可采儲量；ε回采為開采回采率。

剩余服務年限以可采儲量為基礎，按照不同生產規模和綜合回收率計算確定，剩余服務年限計算見式(2)。

t=(Q可采/β×ε回收)/A

(2)

式中：t為服務年限；Q可采為可采儲量；β為產品品位；ε回收為選礦回收率；A為生產規模

1) 鉀資源保障程度。根據《青海省礦產資源開發綜合利用調查評價報告(2020年)》數據，柴達木盆地氯化物型鹽湖鉀鹽開采回采率平均達87%、選礦回收率平均達63%[7]，計算得出柴達木盆地鉀鹽可采儲量4.63億t。按《青海建設世界級鹽湖產業基地行動方案(2021—2035年)》規劃產能1 000萬t/a計算，靜態保障年限為28 a，保障程度中等偏下。

2) 鋰資源保障程度。柴達木盆地鹽湖鋰礦開采回采率平均達72%、選礦回收率平均達62.5%[7]，計算得出柴達木盆地鋰礦(氯化鋰)可采儲量917.21萬t，折合為碳酸鋰797.97萬t。按《青海建設世界級鹽湖產業基地行動方案(2021—2035年)》規劃產能18萬t/a計算，靜態保障年限為30 a，保障程度中等偏下[6]。

3) 硼資源保障程度。柴達木盆地鹽湖硼礦開采回采率平均達80%、選礦回收率平均達95%[7]，計算得出柴達木盆地硼礦可采儲量1 238.05萬t。按《青海建設世界級鹽湖產業基地行動方案(2021—2035年)》規劃產能14萬t/a計算，靜態保障年限為61 a，保障程度高[6]。但高品位固體硼礦已基本消耗殆盡，目前可開采利用資源儲量多為低品位固體硼礦和液體硼礦，開采技術尚未取得突破，開發利用難度較大。

4) 鈉資源保障程度。柴達木盆地鹽湖鈉礦開采回采率平均達91%、選礦回收率平均達83%[5]，計算得出柴達木盆地鹽礦可采儲量2 823.60億t。按《青海建設世界級鹽湖產業基地行動方案(2021—2035年)》規劃兩堿產能500萬t，折合成氯化鈉約900萬t/a計算，靜態保障年限為30 745 a，保障程度很高[6]。

5) 鎂資源保障程度。柴達木盆地鹽湖鎂礦開采回采率平均達82%、選礦回收率平均達61%[7]，計算得出柴達木盆地鎂鹽可采儲量36.44億t。按《青海建設世界級鹽湖產業基地行動方案(2021—2035年)》規劃金屬鎂產能30萬t，折合成氯化鎂約120萬t/a計算， 靜態保障年限為889 a， 保障程度很高[6]。

4 存在問題

4.1 鹽湖資源接續保障問題突出

我國鉀鹽資源缺乏，全國鉀鹽資源儲量占全球總量比例約為6%，對外依存度在52%左右。鋰礦資源儲量占全球總量比例約為7%、硼礦資源儲量占全球總量比例僅為2%，鋰礦、硼礦對外依存度高達80%以上[8]。建設鹽湖資源產業基地對鉀鹽、鋰礦、硼礦等資源需求將會不斷上升，青海鹽湖資源經過幾十年開發，淺層鹽湖資源已消耗部分儲量，且鹽湖資源固液相并存，未根據儲鹵層特征開展過系統核查保有資源儲量和可采儲量工作，各開發礦區固液相資源實際消耗量、實際保有量，特別是可采資源儲量不明。柴達木盆地西部發現的深層松散巖類孔隙鹵水和背斜構造區巖層裂隙孔隙鹵水資源潛力巨大，但受勘查成本高、施工難度大等條件制約，對鹽湖接續資源深層鹵水的勘查力度及可利用性評價研究不足，鹽湖資源接續保障問題突出。

4.2 鹽湖資源綜合利用率不高

鹽湖資源組分豐富、種類齊全、富含多種礦產，但目前多數鹽湖以開發鉀鹽為主，鋰、硼、鎂、溴、碘、銣等共伴生資源綜合利用效率不高。對低品位、低滲透性、低溶解度固體鉀鹽礦的開發利用和溶解轉化率提升研究不足[9]，低品位硼礦的高效提取有待進一步攻關。受鹵水組分鎂鋰比高、提鋰工藝復雜等因素影響，鋰礦資源規模化開發程度有待提升。

4.3 鹽湖資源保護利用與儲備體系尚不健全

近年來鉀肥產業快速發展，產量逐年增長，導致鹽湖鹵水開采量快速增長，鹽湖鹵水水位下降幅度較大，淺鹵水減少速率較快，部分湖區鹵水品位逐漸降低，資源品質逐年下降。目前鹽湖礦山對鹽湖資源動用量及鹵水組分、水位降深、鹵水品位變化缺乏統一的監測管理，除個別礦山建立了鹵水資源動態監測平臺，多數中小型礦山尚未建立鹵水資源動態監測系統，對鹽湖資源保護利用監督體系不夠健全。同時對鹽湖資源儲備體系的建設也尚不完善，長此以往，鹽湖資源可持續利用將難以為繼。

