察尔汗盐湖霍布逊区段资源开采过程中储卤层系统变化特征研究

柴达木盆地察尔汗盐湖赋存储量可观的低品位固体钾盐矿, 其主要的开发方式为液化开采。本文对比分析了霍布逊区段盐湖资源大规模开采前(2004年)和开采后(2011年和2019年)典型钻孔岩芯孔隙度、固体钾矿含量、卤水组分变化特征, 评价了钾盐液化开采效率。结果表明: 由于大规模采卤使得大量高矿化度卤水被带出, 而低矿化度水体补给储卤层孔隙并溶解盐层中盐类矿物, 使得储卤层孔隙率有逐渐增大趋势; 卤水中主要组分KCl和NaCl浓度均出现降低现象, 而MgCl2则出现增加趋势, 这主要与补水工程及补给水体中兑卤有关。在这期间, 卤水矿中KCl品位下降幅度要小于固体矿床KCl品位下降幅度, 说明卤水溶解了石盐层中大量固体低品位钾矿, 提升了其KCl品位。本次研究对于优化霍布逊区段固体钾盐液化开采方案具有重要的指导意义。     

青海马海盐湖低品位固体钾矿室内溶矿实验研究

柴达木盆地马海盐湖浅部赋存有储量可观的低品位固体钾盐资源,通过水溶开采即固液转化的方法为企业10万吨/年的钾肥生产提供了资源保障。随着水溶开采工作的持续进行,目前马海钾矿区北部浅部固体钾矿的品位进一步降低,给盐田和选矿工艺的调整带来极大挑战。为使这部分资源得以充分利用,本文以马海盐湖钻孔9-13和9-3附近埋深0～3m的固体钾矿样品为研究对象,系统开展了室内溶矿模拟实验。实验结果表明:(1)在固体钾矿KCl品位较低时,适当提高溶剂的波美度,有利于K⁺的溶出,提高溶出液中K⁺的浓度。(2)溶剂中Na⁺的浓度太低会溶解盐层骨架,而Na⁺的浓度太高会导致结盐,生产中应根据钾矿层的实际情况,以满足溶出液K⁺浓度含量达标为准调整溶剂的波美度。(3)随着马海矿区固体钾矿品位持续降低,当K⁺的浓度达到盐田生产要求时,钠盐池卤水中Na⁺的浓度会明显增加,卤水中SO₄^2-相对浓度也相应增加,钠盐池阶段析出的石...     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐液化前后物质组成对比及意义

察尔汗盐湖钾矿是中国最大的钾盐矿床,别勒滩位于察尔汗盐湖的最西端,目前正通过液化技术在别勒滩区段的固体钾盐层中提取钾资源。文章通过野外钻孔采集样品和室内系统的岩矿鉴定、X射线衍射、扫描电镜和化学成分分析,研究了含钾地层液化前、后的石盐和主要钾盐矿物的特征,对常量、微量元素进行了测定。得出的结论是：液化前和液化后主要钾盐矿物都是钾石盐、光卤石和杂卤石,其中杂卤石为最主要的钾盐矿物;液化前和液化后,富集程度高的微量元素为I、B和Li,可见别勒滩区段伴生元素I、B和Li具有开采潜力。通过计算得知此区段埋深22.42 m以上液化前w(KCl)平均为2.15%,液化后w(KCl)平均为1.68%,计算预测溶出的KCl资源量约为5 374万吨;埋深4.1 m以上液化前w(KCl)平均为2.23%,液化后w(KCl)平均为1.71%,计算预测溶出的KCl资源量约为1 087万吨,证明了液化法开采别勒滩地区固体钾盐经济可行。     