5 提升鹽湖資源保障與接續儲備能力的實現路徑

5.1 加快接續資源選區評價工作

1) 針對開發礦區淺層鹽湖資源，開展柴達木盆地第四系現代鹽湖可采儲量現狀調查，對鉀、鈉、鎂、鋰、硼、溴、碘等鹽湖資源的保有資源儲量現狀進行調查摸底。根據不同地區、不同鹵水化學類型、不同儲鹵層條件建立相應的評價方法，對現存可采儲量進行評價，查清可采資源儲量。

2) 繼續加強深層鹵水勘查及可利用性評價，在柴達木盆地西部進一步優選深層鹵水勘查靶區，選擇成礦條件有利、找礦前景好的地區開展“增儲”工作。同時開展第四系“砂礫型”深層孔隙鹵水和古近紀-新近紀背斜構造深層鹵水資源潛力的科學論證工作，基本查明深層鹵水的賦存規律，鹵水水動力、品位、水位變化規律等情況，摸清深層鹵水資源稟賦特征，科學指導鹽湖資源接續選區。

3) 積極推進深層鹵水開發利用條件研究，加快深層鹵水開發利用進程，提高深部鉀鋰資源利用效率，打造鹽湖資源開發的接續地。

5.2 加強鹽湖資源綜合高效利用

1) 積極申報國家重點研發計劃項目，設立省級重大科技專項重點項目，吸引國內外頂級科研團隊，全方位、多層次推進鹽湖資源利用與保護的關鍵核心技術攻關。針對不同類型和不同資源稟賦的鹽湖，“因地制宜”選擇產品結構體系和工藝路線，鼓勵鹽湖礦山積極引進和推廣適合鹽湖水化學類型的先進選礦方法、技術、生產工藝和設備，加強共性技術和先進技術的集成研究，采用多種工藝配合，強化關鍵技術攻關，提高資源綜合利用效率及水平。

2) 加強鉀、鋰、鎂、硼、鈉等鹽湖共伴生資源的綜合評價與綜合利用。鉀資源加強低品位、低滲透性、低溶解度高效利用技術攻關，提高“固液轉化率”；鋰資源加快突破鹽湖提鋰技術，以完善高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰生產工藝為重點，優化碳酸鋰生產工藝，提升鹽湖鹵水提鋰綜合回收率；硼資源突破低品位硼礦高效提取關鍵技術；鹽湖稀散元素突破溴、碘、銣等分離提取技術，實現溴、碘、銣稀散元素提取加工，支撐新材料產業發展。

3) 針對當前鹽湖資源開發中鎂、鈉“產能過剩”的問題，加強資源高效利用研究，充分利用鹽湖鎂、鈉資源優勢，推動鎂產品向鎂合金材料、鎂基土壤修復材料、鎂基儲能材料等方向延伸，鈉向醫藥級鈉鹽加工、鈉離子電池等方向研發，拓展鈉資源利用新領域發展，提升鎂、鈉資源附加值。

5.3 健全鹽湖資源保護利用與儲備體系

1) 鹽湖礦山要加強鹽湖資源開發中對鹵水水位和品位變化動態監測管理，建立健全鹵水資源動態監測系統。

2) 鹽湖資源開采要堅持“以水定產、以資源定產”，各鹽湖礦山要針對每個開發區段鹵水開采技術難易程度和開采時期，嚴控鹵水開采最大降深，并根據各鹽湖保有資源儲量、水資源實際和鹵水開采水位降低下限，按照礦山開采規模與礦床(區)資源儲量規模相適應的原則，科學合理控制開采總量。

3) 建立鹽湖礦山與科研院所“產學研”合作機制，加強對暫不能綜合開發利用的礦產品及含有用組分的尾礦資源保護研究，提出綠色環保技術路線，有效保護鹽湖資源。

4) 探索建立鹽湖資源鉀鹽、鋰礦、硼礦等緊缺礦產儲備體系，積極融入國內國際雙循環，發揮青海鹽湖資源優勢對產業鏈企業的吸引集聚作用，對接國內外市場，加大產業合作力度，對于開發前景較好的國家或地區，可通過合資開采和購買產能等方式獲取資源。對于現代鹽湖型鹵水資源豐富但勘查開發程度較低的國家或地區，可鼓勵地勘單位及企業“走出去”，利用資金和技術的相對優勢建立合作，拓寬鉀鹽、鋰礦、硼礦資源來源渠道。通過合理調控內部資源開采總量、拓展外部資源渠道、合資和購買產能等方式，構建鹽湖資源儲備體系，支撐建設世界級鹽湖產業基地，保障國內對鹽湖資源的安全供給需求。