察尔汗盐湖低品位固体钾矿液化开采的现场试验研究探讨

青海察尔汗干盐湖赋存有大量的低品位固体钾盐,最佳的开采方法应是使用低钾的溶剂去溶解盐层中的固体钾盐,使固相钾转化为液相钾,然后将富钾卤水抽取到盐田。作者在察尔汗盐湖别勒滩区段1 km²的研究区上,通过100天的溶解驱动野外试验,获得大量的水动力和水化学数据,在此基础上,分析研究注入的卤水溶剂在溶解驱动过程中,水动力场和水化学场的变化,并应用Pitzer理论计算了代表性样品中含钾矿物的活度积,以评价溶矿效果。研究表明,涩聂湖湖水作为溶解驱动的溶剂,溶解钾矿物效果明显,值得进一步开展工程化研究。     

现代盐湖低品位固体钾盐溶矿数值模拟研究——以察尔汗盐湖别勒滩矿区为例

察尔汗盐湖拥有2.96亿t低品位固体钾盐,这些资源相当于一个超大型钾矿.通过溶解转化技术将其转化成与盐层晶间卤水组成相似的富钾卤水,方可利用.本文采用PHREEQC软件对察尔汗盐湖低品位固体钾盐溶解转化过程进行了反向模拟,旨在定量研究该溶矿过程.通过模拟计算出了溶矿过程中主要矿物相的转移量,结果表明:溶矿过程中,每1 mmol L溶液中石膏析出量在10.85～12.97 mmol之间,石盐的溶解量在494.2～1616 mmol之间,杂卤石的溶解量在0.63～3.119 mmol之间,光卤石的溶解量在4.732～380.2 mmol之间,钾石盐的溶解量在63.64～387.6 mmol之间,方解石的溶解量在0.141～0.381 mmol之间,NaX与MgX2发生的离子交换量在101.1～918 mmol之间.察尔汗盐湖地层中的主要钾盐矿物为杂卤石、光卤石和钾石盐,溶矿过程中这些矿物的溶解使溶液中K+含量不断增加,不同溶矿区域液相中K+浓度增加量不同,是盐层地质构造差异及钾盐矿物分布不均匀造成的;推测杂卤石的溶解是造成微量石膏析出的主要原因;溶剂含有浓度较高的MgCl2,NaCl与MgCl2之间同离子效应及阳离子交换作用共同影响着液相中石盐的溶解度.     

新疆罗布泊盐湖深部钾盐找矿新进展

罗布泊是世界最大干盐湖之一,罗布泊超大型钾盐矿床从1995年发现至今,经历了找钾远景预测、勘查、系统科学研究、扩大找矿及开发利用快速推进的过程,浅部(200m以浅)钾盐资源量已基本查明,但没有一个穿透第四系的较深地质科学钻井。通过区域气候条件、盐类矿物分布、碎屑岩层储卤等方面与柴达木盆地西部的对比分析以及罗布泊地堑式断陷带储卤的发现,提出罗布泊深部具有钾盐成矿远景。在罗布泊罗北凹地西北部实施盐湖深部钾盐找矿第一深井(LDK01井),首次发现钾芒硝、钾锶矾、红钾铁盐等盐类矿物;在深部地层碎屑岩层中发现钾盐矿物钾石盐、光卤石等,地层中KCl含量高达2.86%,揭示地层深部存在低品位固体钾矿,确定为一种新类型钾矿,即碎屑岩型钾矿,为罗布泊深部钾盐找矿拓展了方向和空间;深层碎屑岩地层储集卤水,卤水KCl平均品位1.50%,揭示出罗布泊盐湖深部存在富钾卤水。重力探测发现罗布泊盆地西部发育次级凹地,初步确定凹地中心第四系沉积厚度大于1200m。结合地质分析,预测库鲁克塔格山前断陷盆地和罗北盆地为进一步寻找深部隐伏钾盐矿床的重要靶区。综合遥感、物探、物性特征等资料及研究成果,估算罗北凹地深部钾盐预测资源量为1.60×108t,并提出罗北凹地西部及附近区域的深部地层中还蕴藏有丰富的钾盐资源,罗布泊深部找钾潜力巨大。该成果对深化认识罗布泊盐湖的形成演化及满足钾肥生产企业大规模开发均具有重要意义。     

柴达木低品位固体钾矿溶解转化实验及应用前景①

柴达木盆地是中国盐湖钾盐的聚集地,含水层骨架中含有数亿吨低品位固体钾矿,开发出这些低品位固体钾盐对增加国内钾肥供给,保障粮食安全具有重大意义。为此青海盐湖工业股份有限公司历经十年开发出低品位固体钾盐的浸泡式溶解转化方法,试验表明,固体钾盐的溶解转化率随固体钾品位的增加而增加,累计溶解转化率为56%～98%,该技术在柴达木多个盐湖得到推广应用,察尔汗盐湖保有固体钾盐达2.96亿t,平均品位(KCl)1.24%,根据试验数据回归分析溶解转化率77%,可溶解转化出钾盐(KCl)约2.28亿t。柴达木盆地盐湖保有3.43亿t固体钾盐,平均品位(KCl)1.25%,溶解转化率78%,可溶解转化出钾盐(KCl)2.68亿t,大幅度增加了钾盐储备量。     

察尔汗盐湖单级与增程驱动溶解固体钾矿试验对比研究

钾盐是一种重要的战略矿产资源,为了合理开发利用察尔汗盐湖的低品位钾矿,在察尔汗盐湖开展了两次野外现场溶矿试验。本文以两次野外现场试验监测数据为基础,对比分析了两次野外溶矿试验的等水位线图、水位剖面曲线、典型孔位与典型剖面的K~+浓度变化,各项指标表明,增程驱动溶矿模式达到了预期试验目的,其溶矿效果优于单级驱动溶矿模式。     

四川盆地三叠系液态钾矿成因问题研究

四川盆地液态钾矿以地下卤水形式赋存于地下３０００ｍ的三叠系嘉陵江组及雷口被组碳酸盐储层中。卤水浓度较高，其中Ｋ含量异常高，Ｂｒ，Ｉ，Ｂ，Ｌｉ等已超过综合利用品位。富钾卤水为沉积变质和钾盐溶滤的复合成因。这成为四川盆地寻找液态钾矿资源的重要理论依据，并为该区含钾盐类的存在提供了有价值的线索。     

新疆罗布泊钾盐矿床成因类型探讨

钾盐矿床产于蒸发岩建造中,是含盐盆地发育过程最后阶段的产物.据已往成果及盐类矿物提供的新资料认为罗布泊以卤水钾矿为主,已查明钙芒稍储钾潜卤水承压卤水钾矿床为一种新类型钾盐矿.此外,深层碎屑岩储钾卤水钾矿层及光卤石——泻利盐沉积和杂卤石沉积交代型固体钾盐矿均是有待进一步查证的稀有类型钾矿.深入研究罗布泊钾盐矿床成因,将有...     

青海察尔汗盐湖固体钾盐物质组成及意义

察尔汗盐湖为我国目前最大的钾肥产地。根据钾盐层的矿物组成可以确定钾盐开发的难易程度以及化学组成可以确定钾盐富集层位并可对资源量进行估计的原则,通过在察尔汗盐湖别勒滩区段和察尔汗区段野外系统取样和室内的分析测试,研究了固体钾盐层的矿物组成、化学组成和物理参数。结果表明,别勒滩区段钾盐层最主要的钾盐矿物是杂卤石,其矿物晶形完好,排列紧密,表明液化开发至"中期阶段"即可利用,此段22.42 m以上钾盐的资源量约为2.5亿吨,主要赋存层位为断续的5段;察尔汗区段钾盐层最主要的钾盐矿物为光卤石,其矿物晶体排列疏松,表明液化开发到"晚期阶段"才可利用,察尔汗盐湖3区段3.55 m以上资源量共约为0.89亿吨,钾盐的主要赋存层位为浅表的60 cm以浅的盐层。对该区段钾盐的物理参数进行探讨,为察尔汗盐湖的进一步研究和固体钾盐的开发提供了新资料。     

察尔汗盐湖固体钾盐溶解对溶剂注入速率响应机制研究

察尔汗盐湖浅部储卤层赋存有储量可观的固体钾盐资源, 目前正处于溶解液化开采阶段。储卤层中固体钾盐矿物溶解及储卤层结构变化特征受到溶剂注入速率控制, 但其控制机制尚不明确。本文以察尔汗盐湖浅部储卤层典型钻孔岩芯为研究对象, 通过开展室内岩芯柱渗流模拟实验, 研究岩芯在三种流速条件下储卤层渗透系数和固体钾盐矿物溶出的变化规律。结果表明: (1)随着注入溶剂速率的增大, 岩芯渗透系数呈现逐渐增大的趋势, 渗出液中钾离子浓度呈现持续减小的趋势, 但在流速改变的时间节点处, 岩芯渗透系数和其对应溶出液中钾离子浓度均出现异常增加现象。矿物的溶解引起储层孔隙度增加, 而溶剂流速的改变会导致松散盐类矿物颗粒重组。(2)储卤层岩芯固体钾盐矿物溶解受到溶剂注入速率的影响明显。注入速率增加引起矿物颗粒重组以及滞留孔隙高浓度水体释放是造成渗出液中K+浓度短暂性升高的主要原因。本次实验研究对于研究区低品位固体钾盐的水溶开采具有一定理论指导意义。     

柴达木盆地别勒滩杂卤石矿床特征及其沉积环境研究

别勒滩是青海察尔汗盐湖固体钾矿的主要分布区段,也是企业固转液开采和生产钾盐的主要矿区,该区段分布着大面积的杂卤石矿(K₂Ca₂Mg[SO₄]₄2H₂O)。文章利用2022年察尔汗盐湖储量核查项目获得的岩芯样品和钻孔资料,通过系统的分析测试,开展别勒滩杂卤石成矿特征及沉积环境研究。文章首次查明别勒滩区段杂卤石矿床分布面积超过150 km²,平均厚度0.8 m,w(K₂SO₄)平均大于5%,计算获得K₂SO₄资源量2089.79×10⁴t。研究认为,别勒滩杂卤石形成于钾石盐、光卤石析出阶段的高浓缩盐湖相沉积环境,周期性淡化带入的大量Ca²⁺和SO₄^2-与卤水中含量较高的K⁺、Mg²⁺离子反应形成了杂卤石矿层。别勒滩杂卤石矿层具有较好渗透性和给水...     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段杂卤石成因及其成钾指示意义

别勒滩区段位于青海察尔汗盐湖西部,前人认为察尔汗盐湖固体钾盐矿物以光卤石为主,在别勒滩区段西部发现有杂卤石,但并未引起足够重视,对杂卤石成因未做详细研究。本文通过对别勒区段七个钻孔样品的矿物鉴定及地球化学分析,发现别勒滩区段杂卤石以原生和准同生交代方式赋存,且以后者为主,多交代石膏等硫酸盐矿物产出,少量出现交代石盐现象。杂卤石主要分布于别勒滩中西部地区,整个别勒滩区段自西向东出现了以杂卤石为主渐变为以钾石盐—光卤石为主的分布规律。结合别勒滩区段晶间卤水的补给条件,研究认为别勒滩区段杂卤石形成是涩聂湖硫酸镁亚型湖水与先期形成的盐类矿物发生交代反应的结果。别勒滩地区杂卤石作为典型的陆相成因,对研究海相蒸发岩矿床中普遍存在的杂卤石成因具有一定的对比借鉴意义,海相蒸发岩矿床中的杂卤石可能是盆地形成的内陆盐湖湖水与早期沉积的盐类矿物发生交代反应形成,对寻找海相钾盐有一定的指示意义。     

新疆罗布泊盐湖卤水资源综合开发研究

罗布泊盐湖赋存有丰富的含钾硫酸镁亚型卤水,现已探明仅罗北凹地区段孔隙度储量2.67×109t(折合KCl),属特大型钾盐卤水矿藏,是生产硫酸钾的理想原料;此外,卤水中含有丰富的钠、镁、锂、硼等资源,综合回收利用价值较大。本文针对罗布泊盐湖卤水资源,在有效利用盐湖钾资源同时,加快其他共生资源的综合开发进程,将新疆罗布泊盐湖资源开发建设推向持续、合理、有效、高值的循环经济发展的道路,为国家西部经济开发做出贡献。     

新疆罗布泊盐湖氢氧锶硫同位素地球化学及钾矿成矿物质来源

罗布泊罗北凹地第四系上部盐层中蕴藏丰富的卤水,卤水中则富含钾（ＫＣｌ平均品位为１．４０％）。文章通过对罗布泊卤水氢、氧、锶及硫同位素等分析及与塔里木盆地（河流）、柴达木盆地等地区对比研究,确定了罗布泊富钾卤水源于地表水,可能主要是塔里木盆地南北缘河流水;卤水中的硫钾等物质组分主要来源于南天山、塔里木盆地西北、西南部中新生代石膏钙芒硝石盐矿床或地层及其古代地层卤水。由于第四纪期间塔里木盆地西部抬升。     

综合物探在柴达木盆地盐湖深层卤水钾矿勘查中的应用

青海省柴达木盆地是著名的钾肥生产基地,也是中国盐类矿产的主要产地.以往盐类矿产勘查主要针对第四纪浅部盐类矿产,对第四纪深部及古近纪-新近纪卤水钾矿工作程度较低,资源勘查情况不明.由于盐湖区浅部卤水矿化度较高,会对电阻率类方法造成严重的低阻屏蔽效应,从而影响其探测深度,对于应用地球物理方法造成了极大的局限性.为查明该区深部卤水钾矿资源情况,采用对低阻异常敏感、信号强度大、纵横向分辨率高的瞬变电磁法（TEM）,并结合勘探深度较大的大地电磁测深法（MT）对深层卤水钾矿进行探测.勘查结果识别出了相对低阻异常区,经后期钻孔验证,显示探测结果较为可靠,表明TEM、MT两种物探方法应用于盐湖区深层卤水钾矿探测是有效的,揭示了TEM、MT综合物探方法在盐湖区探测深层钾盐资源的良好应用前景.     

Predictive simulation of three exploitation schemes for the brines in the Bieletan section of the Charham Salt Lake, China

Potassium-rich halite ores and brines occur in the Charham Salt Lake area in the Chaidam Basin in northwest China. The mean 14.3 g/l of potassium in the brines in the near-surface halite aquifer makes the Charham Salt Lake an important base for production of potassium fertilizer in China. About 30×10⁴ m³/day of brines has been pumped from the current ditches in the Bieletan section in the west of the area, creating a cone of depression in the water table near the ditch system. A two-dimensional mathematic model describing the flow of the brines is established to predict the changes in the water table. The flow domain was discretized into 1,185 triangular elements with 641 nodes. Data of brine production through pumping ditches from November 2002 to August 2003 were used to identify the model. The developed model can be employed to predict the exploitation regimes caused by three proposed exploitation schemes A, B and C. A withdrawal rate of 22.67×10⁴ m³/day of brines is pumped through the current ditch system in scheme A and through the current ditch system plus 16 wells in scheme B. The results of the 5 years predictive simulation for schemes A and B indicate that these rates will cause a normal fall in water table in the pumping period of 9 months and a rise in water table in the recovery period of 3 months in each of the 5 years, with one depression cone near the current ditches in scheme A and two depression cones near the current ditches and the proposed wells in scheme B. In scheme C three more ditch systems are proposed to be excavated in the northeast, northwest and southwest of the Bieletan section and brines are pumped through each of the four ditch systems in turn for 1 year in every 4 years. The predictive simulation results of scheme C suggest that normal changes in the water table will also be expected and a continual increasing or decreasing trend in the water table will not be encountered in a 12-year period of prediction. The water table near each of the four ditch systems will recover sufficiently after a 39-month recovery.